CN208432930U - 一种稳流电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种稳流电源，包括电流采集模块、控制器、开关模块、第一调压器、整流变压模块及十二相整流电路，可见，本申请中，控制器能够根据预设输出电流及输出电流通过闭环控制来对第一调压器的输出电压进行调整，通过对第一调压器的输出电压的调整来对输出至待测低压直流电器的输出电流进行调整，调压器的输出电压调整范围较大，从而能够适用于不同电流的低压直流电器的测试需求；另外，采用调压器来对输出电压进行调整，调节精度高，使得输出电流的精度高；本申请还采用了十二相整流电路来实现对整流变压模块的输出电压进行整流，能够获得纹波系数小于1.5％的直流电源电压，进一步提高了输出电流的精度。

Description

一种稳流电源

技术领域

本实用新型涉及电器调试技术领域，特别是涉及一种稳流电源。

背景技术

为了确保低压直流电器(例如断路器)的可靠性和安全性，通常需要对低压直流电器进行特性测试和温升测试。由于低压直流电器的发热以及断路器的安秒特性保护曲线主要与电流有关，与电压无关。因此，GB14048.1/IEC60947-1标准规定，低压直流电器在主电路的温升测试，断路器的脱扣极限和特性测试，可以在任意合适电压下进行。一方面，不同的低压直流电器，其额定电流也不同，小到只有几百安，大到上万安，现在已经出现额定电流为4000A(测试电流需要8000A)的直流万能式断路器和直流隔离开关。另一方面，根据CTL决议(IECEE OD-5014)，大于5A以上的直流电流测量设备的精度范围为±2.5％。

因此，如何提供一种既能保证精度，又能满足不同电流的低压直流电器的测试需求的稳流电源是本领域技术人员目前需要解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种稳流电源，能够适用于不同电流电流的低压直流电器的测试需求，输出电流的精度高。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种稳流电源，包括：

输入端与十二相整流电路的输出端连接、用于采集输出电流的电流采集模块；

输入端与所述电流采集模块的输出端连接、用于根据所述输出电流及预设输出电流进行闭环负反馈调节并输出第一电压调节指令的控制器；

第一端与交流电源连接、第二端与第一调压器的输入端连接的开关模块；

所述第一调压器的公共端短接，控制端与所述控制器连接，用于根据所述第一电压调节指令将所述交流电源输出的交流电转换为目标幅值的交流电；

输入端与所述第一调压器的输出端连接的整流变压模块，用于对所述目标幅值的交流电进行处理，得到与所述目标幅值的交流电同相的第一降压电压及与所述目标幅值的交流电的相位相差30°的第二降压电压；

输入端与所述整流变压模块的输出端连接，输出端还与待测低压直流电器连接的所述十二相整流电路，用于对所述第一降压电压和所述第二降压电压进行十二相整流，得到输出至所述待测低压直流电器的所述输出电流。

优选地，所述电流采集模块包括：

设置于所述十二相整流电路与所述待测低压直流电器之间的多个不同规格的分流器；

输出端与所述分流器连接、输入端与所述模数转换器的输入端连接的电压采集装置，用于采集所述分流器的两端电压；

输出端与所述控制器连接的模数转换器，用于将所述分流器的两端电压由模拟量转换为数字量；

则所述控制器具体用于根据接收到的所述分流器的两端电压确定出所述输出电流，并根据所述输出电流及预设电流进行闭环负反馈调节并输出第一电压调节指令。

优选地，所述整流变压模块包括第一整流变压器和第二整流变压器；

所述第一整流变压器的输入端与所述第二整流变压器的输入端并联，其公共端作为所述第一整流变压器的输入端，所述第一整流变压器的输入端为三角形接法，所述第二整流变压器的输入端为星形接法，所述第一整流变压器的输出端和所述第二整流变压器的输出端作为所述整流变压模块的第二端。

优选地，所述开关模块包括：

第一端与交流电源连接的断路器；

第一端与所述断路器的第二端连接，第二端与第一调压器的输入端连接的第一继电器的触点。

优选地，所述开关模块还包括：

第一端与所述第一继电器的触点的第一端连接、第二端与第二继电器的触点的第一端连接的限流电阻；

触点设置于所述断路器的第二端与第一调压器的输入端之间的第一继电器；

所述控制器还用于在所述断路器闭合后控制所述第二继电器先闭合触点预设时间，再控制所述第一继电器的触点闭合并控制所述第二继电器的触点断开。

优选地，还包括：

与所述控制器连接、用于采集所述十二相整流电路的整流二极管的温度的温度采集装置；

所述控制器还用于在判定所述温度超过温度预设值时控制所述开关模块断开。

优选地，还包括：

设置于所述十二相整流电路的整流二极管周围的冷却系统，用于对所述整流二极管进行冷却。

优选地，所述冷却系统为水冷却系统。

优选地，还包括：

输入端与所述第一调压器的输入端并联、控制端与所述控制器连接、公共端短接的第二调压器；

原边与所述第一调压器的输出端连接、副边与所述第一调压器的公共端连接的降压变压器；

所述控制器还用于根据所述输出电流及预设输出电流进行闭环负反馈调节并输出第二电压调节指令，以便所述第二调压器根据所述第二电压调节指令实现对所述第一调压器的输出电压的精度调节。

优选地，所述第一调压器为电动柱式调压器；所述第二调压器为电动自耦式调压器。

本实用新型提供了一种稳流电源，包括电流采集模块、控制器、开关模块、第一调压器、整流变压模块及十二相整流电路，可见，本申请中，控制器能够根据预设输出电流及输出电流通过闭环控制来对第一调压器的输出电压进行调整，通过对第一调压器的输出电压的调整来对输出至待测低压直流电器的输出电流进行调整，调压器的输出电压调整范围较大，从而能够适用于不同电流的低压直流电器的测试需求；另外，采用调压器来对输出电压进行调整，调节精度高，使得输出电流的精度高；本申请还采用了十二相整流电路来实现对整流变压模块的输出电压进行整流，能够获得纹波系数小于1.5％的直流电源电压，进一步提高了输出电流的精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的一种稳流电源的结构示意图；

图2为本实用新型提供的另一种稳流电源的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种稳流电源，能够适用于不同电流的低压直流电器的测试需求，输出电流的精度高。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参照图1，图1为本实用新型提供的一种稳流电源的结构示意图，该稳流电源包括：

输入端与十二相整流电路6的输出端连接、用于采集输出电流的电流采集模块1；

输入端与电流采集模块1的输出端连接、用于根据输出电流及预设输出电流进行闭环负反馈调节并输出第一电压调节指令的控制器2；

第一端与交流电源连接、第二端与第一调压器TP1的输入端连接的开关模块3；

第一调压器TP1的公共端短接，控制端与控制器2连接，用于根据第一电压调节指令将交流电源输出的交流电转换为目标幅值的交流电；

输入端与第一调压器TP1的输出端连接的整流变压模块5，用于对目标幅值的交流电进行处理，得到与目标幅值的交流电同相的第一降压电压及与目标幅值的交流电的相位相差30°的第二降压电压；

输入端与整流变压模块5的输出端连接，输出端还与待测低压直流电器连接的十二相整流电路6，用于对第一降压电压和第二降压电压进行十二相整流，得到输出至待测低压直流电器的输出电流。

首先需要说明的是，本申请提供的稳流电源能够实现两个目的：能够调节输出电压，以适用于不同电流的低压直流电器；提高输出电流的精度。还需要说明的是，电流采集模块1的输出电流实际上也是稳流电源连接待测低压直流电器后的负载电流，因为待测低压直流电器(例如断路器QF)的电阻通常很小，因此，实际上稳流电源的输出电压也不需要特别大，通过调节第一调压器TP1的输出电压便能够调节稳流电源的输出电压，进而改变待测低压直流电器的负载电流也即稳流电源的输出电流。

为了实现上述两个目的，具体地，在稳流电源工作前，控制器2会接收用户设置的预设输出电流，在开关模块3闭合后稳流电源开始工作，控制器2会根据预设输出电流和当前电流采集模块1采集到的输出电流生成第一电压调节指令，采用闭环负反馈调节的方式，对第一调压器TP1进行调节，以使最终的输出电流等于预设输出电流。因为本申请采用的是十二相整流电路6进行整流，因此，需要采用整流变压模块5对目标幅值的交流电进行相位处理，得到与目标幅值的交流电同相的第一降压电压及与目标幅值的交流电的相位相差30°的第二降压电压，第一降压电压与第二降压电压的幅值相等，相位相差30°，十二相整流电路6对第一降压电压和第二降压电压进行整流，便可以得到输出至待测低压直流电器的输出电压，进而得到输出至待测低压直流电器的输出电流。

上述已经提到，在对待测低压直流电器进行测试时，并不需要稳流电源的输出电压很大，因此，除了能够通过第一调压器TP1对稳流电源的输出电压进行调整，本申请中整流变压模块5也能够对第一调压器TP1输出的目标幅值的交流电进行降压，通过第一调压器TP1和整流变压模块5的配合来实现对稳流电源的输出电压的调整。

可以理解的是，在实际应用过程中，由于一些待测低压直流电器可能会发热，其电阻可能会随着待测低压直流电器的温度的升压而发生改变，则在稳流电源输出电压一定的情况下，流过待测低压直流电器的输出电流也会发生改变，此时电流采集模块1会采集到变化的输出电流，控制器2基于改变的输出电流和预设输出电流生成新的第一电压调节指令，以便通过调整第一调压器TP1的输出电压来相应地改变稳流电源的输出电压，进而相应地的改变流过待测低压直流电器的输出电流。

可见，本申请中，控制器2能够根据预设输出电流及输出电流通过闭环控制来对第一调压器TP1的输出电压进行调整，通过对第一调压器TP1的输出电压的调整来对输出至待测低压直流电器的输出电流进行调整，调压器的输出电压调整范围较大，从而能够适用于不同电流的低压直流电器的测试需求；另外，采用调压器来对输出电压进行调整，调节精度高，使得输出电流的精度高；本申请还采用了十二相整流电路6来实现对整流变压模块5的输出电压进行整流，能够获得纹波系数小于1.5％的直流电源电压，进一步提高了输出电流的精度。

请参照图2，图2为本实用新型提供的另一种稳流电源的结构示意图；

在上述实施例的基础上：

作为一种优选地实施例，电流采集模块1包括：

设置于十二相整流电路6与待测低压直流电器之间的多个不同规格的分流器；

输出端与分流器连接、输入端与模数转换器的输入端连接的电压采集装置，用于采集分流器的两端电压；

输出端与控制器2连接的模数转换器，用于将分流器的两端电压由模拟量转换为数字量；

则控制器2具体用于根据接收到的分流器的两端电压确定出输出电流，并根据输出电流及预设电流进行闭环负反馈调节并输出第一电压调节指令。

具体地，由于本申请提供的稳流电源能够适应于不同电流的待测低压直流电器，因此，为了得到稳流电源的输出电流，可以在稳流电源的输出端连接多个不同规格(例如可以包括2000A、5000A及10000A)的分流器，在对待测低压直流电器进行测试时，待测低压直流电器选择与该待测低压直流电器对应规格的分流器连接。

分流器的电阻很小，即便通过很大的电流，其两端也只会产生很小的电压，通过电压采集装置来对分流器两端的电压进行采集，采集到的电压在经过模数转换器后输出至控制器2，控制器2便可以根据接收到的数字量的电压及该分流器的电阻确定出输出电流，并根据输出电流及预设电流进行闭环负反馈调节并输出第一电压调节指令。

本实施例对于分流器的规格不作特别的限定，根据实际情况来定。另外，这里的电压采集装置可以为电压表。另外，在实际应用中也可以直接采用直流电流表并接在分流器两端来对分流器的电流进行采集，直流电流表实际上是标准的毫伏电压表，用毫伏电压表来测量分流器两端的电压，再将电压转换成电流，该电流经过模数转换器后直至输出至控制器2，以便控制器2直接进行后续直接闭环控制。

采用分流器对输出电流进行采集，一方面，分流器的体积小且成本低，另一方面，分流器的采集精度高。

作为一种优选地实施例，整流变压模块5包括第一整流变压器TD和第二整流变压器TY；

第一整流变压器TD的输入端与第二整流变压器TY的输入端并联，其公共端作为第一整流变压器TD的输入端，第一整流变压器TD的输入端为三角形接法，第二整流变压器TY的输入端为星形接法，第一整流变压器TD的输出端和第二整流变压器TY的输出端作为整流变压模块5的第二端。

本实施例利用不同类型的变压器的特性来实现第一降压电压与第二降压电压的幅值相等，相位相差30°这个目的。

具体地，这里的第一整流变压器TD的输入端为三角形接法，从而实现其输出电压(也即第二降压电压)与输入电压的相位相差30°，第二整流变压器TY的输入端为星型接法，从而实现其输出电压(第一降压电压)与输入电压同相位。采用本实施例提供的整流变压模块5能够输出满足要求的交流电，以便后续通过十二相整流电路6提高输出电流的精度。

当然，这里的整流变压模块5还可以采用其他结构的整流变压模块5，本申请在此不作特别的限定。

作为一种优选地实施例，开关模块3包括：

第一端与交流电源连接的断路器QF；

触点设置于所述断路器QF的第二端与第一调压器TP1的输入端之间的第一继电器KM1。

具体地，本实施例中的断路器QF起到总电路的保护和隔离作用，断路器QF可以选用250A塑料外壳式断路器QF，当然，也可以选用其他类型的断路器QF，根据实际情况来定。

在具体实现中，控制器2可以用来控制第一继电器KM1的触点的闭合或者关断。在稳流电源工作前需要先手动闭合断路器QF，再通过控制器2控制第一继电器KM1闭合，两个开关确保了稳流电源的工作可靠性，减少了单个开关误闭合的情况的发生。

作为一种优选地实施例，开关模块3还包括：

第一端与第一继电器KM1的触点的第一端连接、第二端与第二继电器KM2的触点的第一端连接的限流电阻R；

第二端与第一调压器TP1的输入端连接的第二继电器KM2的触点；

控制器2还用于在断路器QF闭合后控制第二继电器KM2先闭合触点预设时间，再控制第一继电器KM1的触点闭合并控制第二继电器KM2的触点断开。

为了避免稳流电源启动瞬间交流电源的冲击电流引起断路器QF的跳闸，本申请还在开关模块3上设置了限流电阻R，在稳流电源启动时，先闭合第二继电器KM2，此时冲击电流经过限流电阻R，从而避免了断路器QF的跳闸，在闭合第二继电器KM2预设时间后控制器2再控制第一继电器KM1闭合，并控制第二继电器KM2断开，此时交流电源的交流电直接到达第一调压器TP1，不经过限流电阻R，提高了电源利用率。

作为一种优选地实施例，还包括：

与控制器2连接、用于采集十二相整流电路6的整流二极管的温度的温度采集装置；

控制器2还用于在判定温度超过温度预设值时控制开关模块3断开。

具体地，十二相整流电路6在工作时，其上流过电流的整流二极管会发热，为了避免整流二极管温度过高损坏进而影响稳流电源的正常工作，本实施例还设置了用于采集十二相整流电路6的整流二极管的温度的温度采集装置，控制器2在判定温度超过温度预设值后会控制开关模块3断开，以使稳流电源停止工作，提高了稳流电源的安全性和可靠性，也间接地保护了待测低压直流电器。

作为一种优选地实施例，还包括：

设置于十二相整流电路6的整流二极管周围的冷却系统，用于对整流二极管进行冷却。

具体地，为了保证十二相整流电路6的正常工作，尽量减少由于整流二极管温度过高而断开开关模块3对待测低压直流电器测试造成的影响，本实施例提供的稳流电源中，还在十二相整流电路6的整流二极管的周围设置了冷却系统，在稳流电源工作时对整流二极管进行冷却，以便降低整流二极管的温度，提高了十二相整流电路6的工作可靠性。

作为一种优选地实施例，冷却系统为水冷却系统。

具体地，这里的冷却系统可以为水塔自动循环冷却系统，具有冷却效果好，不受灰尘等环境的影响。

当然，这里的冷却系统也可以为风冷却系统，具有成本低的优点。本申请对于具体采用哪种类型的冷却系统不作特别的限定，根据实际情况来定。

作为一种优选地实施例，还包括：

输入端与第一调压器TP1的输入端并联、控制端与控制器2连接、公共端短接的第二调压器TP2；

原边与第一调压器TP1的输出端连接、副边与第一调压器TP1的公共端连接的降压变压器T；

控制器2还用于根据输出电流及预设输出电流进行闭环负反馈调节并输出第二电压调节指令，以便第二调压器TP2根据第二电压调节指令实现对第一调压器TP1的输出电压的精度调节。

具体地，为了进一步提高稳流电源的输出电流的精度，本实施例还设置了第二调压器TP2及降压变压器T，这里设定第一调压器TP1的输入端与第二调压器TP2的输入端的电压为U₁，电压U₁经过第二调压器TP2的调压及降压变压器T的降压后的电压为U₂，第一调压器TP1的调压比为N₁(N₁小于1)，则第一调压器TP1的输出电压为N₁(U₁-U₂)，没有设置第二调压器TP2时的输出电压为N₁U₁。

在设置了第二调压器TP2后，控制器2会根据输出电流及预设输出电流进行闭环负反馈调节并输出第一电压调节指令和第二电压调节指令，第一调压器TP1根据第一电压调节指令来改变调压比N₁，第二调压器TP2根据第二电压调节指令来改变调压比N₂，以此实现对第一调压器TP1的输出电压的改变，进而对稳流电源的输出电压的改变。

在实际应用中，可以选用调节精度高于第一调压器TP1的第二调压器TP2，这样，一方面能够提高第一调压器TP1的输出电压的精度，另一方面，也可以减小交流电源的交流电的波动对输出电流的影响。

作为一种优选地实施例，第一调压器TP1为电动柱式调压器；第二调压器TP2为电动自耦式调压器。

可以理解的是，电动柱式调压器的可调范围大，精度高，电动自耦式调压器的可调范围小，但是通常比电动柱式调压器的精度还要高，以此输出高精度的输出电流。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种稳流电源，其特征在于，包括：

输入端与十二相整流电路的输出端连接、用于采集输出电流的电流采集模块；

输入端与所述电流采集模块的输出端连接、用于根据所述输出电流及预设输出电流进行闭环负反馈调节并输出第一电压调节指令的控制器；

第一端与交流电源连接、第二端与第一调压器的输入端连接的开关模块；

所述第一调压器的公共端短接，控制端与所述控制器连接，用于根据所述第一电压调节指令将所述交流电源输出的交流电转换为目标幅值的交流电；

输入端与所述第一调压器的输出端连接的整流变压模块，用于对所述目标幅值的交流电进行处理，得到与所述目标幅值的交流电同相的第一降压电压及与所述目标幅值的交流电的相位相差30°的第二降压电压；

输入端与所述整流变压模块的输出端连接，输出端还与待测低压直流电器连接的所述十二相整流电路，用于对所述第一降压电压和所述第二降压电压进行十二相整流，得到输出至所述待测低压直流电器的所述输出电流。

2.如权利要求1所述的稳流电源，其特征在于，所述电流采集模块包括：

设置于所述十二相整流电路与所述待测低压直流电器之间的多个不同规格的分流器；

输出端与所述分流器连接、输入端与模数转换器的输入端连接的电压采集装置，用于采集所述分流器的两端电压；

输出端与所述控制器连接的模数转换器，用于将所述分流器的两端电压由模拟量转换为数字量；

则所述控制器具体用于根据接收到的所述分流器的两端电压确定出所述输出电流，并根据所述输出电流及预设电流进行闭环负反馈调节并输出第一电压调节指令。

3.如权利要求2所述的稳流电源，其特征在于，所述整流变压模块包括第一整流变压器和第二整流变压器；

所述第一整流变压器的输入端与所述第二整流变压器的输入端并联，其公共端作为所述第一整流变压器的输入端，所述第一整流变压器的输入端为三角形接法，所述第二整流变压器的输入端为星形接法，所述第一整流变压器的输出端和所述第二整流变压器的输出端作为所述整流变压模块的第二端。

4.如权利要求3所述的稳流电源，其特征在于，所述开关模块包括：

第一端与交流电源连接的断路器；

触点设置于所述断路器的第二端与第一调压器的输入端之间的第一继电器。

5.如权利要求4所述的稳流电源，其特征在于，所述开关模块还包括：

第一端与所述第一继电器的触点的第一端连接、第二端与第二继电器的触点的第一端连接的限流电阻；

第二端与所述第一调压器的输入端连接的所述第二继电器的触点；

所述控制器还用于在所述断路器闭合后控制所述第二继电器先闭合触点预设时间，再控制所述第一继电器的触点闭合并控制所述第二继电器的触点断开。

6.如权利要求1所述的稳流电源，其特征在于，还包括：

与所述控制器连接、用于采集所述十二相整流电路的整流二极管的温度的温度采集装置；

所述控制器还用于在判定所述温度超过温度预设值时控制所述开关模块断开。

7.如权利要求6所述的稳流电源，其特征在于，还包括：

设置于所述十二相整流电路的整流二极管周围的冷却系统，用于对所述整流二极管进行冷却。

8.如权利要求7所述的稳流电源，其特征在于，所述冷却系统为水冷却系统。

9.如权利要求1-8任一项所述的稳流电源，其特征在于，还包括：

输入端与所述第一调压器的输入端并联、控制端与所述控制器连接、公共端短接的第二调压器；

原边与所述第一调压器的输出端连接、副边与所述第一调压器的公共端连接的降压变压器；

所述控制器还用于根据所述输出电流及预设输出电流进行闭环负反馈调节并输出第二电压调节指令，以便所述第二调压器根据所述第二电压调节指令实现对所述第一调压器的输出电压的精度调节。

10.如权利要求9所述的稳流电源，其特征在于，所述第一调压器为电动柱式调压器；所述第二调压器为电动自耦式调压器。