一種高壓大功率變頻可調恒壓源制造技術

一種高壓大功率變頻可調恒壓源，包括信號發生器和N路信號處理電路，任意兩路信號處理電路內部元件的供電電源不共地；每路所述信號處理電路由一路數字隔離轉換電路和一個功放模塊構成；信號發生器產生的信號同步輸出到各路信號處理電路，先經各路信號處理電路的數字隔離轉換電路處理后，輸出N(N為整數，且N≥1)路高精度、隔離的小電壓交流信號，各路所述小電壓交流信號具有相同的幅度、頻率和相位，且各路小電壓交流信號的幅度和頻率同步可調；各路所述小電壓交流信號再輸出到相應的功放模塊中完成放大處理，N路所述功放模塊的輸出端依次串聯后作為所述恒壓源的總輸出。本發明專利技術輸出的電壓和功率的精度高，幅度調節范圍大。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種高壓大功率變頻可調恒壓源，屬于電力電子改造

技術介紹
近幾年，隨著世界經濟一體化進程的加快和一些特殊行業的迅猛發展，變頻可調電壓源的應用越來越廣泛，人們對變頻可調電源的質量、功能、性能指標、智能化程度以及成本都有了更高的要求。然而，基于模擬電路技術發展起來的電源產品，性能得不到提高、質量得不到保證，功能也已滿足不了人們使用的需求，這種情況已經嚴重影響了相關行業的發展和技術的進步，因此，研究高性能智能化的變頻可調電壓源有著十分重要的現實意義。 目前變頻可調電壓源大部分是這樣實現的采用逆變技術，將市電中的交流電經過AC — DC — AC變換，采用該技術得到的產品能夠輸出比較純凈的正弦波，且輸出頻率和電壓在一定范圍內可調。但采用這種技術得到的變頻電壓源的幅度和頻率的調節范圍受到一定的限制，大部分只能輸出300V以下、頻率在40-400HZ之間的電壓信號，而且穩定性較差，輸出的精度不高，大部分不超過O. 5%。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題，就是提供一種幅度調節范圍大、精度高的高壓大功率變頻可調恒壓源。本專利技術所要解決的技術問題通過如下技術方案實現一種高壓大功率變頻可調恒壓源，其特征在于，包括信號發生器和N路信號處理電路，任意兩路信號處理電路內部元件的供電電源不共地； 每路所述信號處理電路由一路數字隔離轉換電路和一個功放模塊構成； 信號發生器產生的信號同步輸出到各路信號處理電路，先經各路信號處理電路的數字隔離轉換電路處理后，輸出N路高精度、隔離的小電壓交流信號，N為整數，且NS 1，各路所述小電壓交流信號具有相同的幅度、頻率和相位，且各路小電壓交流信號的幅度和頻率同步可調； 各路所述小電壓交流信號再輸出到相應的功放模塊中完成放大處理，N路所述功放模塊的輸出端依次串聯后作為所述恒壓源的總輸出。本專利技術的各路信號處理電路彼此隔離不共地，單獨供電，單獨進行信號處理，抗干擾能力強，精度高。另外，現有技術中采用逆變技術制成的變頻可調電壓源的輸入一般直接采用市電，而市電易受整個電網干擾的影響，所以難以滿足需要高精度變頻恒壓源的場合。本專利技術的恒壓源由信號發生器產生信號，相對穩定，且最后以串聯形式輸出，使恒壓源的總輸出為各功放模塊的輸出電壓之和，從而大大增大了本專利技術的恒壓源的輸出功率和輸出電壓的可調范圍。作為本專利技術的一個優選實施例，所述功放模塊主要由儀表運放U1、功率放大器U2和變壓器Tl組成，所述小電壓交流信號以差分方式輸入到所述儀表運放Ul的兩輸入端，再通過橋臂電阻Rl輸出到功率放大器U2的反相輸入端，功率放大器U2的同相輸入端通過平衡電阻R4接地，功率放大器U2的輸出端與變壓器Tl 一次側的一端相連，變壓器Tl 一次側的另一端接地，變壓器Tl 二次側的兩輸出端引出作為此路功放模塊的兩輸出端U1+、U1-以便與其它功放模塊的輸出端相串聯； 所述功放模塊還包括反饋電路和低通濾波電路，所述反饋電路設于變壓器Tl 二次側的一端Ul+和功率放大器U2的反相輸入端之間，所述反饋電路由反饋電阻R2構成，所述低通濾波電路連于功率放大器U2的輸出端和其同相輸入端之間。由于本專利技術的恒壓源所輸出的高壓是由N路功放模塊的輸出電壓相加得到的，對于單個功放模塊的電壓增益要求不高，能更好的保證高頻的輸出。這是因為，在正常情況下，變壓器在傳遞交流信號的時候，所輸出的交流信號的頻率越高、幅度越大，變壓器內部損耗也越高，越容易引起功放的震蕩，所以只有保證輸出信號的幅度不是很高的情況下，才能保證高頻的輸出，使本專利技術恒壓源的頻率可調范圍增大。 本專利技術利用儀表運放Ul對輸入的小電壓交流信號進行差分處理，抵消同相輸入端與反相輸入端之間的干擾，使輸出的信號失真度小，在利用功率放大器U2對上述失真度小的信號進行放大處理的同時，在功率放大器U2的輸出端與輸入端之間設置低通濾波電路，濾除功率放大器U2輸出的放大信號的直流部分，保證變壓器Tl的輸出在一個線性的狀態，本專利技術還將功率放大器U2的反饋電路的一端設置在變壓器Tl的輸出端，使變壓器Tl的輸出更加穩定，基本不受負載變化影響，從而使本專利技術的恒壓源能保持高精度輸出。作為本專利技術的一種具體實施方式，所述低通濾波電路由運放U3、電阻R3和電容Cl構成，運放U3的反相輸入端連接功率放大器U2的輸出端，其同相輸入端接地，其輸出端與功率放大器U2的同相輸入端相連，所述電阻R3和電容Cl分別并聯在運放U3的反相輸入端與其輸出端之間。所述變壓器Tl 二次側連接反饋電路的一端與功率放大器U2的輸出端之間還設有相位補償電路，所述相位補償電路由電容C構成，使功率放大器U2的工作狀態更加穩定。所述變壓器Tl 二次側區別于與所述反饋電路連接的一端接地，以增強系統的穩定性。經所述功放模塊輸出的電壓信號的幅度在220V以下，以便能使本專利技術的恒壓源可以保證高達1050HZ的頻率輸出，且輸出精度可達O. 05%。所述橋臂電阻Rl和反饋電阻R2都采用IPPM的高精度電阻，以保證功率放大器U2輸出的高精度和穩定性。作為本專利技術優選的實施例，所述信號發生器為DSP處理器，所述數字隔離轉換電路由一個數字隔離器、一個數模轉換器和一個設置有由電阻R構成的負反饋電路的前級運放U4順次連接而成，所述DSP處理器上還設置有便于其與外部電腦設備相連的RS232接□。本專利技術利用DSP處理器產生一路穩定的數字信號，然后將此路數字信號同步輸出到N個數字隔離器使經其輸出的各路信號彼此隔離互不干擾，并利用具有相同組成的N路電路對所述數字信號進行分別處理，不但能很好的保證經功放模塊輸出的交流電壓信號的精度，而且使準備串聯輸出的各路所述交流電壓信號具有相同的頻率、相位、幅度、波形失真度等，使最后經過恒壓源輸出的高壓信號能完全疊加。相對現有技術，本專利技術具有如下有益效果1)本專利技術通過信號發生器產生信號，同步輸出到N路信號處理電路，各路信號處理電路彼此隔離不共地，単獨供電，単獨進行信號處理，相對現有技木，不僅輸入信號處理電路的信號較穩定，而且各信號處理電路的抗干擾能力強，利于提高本專利技術的輸出精度；本專利技術的恒壓源以串聯形式輸出，輸出的電壓和功率為各功放模塊輸出的電壓和功率之和，大大增大了本專利技術的總輸出功率和總輸出電壓的可調范圍； 2)本專利技術的功放模塊設置儀表運放、反饋電路、低通濾波電路等，以降低波形失真，提高了輸出精度；本專利技術的輸出高壓是由多路功放模塊輸出的電壓疊加起來的，對每路功放模塊輸出電壓幅度的要求被降低，以便可以在保證精度的同時通過限制單路功放模塊的輸出來獲得較高的輸出頻率，使本專利技術的恒壓源能輸出ー種幅度和頻率可調范圍大、精度高的高壓大功率電壓信號，經試驗，本專利技術在一個實施例中能輸出幅度高達1600V、頻率在4(Γ1050ΗΖ范圍內可調、精度可達0. 05%大功率交流電壓信號； 3)本專利技術利用DSP處理器產生數字信號，再通過數字隔離器將數字信號分開為Ν路隔離的信號輸出，充分利用DSP處理器的特點，使通過所述數字隔離轉換電路輸出的小電壓交流信號精度高、頻率調節范圍大、穩定不易被干擾；另外，采用DSP處理器作為信號發生器，方便與外接電腦設備相連從而實現程序控制，自動設置其輸出，使所述恒壓源更加智能化。附圖說明圖1為本專利技術的原理框 圖2本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高壓大功率變頻可調恒壓源，其特征在于，包括信號發生器和N路信號處理電路，任意兩路信號處理電路內部元件的供電電源不共地；每路所述信號處理電路由一路數字隔離轉換電路和一個功放模塊構成；信號發生器產生的信號同步輸出到各路信號處理電路，先經各路信號處理電路的數字隔離轉換電路處理后，輸出N(N為整數，且N≥1)路高精度、隔離的小電壓交流信號，各路所述小電壓交流信號具有相同的幅度、頻率和相位，且各路小電壓交流信號的幅度和頻率同步可調；各路所述小電壓交流信號再輸出到相應的功放模塊中完成放大處理，N路所述功放模塊的輸出端依次串聯后作為所述恒壓源的總輸出。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙偉，孫衛明，肖勇，孟金嶺，
申請(專利權)人：廣東電網公司電力科學研究院，
類型：發明
國別省市：