CN206432900U - 一种高频三相四线数字电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种高频三相四线数字电源，包括发电机、三相桥式整流电路、OCL‑BTL相结合的输出电路、电压反馈检测电路、增益调节电路、本振信号发生器、三相SPWM调制电路、三相SPWM输出电路、三相SPWM隔离驱动电路和LC 滤波电路，其采用三相桥式整流电路和OCL‑BTL相结合的输出电路，分别对发电机输出的交流电依次进行整流和调压的同时，可引出三相线（V，U，W）和中性线N，以便形成三相四线数字电源，不仅可获得单相电，还可获得三相电，一台数字电源设备提供两种供电模式，大大拓宽了应用范围，且结构简单，成本低，相比传统数码变频发电机中单片机控制模块的数控变频结构，有效避免了单片机控制模块极限状态下的崩溃而造成的电源的无法工作。

Description

一种高频三相四线数字电源

技术领域

本实用新型涉及一种供电电源，特别是指一种高频三相四线数字电源。

背景技术

数码变频发电机作为供电电源，因具有体小、轻便、高效、节能、静音、电压稳定等特点，而广泛应用于各种家电、机械设备中。数码变频发电机包括发电机和变频电源控制系统，变频电源控制系统将发电机输出的不稳定的交流电转换成稳定的交流电后作电源输出供负载使用，然而其通常只能单相输出，功率小，对于需多相供电模式的负载，其则无法使用。且现有数码变频发电机的变频电源控制系统一般包括单片机控制模块、整流模块和逆变模块，发电机产生的不稳定的交流电经整流模块整流成直流电后，再经由单片机控制模块控制的逆变模块逆变成稳定、适合负载的交流电，因单片机控制模块计算繁琐，在极限状态下极易崩溃，从而易使数码变频发电机无法工作而带来电力瘫痪，且采用单片机控制模块的数控变频结构，结构复杂，成本高。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种高频三相四线数字电源。

一种高频三相四线数字电源，包括发电机、三相桥式整流电路、OCL-BTL相结合的输出电路、电压反馈检测电路、增益调节电路、本振信号发生器、三相SPWM调制电路、三相SPWM输出电路、三相SPWM隔离驱动电路和LC 滤波电路，发电机与三相桥式整流电路、OCL-BTL相结合的输出电路、LC 滤波电路依次相连后输出形成高频三相四线数字电源的三相线（V，U，W），三相桥式整流电路单相桥的半臂处均相互连接引出形成高频三相四线数字电源的中性线N，电压反馈检测电路的输入、输出端分别与三相线（V，U，W）、增益调节电路连接，本振信号发生器包括本振基波信号发生模块和本振载波信号发生模块，本振基波信号发生模块的输出端与增益调节电路连接，增益调节电路、本振载波信号发生模块输出端均与三相SPWM调制电路输入端连接，三相SPWM调制电路的输出端与三相SPWM输出电路、三相SPWM隔离驱动电路、OCL-BTL相结合的输出电路控制端依次连接。

进一步地，高频三相四线数字电源还包括三相线（V，U，W）处的电流采样模块以及与电流采样模块相连接的最高相电检测模块，三相SPWM输出电路包括输入端与三相SPWM调制电路连接的死区设定模块、输出端与三相SPWM隔离驱动电路相连的SPWM输出开关模块、和过流过载保护模块，SPWM输出开关模块的输入端分别与死区设定模块、过流过载保护模块连接，最高相电检测模块的输出端与过流过载保护模块相连接。电流采样模块检测三相线（V，U，W）上的电流，最高相电检测模块将检测到的电流的最大值送入过流过载保护模块，过流过载保护模块根据检测到的电流的最大值，控制SPWM输出开关模块，当检测到的电流的最大值大于设定值时，控制SPWM输出开关模块停止输出，如此，以对高频三相四线数字电源内三相桥式整流电路、OCL-BTL相结合的输出电路等组成电子元件进行保护，避免电流过大造成损坏，而导致高频三相四线数字电源不能正常工作。

进一步地，电压反馈检测电路与增益调节电路间设有电压-电流反馈量求和电路，最高相电检测模块的输出端还与电压-电流反馈量求和电路的输入端连接。将检测到的电压、电流值共同作为反馈量进行反馈调节，相比仅考虑电压值作为反馈量的情况，该设置，可使高频三相四线数字电源输出的电信号更稳定。

进一步地，发电机为永磁发电机（PMG）。相比其他发电机，永磁发电机结构简单、体小、质轻、效率高、发电性能好，以便形成性能更佳的高频三相四线数字电源。

进一步地，三相桥式整流电路为三相半控式整流桥，发电机包括两幅同相位的绕组，两幅绕组呈三角形接线，发电机两幅绕组的输出线分别与三相桥式整流电路同侧半臂连接。

进一步地，三相桥式整流电路为三相全控式整流桥，发电机包括一幅呈星形接线的绕组，发电机绕组的输出线与三相桥式整流电路一同侧的半臂连接。

进一步地，增益调节电路包括结场效应管和运算放大器。相比其他类型的运算放大器，该设置下的增益调节电路，具有输入阻抗高、灵敏度高、失真度小的特点，其可使高频三相四线数字电源输出的电信号更稳定。

本实用新型高频三相四线数字电源，采用的三相桥式整流电路和OCL-BTL相结合的输出电路，分别对发电机输出的交流电依次进行整流和调压的同时，可引出三相线（V，U，W）和中性线N，以便形成三相四线数字电源，不仅可获得单相电，还可获得三相电，一台数字电源设备提供两种供电模式，大大拓宽了应用范围，且该高频三相四线数字电源输出的交流电的频率，通过电压反馈检测电路、增益调节电路和三相SPWM调制电路等基础电子元件控制，结构简单，成本低，相比传统数码变频发电机中单片机控制模块的数控变频结构，有效避免了单片机控制模块极限状态下的崩溃而造成的电源的无法工作。

附图说明

图1为本实用新型高频三相四线数字电源第一种实施方式的发电机的结构示意图；

图2为本实用新型高频三相四线数字电源第一种实施方式的结构示意图；

图3为本实用新型高频三相四线数字电源第二种实施方式的发电机的结构示意图；

图4为本实用新型高频三相四线数字电源第二种实施方式的结构示意图。

具体实施方式

图1和图2公开了本实用新型高频三相四线数字电源的第一种实施方式。如图1和图2所示，一种高频三相四线数字电源，包括发电机1、三相桥式整流电路2、OCL-BTL相结合的输出电路3、电压反馈检测电路4、增益调节电路5、本振信号发生器6、三相SPWM调制电路7、三相SPWM输出电路8、三相SPWM隔离驱动电路9和LC 滤波电路10，发电机1与三相桥式整流电路2、OCL-BTL相结合的输出电路3、LC 滤波电路10依次相连后输出形成高频三相四线数字电源的三相线（V，U，W），三相桥式整流电路2单相桥的半臂处均相互连接引出形成高频三相四线数字电源的中性线N，电压反馈检测电路4的输入、输出端分别与三相线（V，U，W）、增益调节电路5连接，本振信号发生器6包括本振基波信号发生模块61和本振载波信号发生模块62，本振基波信号发生模块61的输出端与增益调节电路5连接，增益调节电路5、本振载波信号发生模块62输出端均与三相SPWM调制电路7输入端连接，三相SPWM调制电路7的输出端与三相SPWM输出电路8、三相SPWM隔离驱动电路9、OCL-BTL相结合的输出电路3控制端依次连接。

高频三相四线数字电源还包括三相线（V，U，W）处的电流采样模块11以及与电流采样模块11相连接的最高相电检测模块12，三相SPWM输出电路8包括输入端与三相SPWM调制电路连接的死区设定模块81、输出端与三相SPWM隔离驱动电路9相连的SPWM输出开关模块82、和过流过载保护模块83，SPWM输出开关模块82的输入端分别与死区设定模块81、过流过载保护模块83连接，最高相电检测模块12的输出端与过流过载保护模块83相连接。电流采样模块11检测三相线（V，U，W）上的电流，最高相电检测模块12将检测到的电流的最大值送入过流过载保护模块83，过流过载保护模块83根据检测到的电流的最大值，控制SPWM输出开关模块82，当检测到的电流的最大值大于设定值时，控制SPWM输出开关模块82停止输出，如此，以对高频三相四线数字电源内三相桥式整流电路2、OCL-BTL相结合的输出电路3等组成电子元件进行保护，避免电流过大造成损坏，而导致高频三相四线数字电源不能正常工作。

电压反馈检测电路4与增益调节电路5间设有电压-电流反馈量求和电路13，最高相电检测模块12的输出端还与电压-电流反馈量求和电路13的输入端连接。将检测到的电压、电流值共同作为反馈量进行反馈调节，相比仅考虑电压值作为反馈量的情况，该设置，可使高频三相四线数字电源输出的电信号更稳定。

发电机1为永磁发电机。相比其他发电机，永磁发电机结构简单、体小、质轻、效率高、发电性能好，以便形成性能更佳的高频三相四线数字电源。

三相桥式整流电路2为半臂由全控硅和二极管组成的三相半控式整流桥，发电机1包括两幅同相位的绕组，两幅绕组呈三角形接线，发电机1两幅绕组的输出线（（A，B，C），（A1，B1，C1））分别连接于三相桥式整流电路2同侧半臂上全控硅和二极管间。

增益调节电路包括结场效应管和运算放大器。相比其他类型的运算放大器，该设置下的增益调节电路，具有输入阻抗高、灵敏度高、失真度小的特点，其可使高频三相四线数字电源输出的电信号更稳定。

在本实用新型高频三相四线数字电源的第一种实施方式中，三相桥式整流电路2单相桥的半臂处相互连接，引出高频三相四线数字电源中性线N的同时，对发电机1输出的交流电进行整流，以形成对称稳压的直流电，便于输入OCL-BTL相结合的输出电路3进行调压后形成三相交流电；OCL-BTL相结合的输出电路3在三相SPWM隔离驱动电路9的驱动控制下，对输入的对称稳压直流电进行调压，以输出三相交流电，常用如将650V的对称稳压的直流电，调压为幅值为460V的交流电；LC 滤波电路10对OCL-BTL相结合的输出电路3输出的三相交流电进行滤波整流后，以三相线（V，U，W）为载体作高频三相四线数字电源输出。三相线（V，U，W）输出电信号的过程中，电压反馈检测电路4检测反馈三相线（V，U，W）上的电压值，并送入增益调节电路5中，增益调节电路5根据输入的电压值确定增益调节量，以对本振基波信号发生模块61产生并输入的三相正弦波信号进行相应增益调节量的增益调节，增益调节电路5、本振载波信号发生模块62分别输出的三相正弦波和三相载波信号经三相SPWM调制电路7 调制后，得到的三相调制波分别经三相SPWM输出电路8、三相SPWM隔离驱动电路9送入OCL-BTL相结合的输出电路3，以驱动控制OCL-BTL相结合的输出电路3，使OCL-BTL相结合的输出电路3输出相应频率、相应电压的三相电，进而使高频三相四线数字电源获得稳定、平衡的电信号。

图3和图4公开了本实用新型高频三相四线数字电源的第二种实施方式。在本实用新型高频三相四线数字电源的第二种实施方式中，三相桥式整流电路2’为半臂由全控硅组成的三相全控式整流桥，发电机1’包括一幅呈星形接线的绕组，发电机1’绕组的输出线（A2，B2，C2）与三相桥式整流电路2’一同侧的半臂连接。其他结构与实施例一相同。

本实用新型高频三相四线数字电源，采用的三相桥式整流电路（2，2’）和OCL-BTL相结合的输出电路3，分别对发电机（1，1’）输出的交流电依次进行整流和调压的同时，可引出三相线（V，U，W）和中性线N，以便形成三相四线数字电源，不仅可获得单相电，还可获得三相电，一台数字电源设备提供两种供电模式，大大拓宽了应用范围，且该高频三相四线数字电源输出的交流电的频率，通过电压反馈检测电路4、增益调节电路5和三相SPWM调制电路7等基础电子元件控制，结构简单，成本低，相比传统数码变频发电机中单片机控制模块的数控变频结构，有效避免了单片机控制模块极限状态下的崩溃而造成的电源的无法工作。

本实用新型高频三相四线数字电源，OCL-BTL相结合的输出电路3可由IGBT构成，也可由其他开关元件构成。

本实用新型高频三相四线数字电源，三相桥式整流电路2为三相半控式整流桥时，发电机1内同相位且呈三角形连接的绕组可为两幅，也可为四幅、六幅或其他偶数幅，该种发电机1的结构下，绕组平均分为两组，两组绕组的输出线分别与三相桥式整流电路2同侧半臂连接；三相桥式整流电路2’为三相全控式整流桥时，发电机1’ 内同相位且呈星形连接的绕组可为一幅，也可为二幅或若干幅，该种发电机1’的结构下，所有绕组的输出线分别与三相桥式整流电路2’一同侧的半臂连接。

Claims (7)

1.一种高频三相四线数字电源，其特征在于：包括发电机、三相桥式整流电路、OCL-BTL相结合的输出电路、电压反馈检测电路、增益调节电路、本振信号发生器、三相SPWM调制电路、三相SPWM输出电路、三相SPWM隔离驱动电路和LC 滤波电路，发电机与三相桥式整流电路、OCL-BTL相结合的输出电路、LC 滤波电路依次相连后输出形成高频三相四线数字电源的三相线（V，U，W），三相桥式整流电路单相桥的半臂处均相互连接引出形成高频三相四线数字电源的中性线N，电压反馈检测电路的输入、输出端分别与三相线（V，U，W）、增益调节电路连接，本振信号发生器包括本振基波信号发生模块和本振载波信号发生模块，本振基波信号发生模块的输出端与增益调节电路连接，增益调节电路、本振载波信号发生模块输出端均与三相SPWM调制电路输入端连接，三相SPWM调制电路的输出端与三相SPWM输出电路、三相SPWM隔离驱动电路、OCL-BTL相结合的输出电路控制端依次连接。

2.根据权利要求1所述的高频三相四线数字电源，其特征在于：高频三相四线数字电源还包括三相线（V，U，W）处的电流采样模块以及与电流采样模块相连接的最高相电检测模块，三相SPWM输出电路包括输入端与三相SPWM调制电路连接的死区设定模块、输出端与三相SPWM隔离驱动电路相连的SPWM输出开关模块、和过流过载保护模块，SPWM输出开关模块的输入端分别与死区设定模块、过流过载保护模块连接，最高相电检测模块的输出端与过流过载保护模块相连接。

3.根据权利要求1所述的高频三相四线数字电源，其特征在于：电压反馈检测电路与增益调节电路间设有电压-电流反馈量求和电路，最高相电检测模块的输出端还与电压-电流反馈量求和电路的输入端连接。

4.根据权利要求1所述的高频三相四线数字电源，其特征在于：发电机为永磁发电机（PMG）。

5.根据权利要求1所述的高频三相四线数字电源，其特征在于：三相桥式整流电路为三相半控式整流桥，发电机包括两幅同相位的绕组，两幅绕组呈三角形接线，发电机两幅绕组的输出线分别与三相桥式整流电路同侧半臂连接。

6.根据权利要求1所述的高频三相四线数字电源，其特征在于：三相桥式整流电路为三相全控式整流桥，发电机包括一幅呈星形接线的绕组，发电机绕组的输出线与三相桥式整流电路一同侧的半臂连接。

7.根据权利要求1所述的高频三相四线数字电源，其特征在于：增益调节电路包括结场效应管和运算放大器。