CN207051355U - 大电流发生装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种大电流发生装置，包括一个或三个单相大电流发生器；单相大电流发生器包括：与三相供电电源相连接的开关装置；用于设置试验方式、试验电流值的人机交互界面；与开关装置相连接并根据控制信号输出具有不同电压值的电压信号的调压装置；根据不同电压值的电压信号输出具有对应电流值的电流信号的升流装置；根据所设置的试验电流值和反馈的升流装置实际输出电流信号的电流值产生控制信号来控制调压装置、控制开关装置的微处理器。本实用新型能够根据所设置的试验电流值和实际电流信号的电流值进行自动调节，从而保证调节的精度，保证所输出电流的稳定，满足试验要求，避免受到外界环境或试验负载变化带来的影响。

Description

大电流发生装置

技术领域

本实用新型属于电气试验设备领域，具体涉及一种试验用大电流发生装置。

背景技术

大电流发生装置是一种低电压大电流功率设备，主要用于仪器仪表设备中与电流紧密相关设备的校准或测量、电流互感器或开关柜设备的温升试验、继电保护设备功能的验证试验等等其他需要真实大电流环境或负载量才能完成的试验。

现有市面上的大电流发生器大部分都是单相手动调节方式的大电流发生装置，调节精度低、测量精度低，且没有系统管理及通讯功能。进行三相大电流试验一般是将三个单相大电流发生装置组合成三相使用。而进行三相大电流试验时一般需要保证每相电流均衡，如果采样手动调节方式将有很大的困难，而且三相试验的电流稳定度极易受到外界环境的干扰，例如大电流发生装置的供电电源出现波动时会打破已经调节好的三相电流平衡状态，使得进行长时试验变得十分困难；同时随着试验时间的变长，负载会发生变化，例如试验时间变长，负载的温度将产生变化，导致负载电阻产生变化，进而使得试验电流变化，如果此时不去调节试验电流大小，可能随着试验的进行，试验电流大小就不满足试验要求了。在进行开关设备温升试验或其他温升试验时，一般试验需要进行几个甚至十几个小时，这就需要人不停的去调节试验电流的大小来稳定试验电流，会大大增加试验的困难，同时试验结果的精度也无法得到保证。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种能够根据环境实现自动调节，且精度较高的大电流发生装置。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种大电流发生装置，包括一个或三个单相大电流发生器；

所述单相大电流发生器包括：

与三相供电电源相连接的开关装置；

用于设置试验方式、试验电流值的人机交互界面；

与所述开关装置相连接并根据控制信号输出具有不同电压值的电压信号的调压装置；

根据所述不同电压值的电压信号输出具有对应电流值的电流信号的升流装置；

根据所设置的试验电流值和反馈的所述升流装置实际输出所述电流信号的电流值产生所述控制信号来控制所述调压装置、控制所述开关装置的微处理器。

优选的，所述调压装置包括n级调压精度逐渐升高的调压器，各级所述调压器的输入端并联、输出端依次串联，所述微处理器分别与各级所述调压器相连接，所述微处理器根据所述升流装置实际输出所述电流信号的电流值与设置的试验电流值的差异大小分别输出对应的所述控制信号而控制各级所述调压器。

优选的，所述调压装置包括3级所述调压器。

优选的，所述大电流发生装置还包括根据由所述人机交互界面设置的保护电流值和所述升流装置实际输出所述电流信号的电流值而控制所述开关装置的电流保护电路。

优选的，所述大电流发生装置还包括与所述微处理器相通讯连接的PC控制平台。

优选的，所述微处理器与所述PC控制平台通过RS485或无线方式相通讯连接。

优选的，所述人机交互界面与所述微处理器集成为显示控制平台。

优选的，当所述大电流发生装置包括三个所述单相大电流发生器时，三个所述单相大电流发生器的输出采用Y接方式。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：本实用新型的大电流发生装置能够根据所设置的试验电流值和实际电流信号的电流值进行自动调节，从而保证调节的精度，保证所输出电流的稳定，满足试验要求，避免受到外界环境或试验负载变化带来的影响。

附图说明

附图1为本实用新型的单相大电流发生器的结构示意图。

附图2为调压器的示意图。

具体实施方式

下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。

实施例一：一种大电流发生装置，包括一个或三个单相大电流发生器。当采用三个单相大电流发生器时，三个单相大电流发生器的输出采用Y接方式，从而构成三相大电流发生装置，满足三相之间相位差120°的关系。若去掉中心点则也可将其作三台互不影响的单相大电流发生器。

如附图1所示，单相大电流发生器包括开关装置、调压装置、升流装置、人机交互界面、微处理器。开关装置的输入端与三相供电电源相连接，调压装置的输入端与开关装置相连接，升流装置的输入端与调压装置的输入端相连接，升流装置的输出端即构成单相大电流发生器的输出端。微处理器的一个输入端与升流装置的输出端相连接，两个输出端分别与调压装置和开关装置相连接。人机交互界面的输出端与微处理器的另一个输入端相连接。其中，人机交互界面与微处理器集成为显示控制平台，从而显示控制平台同时具有人机交互界面的功能和微处理器的功能。

开关装置用于控制三相供电电源向调压装置的供电。当调压装置由三相供电电源提供电力时，其能够根据控制信号而输出具有不同电压值的电压信号。该电压信号传输至升流装置，使得升流装置根据不同电压值的电压信号输出具有对应电流值的电流信号作为单相大电流发生器的输出。人机交互界面用于设置试验方式、试验电流值等，并将所设置的信息传送给微处理器。微处理器一方面能够控制开关装置的开闭，另一方面能够根据所设置的试验电流、反馈的升流装置实际输出电流信号的电流值而产生控制信号，控制调压装置。

单相大电流发生器还包括电流保护电路和PC控制平台。电流保护电路的两个输入端分别与升流装置的输出端、人机交互界面（显示控制平台）的输出端相连接，可以通过人机交互界面预设保护电流值，从而该电流保护电路可以根据预设的保护电流值以及升流装置实际输出电流信号的电流值来控制开关装置。PC控制平台与微处理器通过RS485或无线方式相通讯连接，从而可以实现远程控制。

以上方案中，调压装置包括n级调压精度不同的调压器，由第1级调压器至第n级调压器，其调压精度逐渐升高。各级调压器的输入端并联、输出端依次串联。而微处理器分别与各级调压器相连接，从而微处理器能够根据升流装置实际输出电流信号的电流值与设置的试验电流值的差异大小分别输出对应的控制信号来分别控制各级调压器。通常调压装置包括3级调压器。

如附图2所示，调压器与现有调压器结构相同，其具有两个输入端子A、X和两个输出端子a、x，内部包含起输入与输出给作用的隔离变压器。则当多个调压器的输出端串联时，第m个调压器的第二个输出端子x连接至第m+1个调压器的第一个输出端子a，m≤n-1，构成串联结构，则第1个调压器的第一个输出端子a和第n个调压器的第二个输出端子x构成整个调压装置的两个输出端连接至升流装置。

目前现有的调压器通常是手动调压器，其调节精度低。也有电动式调压器，但其调节精度依然有限。原因在于，调压器的输出步进电压比较大，虽然原理上是无极调压方式，但实际带动调压器碳刷转动的电机时钟难以做到无级调节，级发出动作命令和电机响应始终有延时误差。对于1000A以上的大电流发生装置，由于这难以克服的延时，调压器的步进电压值也是比较大的，这会让升流装置的输出电流有较大的波动。因此，本方案中采用多级串联调压器以及反馈控制的方式来提高整体调节精度、提高升流装置的精度。

具体的，采用的升流装置的额定输入电压为AC 0-400V，而升流装置的额定输出电流为0-1600A。对于调压装置所包含的三级调压器，其中带动碳刷转动的电机均采用永磁同步伺服电机，最大程度减小电机动调节指令发出导执行之间的延时时间。第1级调压器的输入电压为AC400V，其电机从零位到高位转动一周对应的输出电压为AC0-400V；第2级调压器的输入电压为AC400V，其电机从零位到高位转动一周对应的输出电压为AC0-60V；第3级调压器的输入电压为AC400V，其电机从零位到高位转动一周对应的输出电压为AC0-20V。由于同样从零位到高位转动一周，但输出电压的范围逐渐缩小，当电机转过相同的角度时，输出电压的变化量逐渐减小，即从第1级调压器至第3级调压器，其调压精度逐渐升高。

上述通过调压装置来控制升流装置主要体现在以下两方面：

一、启动大电流发生装置而需要升流至所设定的试验电流时

微处理器根据升流装置实际输出电流信号的电流值与设置的试验电流值的差异大小分别输出对应的控制信号来分别控制各级调压器。当升流装置实际输出电流信号的电流值在所设定的试验电流值的80%以下时，微处理器输出控制信号来控制第1级调压器动作，从而对升流装置所输出的电流进行粗调处理；当升流装置实际输出电流信号的电流值在所设定的试验电流值的80%至95%范围内时，微处理器输出控制信号来控制第2级调压器动作，从而对升流装置所输出的电流进行细调处理；当升流装置实际输出电流信号的电流值在所设定的试验电流值的95%以上时，微处理器输出控制信号来控制第3级调压器动作，从而对升流装置所输出的电流进行微调处理。例如，若设定的试验电流为1500A，当升流装置实际输出电流信号的电流值在0-1200A（1500A的80%以下）时，微处理器实时监测实际输出电流并只选择第1级调压器进行电流快速粗调；当升流装置实际输出电流信号的电流值在1200-1425A（1500A的80%至95%）时，微处理器实时监测实际输出电流并只选择第2级调压器进行电流快速细调；当升流装置实际输出电流信号的电流值在1425-1500A（1500A的95%以上）时，微处理器实时监测实际输出电流并只选择第3级调压器进行电流快速微调。通过上述三级调压方式，可满足输出电流值的调节精度在0.5%以内，实现高精度大电流输出，同时有较快的响应速度。

二、当升流装置实际输出的电流变化时

由于外界供电电源的波动、负载变化或其他原因导致升流装置实际输出电流的电流值发生变化时，微处理器也根据升流装置实际输出电流信号的电流值与设置的试验电流值的差异大小分别输出对应的控制信号来分别控制各级调压器。当升流装置实际输出电流为预设的试验电流的1±0.005倍以内时，认为当前的实际输出电流满足要求，无需调节；当升流装置实际输出电流为预设的试验电流的1±0.005至1±0.05倍范围内时，微处理器输出控制信号来控制第3级调压器进行微调修正；当升流装置实际输出电流为预设的试验电流的1±0.05至1±0.2倍范围内时，微处理器输出控制信号来控制第2级调压器进行细调修正；当升流装置实际输出电流为预设的试验电流的1±0.2倍以外时，微处理器输出控制信号来控制第1级调压器进行粗调修正。例如，对于设定的实验电流为1500A，当流装置实际输出电流在1492.5A至1507.5A（1500A的1±0.005倍以内）时认为当前电流满足要求，无需调节；当流装置实际输出电流在1507.5A至1575A或在1425A至1492.5A（1500A的1±0.005至1±0.05倍范围内）时，只选择第3级调压器进行微调修正；当流装置实际输出电流在1575A至1800A或在1200A至1425A（1500A的1±0.05至1±0.2倍范围内）时，只选择第2级调压器进行细调修正；当流装置实际输出电流在1800A以上或1200A以下（1500A的1±0.2倍以外）时，只选择第1级调压器进行粗调修正。对于不同的电流变化范围，选择不同的调压器进行田鹨调整，兼顾了输出电流稳定度和快速相应的要求。这种闭环调节方式尤其适用于长时间试验的情况，可以保证在整个试验过程中，电流值均满足试验要求。

上述大电流发生装置中，可以针对不同的试验需求，在装置的人机交互界面（级显示控制平台）上输入实验参数：三相/单相试验、试验电流值、保护电流值、选择本地/远程控制方式等。其中本地控制即在该大电流发生装置本地操控，远程控制即在配套的PC控制平台上通过RS485或无线方式进行操控。在设定好试验所需参数之后，选择自动模式即可按设定的试验参数，将输出电流快读稳定升流至设定的试验电流值，并在试验过程中进行快速调节。

当使用外部其他测量仪器来测量该大电流发生装置的输出电流与该大电流发生装置自身人机交互界面上显示的其输出电流有误差时，可以利用人机交互界面上的参数校准界面进行测量值校准。校准原理如下：因不同器件的差异性会导致测量结果有微小误差，这种因器件的差异性而导致的误差是由硬件自身属性而产生的，所以不会随着外界环境变化而变化，可认为是线性误差。使用经过正规检测单位检测合格的电流测量仪器或设备，测量实时电流值，将测量值除以人机界面显示的电流值，得到校准系数（一般情况校准系数在1.0左右），并将校准系数通过人机界面保存即可。微处理器会根据此校准系数重新计算出经过校准之后的新的电流值。校准系数只需要保存一次即可，断电不会丢失。

为防止突发情况，出现电流过大毁坏被试品的情况，在试验之前可以通过人机交互界面设置本次试验的保护电流值。试验过程中，如出现输出的电流值达到设定的保护值时，电流保护电路可以立刻通过开关装置切断供电电源，防止被试品损坏。

配备RS485或者无线通讯功能，可与配套PC控制平台进行远程通讯。PC控制平台能够实现所有人机交互界面所含的功能，可以完全远程控制进行试验。

综上，本实用新型的大电流发生装置，其主要技术改进点为：

（1）采用微处理器控制方式，装置带有实时人机交互控制显示界面，可以设定试验所需的所有参数，例如：显示实时试验电流、设置三相/单相模式、设置自动/手动模式、设置试验电流值、设置试验保护电流值、显示试验进行的状态信息等等其他试验参数。

（2）由于不同器件差异而导致的测量精度可以通过人机控制显示界面进行参数校准，保证设备测量精度到达最高。

（3）具备RS485或无线通讯功能，同时配套PC控制平台，在试验接线完成之后，可以在PC控制平台上远程操作所有功能。

（4）采用多级调节方式，可以使调节精度达到0.5%以内，满足对试验电流精度要求较高的试验，可满足电流互感器测量校准试验、继电保护装置性能测试等试验要求。

（5）采用电流闭环控制方式，可以使得系统的稳定度在自动模式下不受外界环境或者试验负载变化而带来的影响，保证在整个试验过程中试验电流全程保持在试验要求的范围内。

故该大电流发生装置的有益效果在于：通过采用三级调节方式，可实现高精度的大电流输出，满足高精度要求；通过电流闭环反馈方式，可以实现高稳定度大电流输出，解决由于外界供电电源波动或者负载变化而导致的输出电流波动，满足高稳定度要求；通过配备的人机交互界面，可以在试验之前进行所有试验参数的设置，即可进入自动试验状态，对进行长时间试验时可以极大程度上减轻试验人员的工作量，同时配置保护系统，可以防止突发状况导致被试装置烧毁，满足智能要求；通过配置的通讯功能可以与PC控制平台进行通讯，实现远程操控试验，可满足不同试验场地的要求。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种大电流发生装置，其特征在于：所述大电流发生装置包括一个或三个单相大电流发生器；

所述单相大电流发生器包括：

与三相供电电源相连接的开关装置；

用于设置试验方式、试验电流值的人机交互界面；

与所述开关装置相连接并根据控制信号输出具有不同电压值的电压信号的调压装置；

根据所述不同电压值的电压信号输出具有对应电流值的电流信号的升流装置；

根据所设置的试验电流值和反馈的所述升流装置实际输出所述电流信号的电流值产生所述控制信号来控制所述调压装置、控制所述开关装置的微处理器。

2.根据权利要求1所述的大电流发生装置，其特征在于：所述调压装置包括n级调压精度逐渐升高的调压器，各级所述调压器的输入端并联、输出端依次串联，所述微处理器分别与各级所述调压器相连接，所述微处理器根据所述升流装置实际输出所述电流信号的电流值与设置的试验电流值的差异大小分别输出对应的所述控制信号而控制各级所述调压器。

3.根据权利要求2所述的大电流发生装置，其特征在于：所述调压装置包括3级所述调压器。

4.根据权利要求1所述的大电流发生装置，其特征在于：所述大电流发生装置还包括根据由所述人机交互界面设置的保护电流值和所述升流装置实际输出所述电流信号的电流值而控制所述开关装置的电流保护电路。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的大电流发生装置，其特征在于：所述大电流发生装置还包括与所述微处理器相通讯连接的PC控制平台。

6.根据权利要求5所述的大电流发生装置，其特征在于：所述微处理器与所述PC控制平台通过RS485或无线方式相通讯连接。

7.根据权利要求1所述的大电流发生装置，其特征在于：所述人机交互界面与所述微处理器集成为显示控制平台。

8.根据权利要求1所述的大电流发生装置，其特征在于：当所述大电流发生装置包括三个所述单相大电流发生器时，三个所述单相大电流发生器的输出采用Y接方式。