CN2471015Y - 变频谐振电源 - Google Patents

Abstract

一种变频谐振电源,用于高压串联谐振试验,采用可控的三相整流电路,使上电时整流输出电压缓慢上升,减小对整流回路及平波电容的涌流冲击,采用大功率斩波稳压电路调节主功率回路的电源电压,改善输出波形,由单片机计算产生可调的SPWM调制波控制信号,以控制桥式斩波电路输出稳定可靠的大功率SPWM调制波形信号,保证试验波形的精度及可靠性。本实用新型为高压串联谐振试验提供了一种稳定可靠的变频电源。

Description

变频谐振电源

本实用新型是一种变频谐振电源，用于高压串联谐振试验的变频电源，属于电力系统试验设备技术领域。

在电力系统设备进行高电压试验时，用串联谐振的方式提供试验所需的高电压，其主要由变频电源、励磁变压器和高压电抗器等设备组成。通过变频电源输出一频率幅值可调的SPWM调制波，输入到励磁变压器，加到由电抗器和试品电容构成的串联谐振回路。改变变频电源输出频率，使回路达到谐振状态，试品上承受交流试验所需的试验电压，主要对大容量设备进行现场交流耐压试验及现场局放、介损的测试。

在现有技术中，高压试验主要使用控制电机转速调节的变频电源，这种变频电源作为串联谐振试验使用时有如下缺点：输出电压频率的调节不便，电压一般不能在运行中调节；调节精度不高；电压不能从零调节；电压的最高幅值不调整，冲击电流较大等。

本实用新型的目的在于针对现有技术的上述不足，设计提供一种新的专用于串联谐振试验用的变频电源，使试验电压可以从零调节，并能在运行中平滑地调整，满足现场高压试验的条件。

为了实现这样的目的，本实用新型设计的变频电源包括可控整流电路、斩波稳压电路、桥式输出电路及计算机控制电路等。可控整流电路采用半控三相整流电路，使上电时整流输出电压缓慢上升，减小对整流回路及平波电容的涌流冲击。斩波稳压电路采用大功率IGBT斩波管及续流二极管、平波电抗、平波电容构成主稳压电路，调节主功率回路的电源电压，改善输出波形。由单片机计算产生SPWM调制波的控制信号，以控制桥式斩波电路输出稳定可靠的大功率SPWM调制波形信号，保证试验波形的精度及可靠性。电压频率调节设粗调、细调两档，从而能在运行中精细平滑地调整，满足现场高压试验的条件。

为更清楚地说明本实用新型的技术方案，以下结合附图作进一步描述。

图1为本实用新型的电路原理框图。

图中，变频谐振电源包括可控整流电路1、斩波稳压电路2、桥式输出电路3及计算机控制电路4等，三相交流电压经开关K连接到可控整流电路1，可控整流电路1的输出连接到斩波稳压电路2，斩波稳压电路2的输出连接到桥式输出电路3，可控整流电路1经整流控制电路5、电压信号采样电路6连接到计算机控制电路4，斩波稳压电路2经斩波控制电路7、输出信号采样电路8连接到计算机控制电路4，桥式输出电路3的输出也连接到计算机控制电路4。

三相交流电压经开关K加至可控整流电路1，上电时由可控整流电路1控制其输出电压缓慢上升，其输出由斩波稳压电路2控制调整到稳压值，加到桥式输出电路3，由单片机控制桥式电路输出所需的SPWM调制波形。

图2为本实用新型的可控整流电路的原理图。

如图所示，可控整流电路中，由三个可控硅D1～D3和三个二极管D4～D6组成半控三相整流电路，每相的可控硅和二极管分别与整流控制电路5及电压信号采样电路6相连接，电压信号采样电路6和整流控制电路5均与计算机控制电路4相连，受计算机控制电路4的控制调节，整流输出端接入一个滤波电容C，并连接到斩波稳压电路2。

三相电源经开关输入三相交流电压a、b、c到可控整流电路。在升压过程中，由电压信号采样电路6采样电源电压与滤波电容C上电压的电压差，在电压差下降到很低时控制相应可控硅导通，保证每次充电时充电电压很低，从而使电容C两端的电压缓慢上升，避免电容C及整流管承受冲击电流。而正常工作时整流回路为全波三相整流。滤波电容C的两端输出电压为整流输出电压，接到斩波稳压电路2的输入端。整流控制电路5的控制信号取自计算机输出，起始整流受计算机控制。

图3为本实用新型的斩波稳压电路的原理图。

如图所示，斩波稳压电路采用大功率IGBT斩波管Q0及续流二极管D7、平波电抗L、平波电容C1构成主稳压电路。斩波管Q0与斩波控制电路7相连，斩波稳压电路的输入端连接可控整流电路1，输出端连接到桥式输出电路3的输入端，同时连接输出信号采样电路8。

可控整流电路1输出的直流电压输入到斩波稳压电路中，由输出信号采样电路8采样输出电压大小，由斩波控制电路7控制斩波管Q0的开关时间，以调整输出电压的幅值。斩波稳压电路输出稳定可调的直流电压到桥式输出电路3，作为桥式电路的工作电源。斩波控制电路7和输出信号采样电路8同时受控于计算机。

图4为本实用新型的计算机控制电路原理框图。

图中，本实用新型计算机控制电路中的CPU选用80196MH，除完成试验中电压频率的设置、显示、保护等以外，主要用于产生SPWM调制波的控制信号。SPWM信号的产生利用CPU的晶振时钟信号作基准，根据设置时频率幅值计算出SPWM调制波的控制信号。计算机输出控制桥式斩波电路的开关，同时还控制整流电路及斩波稳压电路。

本实用新型采用可控的整流输出以及大功率斩波稳压电路调压，由单片机计算出可调的SPWM调制波控制信号，以控制桥式斩波电路输出稳定可靠的大功率SPWM调制波信号，克服了输出频率的不稳定及由于频率改变引起的幅值变化等因素，为高压串联谐振试验提供了一种稳定可靠的变频电源。

Claims (4)

1、一种变频谐振电源，其特征在于包括可控整流电路(1)、斩波稳压电路(2)、桥式输出电路(3)及计算机控制电路(4)等，三相交流电压经开关K连接到可控整流电路(1)，可控整流电路(1)的输出连接到斩波稳压电路(2)，斩波稳压电路(2)的输出连接到桥式输出电路(3)，可控整流电路(1)经整流控制电路(5)、电压信号采样电路(6)连接到计算机控制电路(4)，斩波稳压电路(2)经斩波控制电路(7)、输出信号采样电路(8)连接到计算机控制电路(4)，桥式输出电路(3)的输出也连接到计算机控制电路(4)。

2、如权利要求1所说的变频谐振电源，其特征在于在可控整流电路(1)中，由三个可控硅D1～D3和三个二极管D4～D6组成半控三相整流电路，每相的可控硅和二极管分别与整流控制电路(5)及电压信号采样电路(6)相连接，整流输出端接入一个滤波电容C。

3、如权利要求1所说的变频谐振电源，其特征在于斩波稳压电路(2)采用大功率IGBT斩波管Q0及续流二极管D7、平波电抗L、平波电容C1构成主稳压电路，斩波管Q0与斩波控制电路(7)相连，斩波稳压电路的输入端连接可控整流电路(1)，输出端连接到桥式输出电路(3)的输入端，同时连接输出信号采样电路(8)。

4、如权利要求1所说的变频谐振电源，其特征在于计算机控制电路(4)中的CPU选用80196MH，SPWM信号的产生利用CPU的晶振时钟信号作基准，计算机输出控制桥式斩波电路的开关，同时还控制整流电路及斩波稳压电路。

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