CN2397673Y

CN2397673Y - 一种超低频发生装置

Info

Publication number: CN2397673Y
Application number: CN 99245726
Authority: CN
Inventors: 孟翔
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-09-25
Filing date: 1999-09-25
Publication date: 2000-09-20
Anticipated expiration: 2009-09-25

Abstract

一种超低频发生装置,由脉宽调制电路、变压器、整流滤波电路、换向输出电路构成,信号由脉宽调制电路变换产生PWM脉冲,经变压器实现电压变换,通过整流滤波电路产生一倍于输出频率的单向超低频率波形,再经过换向输出电路输出超低频率,较之传统的SPWM技术和双重化技术,本实用新型体积、重量小且能产生可以调整、控制的精确的超低频率波形。

Description

一种超低频发生装置

本实用新型涉及一种超低频电压的产生、变换及控制的超低频发生装置。

目前，超低频率(0.1Hz-50Hz)的电压的产生、主要是利用正弦波参考信号脉宽调制技术，即SPWM技术，这种技术可以产生出准确的超低频率正弦波，广泛应用于变频调速技术领域。另外一种产生超低频率电压的技术是多重化技术，需要许多输出不同宽度脉冲的逆变器串联叠加，技术比SPWM复杂。用SPWM技术和多重化技术产生低压、高压的超低频率电压非常困难。这是因为：半导体开关器件处理高压困难、处理低压大电流也困难，虽然半导体开关器件工作在中频或高频，但其输出频率的基波是超低频，无法使用变压器来实现电压的变换。众所周知，电路中变压器、电感、电容的体积、重量基本上与频率成倒数，提高频率，可以大幅度地减少电路中变压器、电感、电容的体积、重量。因而用常规方法产生超低频率电压，无法使电路中的变压器、电感、电容的体积、重量减小。

本实用新型的目的是提供一种输出电压、频率都可以调整、控制，而且可以使用常规的半导体开关器件，其体积、重量较小的超低频发生装置。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种超低频发生装置，其特征在于它由脉宽调制电路、变压器、整流滤波电路、换向输出电路构成，信号由脉宽调制电路调制产生高频或中频的PWM脉冲后，经变压器实现电压变换，通过整流滤波电路，产生一倍于输出频率的单向超低频率波形，再经过换向输出电路，输出超低频率。

所述脉宽调制电路为使用半导体开关器件的DC/AC开关式变换器，变压器为中频或高频变压器，整流滤波电路由中频或高频整流器及相应的滤波电感和滤波电容构成，换向输出电路为半导体或机械开关式全桥换向电路。DC/AC开关式变换器直接与中频或高频变压器相串联，经电压变换后，输入由四个整流二极管组成的桥式中频或高频整流器整流，中频或高频整流器两端并接有滤波电感和滤波电容，滤波电容两端并接全桥换向电路，其上设有全桥换向控制、驱动和保护电路；中频或高频整流器输出端，还接有逆变器控制、驱动、反馈和保护电路，经处理后的信号，送入DC/AC开关式变换器。

从技术方案中可以看出本实用新型具有如下效果：

(1)使用数字或模拟电路产生超低频控制信号(可以是正弦波或非正弦波)，可以产生非常精确的频率和波形。

(2)通过PWM开关电源技术，高效率地产生中频或高频对称脉冲，从而使得电路中的变压器、滤波的电感电容体积、重量大幅度降低。

(3)通过中频或高频变压器，可以将电压升高至数万伏，或降低到数伏。

(4)通过PWM开关电源技术，可以产生数MW级的超低频率电功率。

(5)利用本实用新型，可以制造出输出数MW、数万伏的频率为0.1Hz-50Hz的超低频率电源或其他装置。

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步详细说明。

图1为本实用新型电原理图。

图2为本实用新型具体电路结构图。

如图1中所示，本实用新型所提供的该超低频发生装置，由脉宽调制电路a、变压器b、整流滤波电路c、换向输出电路d构成，首先信号由脉宽调制电路a调制出PWM脉冲，然后经变压器b实现电压变换，通过整流滤波电路c产生一倍于输出频率的单向超低频率波形，再经过换向输出电路d，输出超低频率。

如图2所示，图1中的脉宽调制电路a为使用半导体开关器件的DC/AC开关式变换器1，变压器b为中频或高频变压器2，整流滤波电路c由中频或高频整流器3及相应的滤波电感4和滤波电容5构成，换向输出电路为半导体或机械开关式全桥换向电路6。DC/AC开关式变换器1直接与中频或高频变压器2相串联，经电压变换后，输入由四个整流二极管组成的桥式中频或高频整流器3整流，中频或高频整流器3两端并接有滤波电感4和滤波电容5，滤波电容5两端并接全桥换向电路6，其上设有全桥换向控制、驱动和保护电路7；中频或高频整流器3输出端，还接有逆变器控制、驱动、反馈和保护电路8，经处理后的信号，送入DC/AC开关式变换器1。

实际使用中，用16位单片机产生频率准确，波形规矩的50Hz单向正弦波信号，该信号经PWM脉宽调制电路变换后，驱动由MOSFET半桥逆变电路构成的DC/AC开关式变换器1，将直流转换为频率150kHz的脉冲，用高频变压器降压至110V，并与电网隔离，再经高速整流、高频滤波后，产生110V的50Hz单向正弦波，最后使用驱动简单的MOSFET做换向开关，将50Hz单向正弦波变换为标准的25Hz正弦波。整机效率高达87％，输出频率误差0.1％，体积只有传统装置的1/4，重量只有传统装置的1/5。

对于大功率的超低频发生装置，可使用32位单片机产生频率准确、波形规矩的2倍于输出频率的单向正弦波控制信号。控制信号经PWM脉宽调制电路变换后，驱动由IGBT全桥逆变电路构成的DC/AC开关式变换器，将直流转换为频率10kHz的脉冲，用中频变压器升压至2.5kV，并与电网隔离，再经过中频整流与滤波后，产生2.5kV，2倍于输出频率的单向正弦波，最后，使用可控硅做换向开关，将单向正弦波变换为标准的正弦波。本装置的输出频率可以从0.1Hz-30Hz变化的正弦波，输出功率大，整机效率高达80％，输出频率误差0.2％，体积小，重量轻。通过精确的相位控制，可以将装置并联，输出MW级超低频交流电力。

本实用新型所提供的超低频发生装置，可以输出0.1Hz的正弦波，用于电力系统对大电缆、大发电机组的绕组等进行无损伤的绝缘试验。它是使用模拟电路产生准确、波形规矩的0.2Hz单向正弦波控制信号。控制信号经PWM脉宽调制电路变换后，驱动IGBT全桥逆变电路，将直流转换为频率20kHz的脉冲，用高频变压器升压至20kV，并与电网隔离，再经过高速整流与高频滤波后，产生20kV的0.2Hz单向正弦波，最后使用真空开关做换向开关，将0.2Hz单向正弦波变换为标准的0.1Hz正弦波。整机效率高达85％，输出频率误差0.5％，体积小，重量轻。

Claims

1.一种超低频发生装置，其特征在于它由脉宽调制电路(a)、变压器(b)、整流滤波电路(c)、换向输出电路(d)构成，信号由脉宽调制电路(a)调制产生高频或中频的PWM脉冲后，经变压器(b)实现电压变换，通过整流滤波电路(c)，产生一倍于输出频率的单向超低频率波形，再经过换向输出电路(d)，输出超低频率。

2.如权利要求1所述的超低频发生装置，其特征在于所述脉宽调制电路(a)为使用半导体开关器件的DC/AC开关式变换器(1)，变压器(b)为中频或高频变压器(2)，整流滤波电路(c)由中频或高频整流器(3)及相应的滤波电感(4)和滤波电容(5)构成，换向输出电路为半导体或机械开关式全桥换向电路(6)；DC/AC开关式变换器(1)直接与中频或高频变压器(2)相串联，经电压变换后，输入由四个整流二极管组成的桥式中频或高频整流器(3)整流，中频或高频整流器(3)两端并接有滤波电感(4)和滤波电容(5)，滤波电容(5)两端并接全桥换向电路(6)，其上设有全桥换向控制、驱动和保护电路(7)；中频或高频整流器(3)输出端，还接有逆变器控制、驱动、反馈和保护电路(8)，经处理后的信号，送入DC/AC开关式变换器(1)。