CN2132209Y

CN2132209Y - 三相全控桥直流可调稳压整流器

Info

Publication number: CN2132209Y
Application number: CN 92218690
Authority: CN
Inventors: 赵家宁
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-09-11
Filing date: 1992-09-11
Publication date: 1993-05-05
Anticipated expiration: 2002-09-11

Abstract

本实用新型首先将主控电路采用以集成电路元器件为主的电路结构，并且将主控电路的各单元电路设计在一块电路板中，用集成运算放大器构成比例积分调节器作为电压调节器和电流调节器，用集成运算放大器和集成数字门电路构成触发器电路。本实用新型能够实现整机无静差调节，以保证整机的稳压精度和恒流性能，可使触发器电路中的各工作点波形理想化和数字化，大大降低了工作波形的失真度，提高了整机的工作稳定性和抗干扰能力。

Description

本实用新型属电力电子技术领域，具体地说是一种三相全控桥直流可调稳压整流器。

整流器主要由整流主回路和主控电路组成，在一般的三相直流可调稳压整流器中，整流主回路的技术都是比较成熟定型的，影响整流器整机性能指标的主要取决于主控电路。目前大多整流器中的主控电路仍采用分立元器件结构，主控电路板又由几块单元电路板构成。由于分立元件组成的单元电路输入输出特性和级间匹配性能差，工作点易漂移不稳定，可靠性差，影响了整流器整机的指标和质量。

例如：主控电路中的电压调节器和电流调节器单元电路由于采用分立元件组成，则它们的级间影响就比较大，使得整机的稳压精度和恒流性能差。触发器单元电路由于采用分立元件构成，则各级之间的影响就比较大，使得各工作点波形失真度大，工作点易漂移，并且工作波形不易观察与调节，影响了整机的工作稳定性和整机的调试。

本实用新型的目的则是针对上述存在的问题，设计了一种三相全控桥直流可调稳压整流器，它可使整流器主控电路中的电压调节器和电流调节器能够实现既能串联相接，又能起隔离作用，同时还可以使它们各自得到充分的无静差调节，以保证整机的稳压精度和恒流性能；它可使整流器主控电路中的触发器电路级间相互匹配，工作点波形数字化，失真度小，工作稳定可靠，便于观察，便于调试。

本实用新型技术解决方案：

首先将主控电路采用以集成电路元器件为主的电路结构，并且将主控电路的各单元电路设计在一块电路板中。用集成运算放大器构成比例积分调节器作为电压调节器和电流调节器。用集成运算放大器和集成数字门电路构成触发器电路。其具体技术解决方案：

1.电压调节器和电流调节器的构成

电压调节器和电流调节器均由运算放大器构成比例积分调节器。电压调节器和电流调节器串联相接，其中电压调节器为外环调节器，电流调节器为内环调节器，两调节器构成了串级双闭环反馈自动控制调节装置。因为电压调节器和电流调节器都采用了由运算放大器组成的有源校正装置，它既能提供一定的增益，又能提高装置的静态精度和动态品质，同时还可以使两调节器起隔离作用，所以作为反馈控制装置的串联校正调节器是特别适合的。

在电压调节器和电流调节器中均采用通常的运算放大器负端与运算放大器输出端之间连接一串联的电阻和电容，运算放大器正端经一电阻接零，给定信号和反馈信号分别经电阻输入到运算放大器的负端，这样就构成一个完整的反相比例积分调节器。这里在电压调节器中的运算放大器输出端与负端之间所串联的电阻和电容中加了一个二极管，将二极管的正极接运算放大器的输出端，二极管的负极接串联的电阻和电容，并且在二极管的负极，也就是电压调节器的输出端引入恒流设定电路。这样就可保证电压调节器和电流调节器充分发挥各自的调节作用，避免了电压电流两种反馈调节互相牵制的影响。当二极管导通时，恒流设定电路不起作用，由于电压调节器为外环调节器，因此电流调节器的作用始终受到电压调节器的抑制，此时电压调节器得到充分调节，整个装置处于无静差稳压调节状态。当二极管截止时，电压调节器相当于被隔开失去了作用，恒流设定电路开始作用，此时电流调节器得到充分调节，整个装置处于无静差恒流调节状态。

2.触发器电路的构成

将触发器电路分成两部分，第一部分为A、B、C三相的同步信号和触发脉冲信号发生电路，这部分电路又由三组电路结构和原理完全相同的单相同步信号和触发脉冲移相信号发生电路组成。第二部分为触发脉冲信号调制和输出电路。

在单相同步信号和触发脉冲移相信号发生电路中，首先利用二极管桥分别将正相和负相两组正弦波同步电源的正半波峰削平负半波滤去，然后再分别利用转换器将其波形整形成两组周期为360°，相位差为180°的方波。再通过异或门将这两组方波迭加成一组周期为180°的方波，此方波通过由运算放大器组成的同步信号发生电路后，获得一组周期为180°的锯齿波同步信号。在触发器的同步信号发生电路中：运算放大器的输出端和负端之间连接一并联的二极管和电容，其中二极管正极接运算放大器输出端，二极管负极接运算放大器负端，运算放大器的正端接入一固定的电压偏值13V，同步方波信号经一电阻输入到运算放大器的负端，这样就构成了一个锯齿波发生电路作为同步信号发生电路。将锯齿波同步信号和来自电流调节器输出的触发脉冲移相控制信号通过由运算放大器组成的触发脉冲移相信号发生电路后，得到一组周期为180°的触发脉冲移相方波信号。在触发器的触发脉冲移相信号发生电路中：运算放大器的负端直接引入同步锯齿波信号，运算放大器的正端直接引入触发脉冲移相控制信号，这样就构成了一个比较器电路作为触发脉冲移相信号发生电路。触发脉冲移相方波信号再分别同转换器输出的两组方波信号通过两个与门运算后，获得两组周期为360°，相位差为180°的触发脉冲移相方波信号，将这两组移相方波信号分别通过专用门电路处理后，获得两组宽度为180°，周期为360°，相位差为180°的触发脉冲移相宽方波信号。

在触发脉冲信号调制和输出电路中，首先将正A相同正C相的触发脉冲移相宽方波信号，将正B相同正A相的触发脉冲移相宽方波信号，将正C相同正B相的触发脉冲移相宽方波信号分别通过三个与门运算后，得到三组宽度为60°，周期为360°，相位差为120°的移相方波信号，然后将这三组触发脉冲移相方波信号通过或门迭加成一组宽度为60°，周期为120°的触发脉冲移相方波信号。此方波信号再通过由或门和异或门组成的调制电路调制后得到一组周期为60°的窄脉冲调制信号。在触发器的触发脉冲信号调制电路中：由一个或门、一个异或门、两个电阻、一个电容构成触发脉冲信号调制电路，待调制的方波信号通过两个串联电阻输入到或门的一个输入端，同时，将待调制的方波信号直接输入到异或门的一个输入端，然后在两串联电阻的中点与零之间并一电容，将或门的另一输入端接零，或门的输出端接到异或门的另一个输入端，这样就构成了一个完整的触发脉冲信号调制电路；调制的窄脉冲信号再分别同正A相、负A相、正B相、负B相、正C相、负C相的触发脉冲移相宽方波信号通过由六个与门组成的触发脉冲信号输出电路后得到各相的触发脉冲输出控制信号。在触发器的触发脉冲信号输出电路中：由六个与门构成触发脉冲输出电路，分别将六个与门的一个输入端连接在一起并引入窄脉冲调制信号，然后将六个与门的另一输入端分别引入各相的触发脉冲移相宽方波信号，这样就构成了触发脉冲输出电路。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

1.由于电压调节器和电流调节器采用了由集成运算放大器构成的比例积分调节器，并且在电压调节器反馈回路中加入一个二极管，在输出端引入恒流设定电路。这样既可使串联的电压调节器和电流调节器起隔离作用，又可使整机装置实现无静差调节，同时还能使电压调节器和电流调节器得到充分的调节，大大提高了整机的稳压精度和恒流性能。

2.由于触发器电路采用了集成数字门电路和集成运算放大器构成，这样既可使触发器中各级电路起隔离作用工作互不干扰，又可使触发器电路中的各工作点波形理想化和数字化，大大降低了工作波形的失真度，提高了整机的工作稳定性和抗干扰能力，并且在使用中便于观察和调试波形。

图1是本实用新型电压调节器和电流调节器电原理图

图2是本实用新型触发器电原理图

图3是本实用新型触发器电路各主要工作点波形图

下面结合附图对本实用新型作进一步描述：

如图1所示：V1为电压主令给定信号，V2为电压负反馈信号，电阻R1、R2、R4、R5、电容C1、二极管D1和运算放大器IC1构成反相比例积分调节器作为电压调节器。V1与V2迭加后经电压调节器比例积分运算后得到V3和V5。V4为电流负反馈信号，电阻R6、R7、R8、R9、电容C2和运算放大器IC2构成反相比例积分调节器作为电流调节器。V5与V4迭加后经电流调节器比例积分运算后得到V6。整流器输出电压的大小就取决于V6的大小，整流器输出电流的大小则取决于输出电压和负载的大小。V6的大小取决于V5和V4的大小。V5的大小取决于V1和V2的大小。V2的大小取决于整流器输出电压的大小。V4的大小取决于整流器输出电流的大小。这样就构成了一个完整的电压电流双闭环反馈自动控制调节循环过程。电阻R10、R11、电位器VR1构成了恒流设定电路，当V3电压大于VR1动点分压值时，二极管D1始终是导通的，此时V5跟踪V3（V5≈V3），调节器装置处于自动稳压调节状态。在电压主令给定信号V1确定的情况下，V2和V6及整流器输出电压均为稳定值，整流器处于稳压平衡状态。如果由于外界因素使整流器输出电压产生了变化，偏离了原来的稳定值，V2也将随着产生偏离，（V1＋V2）将出现偏差，此时电压调节器便开始调节直至整流器输出电压回到原来的稳定值，（V1＋V2）的偏差消除为止，使整流器重新回到原来稳压平衡状态。当V3电压小于VR1动点的分压值时，二极管D1截止，V5被钳位在VR1动点的分压值上，此时调节器装置处于自动恒流调节状态，整流器处于恒流平衡状态。整流器恒流值的大小取决于VR1动点分压值的大小。如果由于外界因素使整流器输出电流产生了变化，偏离了原来的恒流值，V4也将随着产生偏离，（V4＋V5）将出现偏差，此时电流调节器便开始调节直至整流器输出电流回到原来的恒流值，（V4＋V5）的偏差消除为止，使整流器重新回到原来的恒流平衡状态。

如图2所示：触发器电路由两部分组成，第一部分是A相（正A相和负A相）、B相（正B相和负B相）、C相（正C相和负C相）的同步信号和触发脉冲移相信号发生电路。另一部分是触发脉冲信号调制和输出电路。在第一部份电路中，A、B、C三相的电路结构和电原理是完全相同的，它们只是在相位上互差120°，即：A相超前B相120°，B相超前C相120°。因此在描述同步信号和触发脉冲移相信号发生电路电原理时，以A相为例。VA和－VA是两组幅值相同，周期为360°，相位差为180°的正弦波同步电源电压（见图3中VA和－VA）。它们经过电阻R21－R24、二极管桥IS21、电容C20和转换器IC21、IC22组成的移相整形电路后分别得到周期为360°，相位差为180°的方波信号VA3和VA4（见图3中VA3和VA4）。VA3和VA4再经过IC23异或门运算后得到周期为180°的方波信号VA5（见图3中VA5）。VA5经过由运算放大器IC24、电位器VR21、电阻R25、二极管D21、电容C21组成的同步信号发生电路后得到周期为180°的锯齿波同步信号VA6（见图3中VA6）。V6是来自电流调节器输出的触发脉冲移相控制信号，它同VA6经过触发脉冲移相信号发生电路IC25比较器比较后得到周期为180°的触发脉冲移相方波信号VA7，当V6＞VA6时，VA7为高电平，当V6＜VA6时，VA7为低电平（见图3中VA7）。VA7分别同方波信号VA3和VA4经过IC26和IC27与门运算后得到周期为360°的正A相的触发脉冲移相方波信号VA8和负A相的触发脉冲移相方波信号VA9，两者相位差为180°（见图3中VA8和VA9）。VA8和VA9分别经过专用门电路IC28和IC29处理后得到宽度为180°，周期为360°，相位差为180°的触发脉冲移相宽方波信号VA10和VA11，VA10的前沿与VA8的前沿相同，VA11的前沿与VA9的前沿相同（见图3中VA10和VA11）。

A相的VA10同C相的VC10，B相的VB10同A相的VA10，C相的VC10同B相的VB10分别经过IC30、IC31、IC32与门运算后得到三组宽度为60°，周期为360°，相位差为120°的触发脉冲移相方波信号VA12、VB12、VC12（见图3中VA12、VB12、VC12）。VA12、VB12、VC12经过IC33或门运算后得到迭加的触发脉冲移相方波信号V7，其宽度为60°，周期为120°（见图3中V7）。V7经过电阻R26、R27、电容C22、或门IC34和异或门IC35组成的触发脉冲调制电路后得到周期为60°的触发脉冲调制信号V11（见图3中V11）。V10是来自保护电路的输出控制信号，正常时为高电平，当发生故障时为低电平，将触发器锁零。V11和V10经过IC36与门运算后得到V12，最后V12分别同VA10、VA11、VB10、VB11、VC10、VC11经过IC37——IC42与门运算后得到各相的触发脉冲输出控制信号AP、AN、BP、BN、CP、CN（见图3中AP、AN、BP、BN、CP、CN）。

Claims

1、一种由整流主回路和主控电路组成的三相全控桥直流可调稳压整流器，其中主控电路中用集成运算放大器构成比例积分调节器作为电压调节器和电流调节器，用集成运算放大器和集成数字门电路构成触发器电路，其特征在于：

a、电压调节器中的运算放大器输出端与负端之间所串联的电阻和电容中加了一个二极管，将二极管的正极接运算放大器的输出端，二极管的负极接串联的电阻和电容，并且在二极管的负极，也就是电压调节器的输出端引入恒流设定电路；

b、在触发器的同步信号发生电路中：运算放大器的输出端和负端之间连接一并联的二极管和电容，其中二极管正极接运算放大器输出端，二极管负极接运算放大器负端，运算放大器的正端接入一固定的电压偏值13V，同步方波信号经一电阻输入到运算放大器的负端，这样就构成了一个锯齿波发生电路作为同步信号发生电路；在触发器的触发脉冲移相信号发生电路中：运算放大器的负端直接引入同步锯齿波信号，运算放大器的正端直接引入触发脉冲移相控制信号，这样就构成了一个比较器电路作为触发脉冲移相信号发生电路；在触发器的触发脉冲信号调制电路中：由一个或门、一个异或门、两个电阻、一个电容构成触发脉冲信号调制电路，待调制的方波信号通过两个串联电阻输入到或门的一个输入端，同时，将待调制的方波信号直接输入到异或门的一个输入端，然后在两串联电阻的中点与零之间并一电容，将或门的另一输入端接零，或门的输出端接到异或门的另一个输入端，这样就构成了一个完整的触发脉冲信号调制电路；在触发器的触发脉冲信号输出电路中：由六个与门构成触发脉冲输出电路，分别将六个与门的一个输入端连接在一起并引入窄脉冲调制信号，然后将六个与门的另一输入端分别引入各相的触发脉冲移相宽方波信号，这样就构成了触发脉冲输出电路。