电动振动台的功率放大器及功率控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种电动振动台的功率放大器，包括：依次电连接的第一供电电路、PWM整流电路、第二供电电路、PWM逆变电路、及滤波电路；所述电动振动台的功率放大器还包括：控制电路，及分别与所述控制电路电连接的采样电路、及驱动电路；所述控制电路还与所述第一供电电路电连接；所述驱动电路分别与所述PWM逆变电路、PWM整流电路电连接；所述采样电路分别与所述PWM整流电路、所述PWM逆变电路电连接。其中PWM整流电路和PWM逆变电路均可采用SiC功率器件，使得每个功率器件都同时有实时短路保护和母线电压建立过程功率器件不使能，避免了传统功率放大器的低可靠性和使用寿命短的弊端，使得功率放大器具有高可靠性。本实用新型专利技术还公开了一种功率控制系统。

【技术实现步骤摘要】
电动振动台的功率放大器及功率控制系统
本技术涉及功率放大领域，尤其涉及电动振动台的功率放大器、功率控制系统。
技术介绍
随着航天航空、汽车电子行业的快速发展，各种用于模拟设备运行工况的测试设备愈来愈急需。振动台试验作为模拟振动试验环境、检验设备可靠性及部件强度的一种有效手段，己经被广泛应用于设备的性能和强度鉴定中。传统的电动测试台以Si材料的MOSFET作为功率器件，有功耗高，效率低，器件发热严重，可靠性低等缺陷。新一代的基于IGBT作为功率器件的电动振动台的功率放大器在可靠性上有了很大提高，但由于器件的开关频率低，导致功率放大器的输出截止频率低，高频波形畸变严重。同时针对不同功率的振动台，需要多种功率等级的功率放大器，使得设计周期长。因此需要一种高可靠性、高效率、模块化的电动振动台的功率放大器。
技术实现思路
为了解决上述技术缺陷，本技术提供一种电动振动台的功率放大器、功率控制系统及方法。具体的，本技术的技术方案如下：第一方面，本技术公开了一种电动振动台的功率放大器，包括：依次电连接的第一供电电路、PWM整流电路、第二供电电路、PWM逆变电路、及滤波电路；所述电动振动台的功率放大器还包括：控制电路，及分别与所述控制电路电连接的采样电路、及驱动电路；所述控制电路还与所述第一供电电路电连接；所述驱动电路分别与所述PWM逆变电路、PWM整流电路电连接；所述采样电路分别与所述PWM整流电路、所述PWM逆变电路电连接；其中：三相交流电通过所述第一供电电路进行滤波处理，所述PWM整流电路进行整流处理后输出稳定的直流母线电压给所述第二供电电路；所述第二供电电路将所述稳定的直流母线电压提供给所述PWM逆变电路，所述PWM逆变电路将所述稳定的直流母线电压逆变为稳定的交流电流，并通过所述滤波电路对所述稳定的交流电流进行高频滤波处理后提供给所述电动振动台；所述控制电路根据所述采样电路采集的所述PWM整流电路输出的母线电压，通过所述驱动电路控制所述PWM整流电路的开关管的通断，使得所述PWM整流电路输出稳定的直流母线电压；所述控制电路还根据所述采样电路采集的所述PWM逆变电路输出的交流电流，从而通过所述驱动电路控制所述PWM逆变电路的开关管的通断，使得所述PWM逆变电路输出稳定的交流电流。优选的，所述第一供电电路包括：一个EMC滤波器、三个交流电感及两组选择电路，所述选择电路由一个限流电阻与一个交流接触器并联构成；所述EMC滤波器的三相交流输出端中，一相交流输出端与一个交流电感电连接后接入所述PWM整流电路；剩余两相交流输出端中，每相交流输出端均依次与一个交流电感、一组选择电路电连接后接入所述PWM整流电路；所述第二供电电路至少包括一组电容，为所述PWM逆变电路提供稳定的直流电源。优选的，所述PWM整流电路为SiC整流器，所述SiC整流器包括三个半桥单元，每个所述半桥单元包括一个第一MOS管和一个第二MOS管，每个所述第一MOS管和每个所述第二MOS管均反接一个二极管；所述第一MOS管的源极连接所述第二MOS管的漏极并连接所述第一供电电路输出的三相电流中的一相；所述三个半桥单元的第一MOS管的漏极互相连接作为SiC整流器的正极输出端，所述三个半桥单元的第二MOS管的源极互相连接作为SiC整流器的负极输出端。优选的，所述PWM逆变电路为SiC逆变器，所述SiC逆变器包括两个逆变单元，每个所述逆变单元包括一个第三MOS管和一个第四MOS管；每个所述第三MOS管和每个所述第四MOS管均反接一个二极管；所述第三MOS管的源极连接所述第四MOS管的漏极并作为所述SiC逆变器的一个输出端；所述两个逆变单元的第三MOS管的漏极互相连接与所述第二供电电路的正极输出端电连接；所述两个逆变单元的第四MOS管的源极互相连接与所述第二供电电路的负极输出端电连接。优选的，所述采样电路包括：第一采样子电路，用于采集所述第一供电电路输出给所述PWM整流电路的三相交流电；第二采样子电路，用于采集所述PWM整流电路输出端的直流母线电压；第三采样子电路，用于采集所述PWM逆变电路输出的交流电流；第四采样子电路，用于采集所述PWM整流电路输出的直流母线电流。优选的，所述控制电路包括：第一控制器及通过CAN总线连接的第二控制器；其中：所述第一控制器，分别与所述第一采样子电路、第二采样子电路、及第一供电电路电连接；所述第二控制器，分别与所述第三采样子电路、第四采样子电路电连接。优选的，所述PWM整流电路或所述PWM逆变电路中的每个MOS管均配置一个驱动子电路；所述驱动子电路包括：第一驱动芯片、第二驱动芯片及一触发芯片，其中：所述第一驱动芯片的输入管脚IN+，接收所述控制电路的PWM控制信号；所述控制电路输出的故障信号通过一电阻与一三极管的基极电连接，所述三极管的发射极接地，所述三极管的集电极与所述第一驱动芯片的输入管脚IN+电连接；所述触发芯片的输入管脚A与所述第一驱动芯片的故障输出端/RDY电连接；所述触发芯片的输出管脚Y与一个二极管的负极端电连接，所述二极管的正极端通过一电阻与5V的供电电源电连接；所述第二驱动芯片的输入端IN与所述第一驱动芯片的输出端OUT电连接，用于将所述第二驱动芯片输出的驱动电流进行放大，所述第二驱动芯片的输出端OUT输出的驱动信号用于驱动所述驱动子电路对应的MOS管。第二方面，本技术还公开了一种电动振动台的功率控制系统，包括若干并联的本技术所述的电动振动台的功率放大器、振动台控制器及总控芯片；其中：所述振动台控制器通过CAN总线与所述总控芯片连接；所述总控芯片及各并联的功率放大器通过CAN总线连接。本技术至少包括以下一项有益效果：(1)本技术的功率放大器是闭环环路，通过采样电路获得相应位置的电压、电流，从而分别实现对PWM整流电路及PWM逆变电路的调节控制，控制精度高，各种保护功能齐全，使得功率放大器具有高可靠性和高精度。(2)本技术的电动振动台的功率放大器相比于传统的电动振动台的功率放大器，本技术采用的是SiC的功率器件，传统的采用的是Si材料的MOSFET或IGBT，而本技术则是采用SiC材料，SiC器件具有更高的开关频率，更低的损耗和更好的导通关断特性，可以使功率放大器效率更高，更好的输出波形，更高的输出频率。(3)本技术的功率放大器，是一种基于SiC器件的模块化高效率宽频带电动振动台的功率放大器，其中，功率放大器的驱动电路部分也是采用最新的SiC驱动设计技术，使得每个功率器件都能实现实时短路保护，并且每个功率器件都具有硬件过流保护，确保器件的热可靠性。同时母线电压建立过程功率器件不使能，避免了传统功率放大器的低可靠性和使用寿命短的弊端，使得功率放大器具有高可靠性。(4)本技术的功率放大器中各电路可以集成为各单个模块实现，同时，该功率放大器也可以单独集成为一个功率放大模块，当需要提供较大振动功率时，则可采用并联若干该功率放大模块实现，方便快捷。(5)本技术的电动振动台的功率控制系统可以实现多个功率放大器并联使用，在总控芯片的作用下，可以使等效的开关频率提高至原有频率的N倍(N等于功率放大器数量)，使得大功率电动振动台具有更好的性能。而且，通过总控芯片可以使得并联的各本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电动振动台的功率放大器，其特征在于，包括：依次电连接的第一供电电路、PWM整流电路、第二供电电路、PWM逆变电路、及滤波电路；所述电动振动台的功率放大器还包括：控制电路，及分别与所述控制电路电连接的采样电路、及驱动电路；所述控制电路还与所述第一供电电路电连接；所述驱动电路分别与所述PWM逆变电路、PWM整流电路电连接；所述采样电路分别与所述PWM整流电路、所述PWM逆变电路电连接；其中：三相交流电通过所述第一供电电路进行滤波处理，所述PWM整流电路进行整流处理后输出稳定的直流母线电压给所述第二供电电路；所述第二供电电路将所述稳定的直流母线电压提供给所述PWM逆变电路，所述PWM逆变电路将所述稳定的直流母线电压逆变为稳定的交流电流，并通过所述滤波电路对所述稳定的交流电流进行高频滤波处理后提供给所述电动振动台；所述控制电路根据所述采样电路采集的所述PWM整流电路输出的母线电压，通过所述驱动电路控制所述PWM整流电路的开关管的通断，使得所述PWM整流电路输出稳定的直流母线电压；所述控制电路还根据所述采样电路采集的所述PWM逆变电路输出的交流电流，从而通过所述驱动电路控制所述PWM逆变电路的开关管的通断，使得所述PWM逆变电路输出稳定的交流电流。...

【技术特征摘要】
2018.01.09 CN 20182002989891.一种电动振动台的功率放大器，其特征在于，包括：依次电连接的第一供电电路、PWM整流电路、第二供电电路、PWM逆变电路、及滤波电路；所述电动振动台的功率放大器还包括：控制电路，及分别与所述控制电路电连接的采样电路、及驱动电路；所述控制电路还与所述第一供电电路电连接；所述驱动电路分别与所述PWM逆变电路、PWM整流电路电连接；所述采样电路分别与所述PWM整流电路、所述PWM逆变电路电连接；其中：三相交流电通过所述第一供电电路进行滤波处理，所述PWM整流电路进行整流处理后输出稳定的直流母线电压给所述第二供电电路；所述第二供电电路将所述稳定的直流母线电压提供给所述PWM逆变电路，所述PWM逆变电路将所述稳定的直流母线电压逆变为稳定的交流电流，并通过所述滤波电路对所述稳定的交流电流进行高频滤波处理后提供给所述电动振动台；所述控制电路根据所述采样电路采集的所述PWM整流电路输出的母线电压，通过所述驱动电路控制所述PWM整流电路的开关管的通断，使得所述PWM整流电路输出稳定的直流母线电压；所述控制电路还根据所述采样电路采集的所述PWM逆变电路输出的交流电流，从而通过所述驱动电路控制所述PWM逆变电路的开关管的通断，使得所述PWM逆变电路输出稳定的交流电流。2.根据权利要求1所述的一种电动振动台的功率放大器，其特征在于，所述第一供电电路包括：一个EMC滤波器、三个交流电感及两组选择电路，所述选择电路由一个限流电阻与一个交流接触器并联构成；所述EMC滤波器的三相交流输出端中，一相交流输出端与一个交流电感电连接后接入所述PWM整流电路；剩余两相交流输出端中，每相交流输出端均依次与一个交流电感、一组选择电路电连接后接入所述PWM整流电路；所述第二供电电路至少包括一组电容，为所述PWM逆变电路提供稳定的直流电源。3.根据权利要求2所述的一种电动振动台的功率放大器，其特征在于，所述PWM整流电路为SiC整流器，所述SiC整流器包括三个半桥单元，每个所述半桥单元包括一个第一MOS管和一个第二MOS管，每个所述第一MOS管和每个所述第二MOS管均反接一个二极管；所述第一MOS管的源极连接所述第二MOS管的漏极并连接所述第一供电电路输出的三相电流中的一相；所述三个半桥单元的第一MOS管的漏极互相连接作为SiC整流器的正极输出端，所述三个半桥单元的第二MOS管的源极互相连接作为SiC整流器的负极输出端。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩金刚，杨义，陈安迪，杨振涛，
申请(专利权)人：上海千黎电气科技有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31