一种三相400Hz中频静止电源装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种三相400Hz中频静止电源装置及其控制方法，通过三相逆变电路实现中频静止电源装置，以霍尔元件作为采样部件，通过数字逻辑的主控制器构成闭环的控制回路；在主控制器通过目标电压与当前电压的误差进行SPWM波的占空比计算的过程中，在电压调节的比例系数的数学模型中增添了积分系数的关系项，有效地消除了电源设备输出电压与目标电压的静态误差，利用电流信号快速、及时的抗干扰性来有效抑制负载扰动的影响，实现了快速精确灵活的控制效果，相比于现有设备，具有启动平稳、运行稳定、控制精度高、调试与维修方便、体积小的优点。

A three-phase 400Hz if static power supply and its control method

【技术实现步骤摘要】
一种三相400Hz中频静止电源装置及其控制方法
本专利技术属于电源
，具体涉及一种三相400Hz中频静止电源装置及其控制方法。
技术介绍
早期的中频电源大都是采用电机机组产生的，通常由异步电动机和同步发电机构成。异步电动机由燃油发电机组产生三相工频交流电供电，异步电动机再拖动同步发电机旋转产生所需要的幅值和频率的中频交流电。这种电源不仅体积大，输出电压和频率的稳定性也差，由于电源由旋转的电机组成，其机械和电磁噪音十分明显，可靠性也较低。后来随着大功率可控电力电子器件的出现，开始出现用模拟器件控制的方法也就是静止中频电源。模拟控制经过多年的发展，已经非常成熟。然而，模拟控制有着固有的缺点：需要大量的分立元件和电路板，元器件数量很多，制造成本比较高；大量的模拟元器件使其之间的连接相当复杂，从而使系统的故障检测与维修比较困难。模拟器件的老化问题和不可补偿的温漂问题，以及易受环境(如电磁噪声，工作环境温度等)干扰等因素都会影响控制系统的长期稳定性。专用模拟控制集成芯片的使用大大简化了控制系统，能方便实现一些电路控制，但是其控制环路中的反馈控制网络仍需外接大量的电容电阻等模拟器件。除存在以上所述模拟控制的缺点外，专用芯片的控制不够灵活，要实现复杂、先进的控制算法很困难。
技术实现思路
针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的一种三相400Hz中频静止电源装置及其控制方法解决了三相400Hz交流电实施方案中的传统异步电动机体积大、输出电压及频率的稳定性差、机械和电磁噪音明显、可靠性低；现有静止中频电源控制系统及控制方法复杂、灵活度低、可靠性差的问题。为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：一种三相400Hz中频静止电源装置，包括：HMI触摸屏、辅助电源、主控制器、驱动隔离模块、强电电路模块和反馈采样电路模块；所述主控制器分别与辅助电源、HMI触摸屏、反馈采样电路模块和驱动隔离模块连接；所述强电电路模块分别与驱动隔离模块和反馈采样电路模块连接。进一步地，所述强电电路模块包括：接线端L1、接线端L2、接线端L3、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、电感L1、电容C1、IGBT管Q1、IGBT管Q2、IGBT管Q3、IGBT管Q4、IGBT管Q5、IGBT管Q6、二极管D7、二极管D8、二极管D9、二极管D10、二极管D11、二极管D12和中频变压滤波单元；所述二极管D1的负极分别与二极管D4的正极和接线端L1连接；所述二极管D2的负极分别与二极管D5的正极和接线端L2连接；所述二极管D3的负极分别与二极管D6的正极和接线端L3连接；所述二极管D4的负极分别与二极管D5的负极、二极管D6的负极和电感L1的一端连接；所述二极管D1的正极分别与二极管D2的正极、二极管D3的正极、电容C1的一端、IGBT管Q2的发射极、二极管D8的正极、IGBT管Q4的发射极、二极管D10的正极、IGBT管Q6的发射极和二极管D12的正极连接；所述电感L1的另一端分别与电容C1的另一端、IGBT管Q1的集电极、二极管D7的负极、IGBT管Q3的集电极、二极管D9的负极、IGBT管Q5的集电极和二极管D11的负极连接；所述IGBT管Q1的发射极分别与二极管D7的正极、IGBT管Q2的集电极和二极管D8的负极连接，并作为U′相电源输出端，所述U′相电源输出端与中频变压滤波单元连接；所述IGBT管Q3的发射极分别与二极管D9的正极、IGBT管Q4的集电极和二极管D10的负极连接，并作为V′相电源输出端，所述V′相电源输出端与中频变压滤波单元连接；所述IGBT管Q5的发射极分别与二极管D11的正极、IGBT管Q6的集电极和二极管D12的负极连接，并作为W′相电源输出端，所述W′相电源输出端与中频变压滤波单元连接；所述IGBT管Q1的栅极、IGBT管Q2的栅极、IGBT管Q3的栅极、IGBT管Q4的栅极、IGBT管Q5的栅极和IGBT管Q6的栅极分别与驱动隔离模块连接。进一步地，所述中频变压滤波单元包括：共轭线圈T1、共轭线圈T2、共轭线圈T3、接地电容C2、接地电容C3和接地电容C4；所述共轭线圈T1的一端与U′相电源输出端连接，其另一端与接地电容C4连接，并作为U″相电源输出端；所述共轭线圈T2的一端与V′相电源输出端连接，其另一端与接地电容C3连接，并作为V″相电源输出端；所述共轭线圈T3的一端与W′相电源输出端连接，其另一端与接地电容C2连接，并作为W″相电源输出端。进一步地，所述反馈采样电路模块包括：电压霍尔传感器W1、电压霍尔传感器W2、电压霍尔传感器W3、电流霍尔传感器W4、电流霍尔传感器W5、电流霍尔传感器W6和偏置滤波电路单元；所述U″相电源输出端分别与电压霍尔传感器W1的电压输入端和电流霍尔传感器W4的电流输入端连接；所述V″相电源输出端分别与电压霍尔传感器W2的电压输入端和电流霍尔传感器W5的电流输入端连接；所述W″相电源输出端分别与电压霍尔传感器W3的电压输入端和电流霍尔传感器W6的电流输入端连接；所述电流霍尔传感器W4的电流输出端作为U相电源输出端；所述电流霍尔传感器W5的电流输出端作为V相电源输出端；所述电流霍尔传感器W6的电流输出端作为W相电源输出端。上述进一步方案的有益效果为：霍尔型传感器以磁感应元件为核心，用其改造为测量电流以及电压的设备，代替传统静止电源中的ADC模数转换器方案的采样反馈器件，对电源设备本身的输出影响较小；在本方案中，霍尔传感器的输出与原创的偏置滤波电路单元相接，通过偏置滤波电路有效地抑制了电磁噪声以及热噪声，提高了系统的精确度。进一步地，所述偏置滤波电路单元包括：第一偏置滤波电路、第二偏置滤波电路、第三偏置滤波电路、第四偏置滤波电路、第五偏置滤波电路和第六偏置滤波电路；所述第一偏置滤波电路、第二偏置滤波电路、第三偏置滤波电路、第四偏置滤波电路、第五偏置滤波电路和第六偏置滤波电路的结构均相同，均包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3、接地电阻R4、电阻R5、电阻R6、接地电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、接地电容C5、电容C6、接地电容C7、二极管D7、二极管D8、二极管D9、二极管D10、二极管D11、二极管D12、放大器U1、放大器U2和放大器U3；所述放大器U1的正相输入端分别与接地电阻R4、接地电容C5和电阻R2的一端连接；所述电阻R2的另一端接入偏置电压；所述放大器U1的反相输入端分别与电阻R1的一端、电阻R3的一端和电容C6的一端连接，其输出端分别与电阻R3的另一端、电容C6的另一端、电阻R5的一端和电阻R6的一端连接；所述电阻R1的另一端作为输入端IN；所述放大器U2的正相输入端与接地电阻R7连接，其反相输入端分别与电阻R5的另一端、二极管D9的正极和电阻R8的一端连接，其输出端分别与二极本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三相400Hz中频静止电源装置，其特征在于，包括：HMI触摸屏、辅助电源、主控制器、驱动隔离模块、强电电路模块和反馈采样电路模块；/n所述主控制器分别与辅助电源、HMI触摸屏、反馈采样电路模块和驱动隔离模块连接；/n所述强电电路模块分别与驱动隔离模块和反馈采样电路模块连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种三相400Hz中频静止电源装置，其特征在于，包括：HMI触摸屏、辅助电源、主控制器、驱动隔离模块、强电电路模块和反馈采样电路模块；
所述主控制器分别与辅助电源、HMI触摸屏、反馈采样电路模块和驱动隔离模块连接；
所述强电电路模块分别与驱动隔离模块和反馈采样电路模块连接。


2.根据权利要求1所述的三相400Hz中频静止电源装置，其特征在于，所述强电电路模块包括：接线端L1、接线端L2、接线端L3、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、电感L1、电容C1、IGBT管Q1、IGBT管Q2、IGBT管Q3、IGBT管Q4、IGBT管Q5、IGBT管Q6、二极管D7、二极管D8、二极管D9、二极管D10、二极管D11、二极管D12和中频变压滤波单元；
所述二极管D1的负极分别与二极管D4的正极和接线端L1连接；
所述二极管D2的负极分别与二极管D5的正极和接线端L2连接；
所述二极管D3的负极分别与二极管D6的正极和接线端L3连接；
所述二极管D4的负极分别与二极管D5的负极、二极管D6的负极和电感L1的一端连接；
所述二极管D1的正极分别与二极管D2的正极、二极管D3的正极、电容C1的一端、IGBT管Q2的发射极、二极管D8的正极、IGBT管Q4的发射极、二极管D10的正极、IGBT管Q6的发射极和二极管D12的正极连接；
所述电感L1的另一端分别与电容C1的另一端、IGBT管Q1的集电极、二极管D7的负极、IGBT管Q3的集电极、二极管D9的负极、IGBT管Q5的集电极和二极管D11的负极连接；
所述IGBT管Q1的发射极分别与二极管D7的正极、IGBT管Q2的集电极和二极管D8的负极连接，并作为U′相电源输出端，所述U′相电源输出端与中频变压滤波单元连接；
所述IGBT管Q3的发射极分别与二极管D9的正极、IGBT管Q4的集电极和二极管D10的负极连接，并作为V′相电源输出端，所述V′相电源输出端与中频变压滤波单元连接；
所述IGBT管Q5的发射极分别与二极管D11的正极、IGBT管Q6的集电极和二极管D12的负极连接，并作为W′相电源输出端，所述W′相电源输出端与中频变压滤波单元连接；
所述IGBT管Q1的栅极、IGBT管Q2的栅极、IGBT管Q3的栅极、IGBT管Q4的栅极、IGBT管Q5的栅极和IGBT管Q6的栅极分别与驱动隔离模块连接。


3.根据权利要求2所述的三相400Hz中频静止电源装置，其特征在于，所述中频变压滤波单元包括：共轭线圈T1、共轭线圈T2、共轭线圈T3、接地电容C2、接地电容C3和接地电容C4；
所述共轭线圈T1的一端与U′相电源输出端连接，其另一端与接地电容C4连接，并作为U″相电源输出端；
所述共轭线圈T2的一端与V′相电源输出端连接，其另一端与接地电容C3连接，并作为V″相电源输出端；
所述共轭线圈T3的一端与W′相电源输出端连接，其另一端与接地电容C2连接，并作为W″相电源输出端。


4.根据权利要求3所述的三相400Hz中频静止电源装置，其特征在于，所述反馈采样电路模块包括：电压霍尔传感器W1、电压霍尔传感器W2、电压霍尔传感器W3、电流霍尔传感器W4、电流霍尔传感器W5、电流霍尔传感器W6和偏置滤波电路单元；
所述U″相电源输出端分别与电压霍尔传感器W1的电压输入端和电流霍尔传感器W4的电流输入端连接；
所述V″相电源输出端分别与电压霍尔传感器W2的电压输入端和电流霍尔传感器W5的电流输入端连接；
所述W″相电源输出端分别与电压霍尔传感器W3的电压输入端和电流霍尔传感器W6的电流输入端连接；
所述电流霍尔传感器W4的电流输出端作为U相电源输出端；
所述电流霍尔传感器W5的电流输出端作为V相电源输出端；
所述电流霍尔传感器W6的电流输出端作为W相电源输出端。


5.根据权利要求4所述的三相400Hz中频静止电源装置，其特征在于，所述偏置滤波电路单元包括：第一偏置滤波电路、第二偏置滤波电路、第三偏置滤波电路、第四偏置滤波电路、第五偏置滤波电路和第六偏置滤波电路；
所述第一偏置滤波电路、第二偏置滤波电路、第三偏置滤波电路、第四偏置滤波电路、第五偏置滤波电路和第六偏置滤波电路的结构均相同，均包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3、接地电阻R4、电阻R5、电阻R6、接地电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、接地电容C5、电容C6、接地电容C7、二极管D7、二极管D8、二极管D9、二极管D10、二极管D11、二极管D12、放大器U1、放大器U2和放大器U3；
所述放大器U1的正相输入端分别与接地电阻R4、接地电容C5和电阻R2的一端连接；
所述电阻R2的另一端接入偏置电压；
所述放大器U1的反相输入端分别与电阻R1的一端、电阻R3的一端和电容C6的一端连接，其输出端分别与电阻R3的另一端、电容C6的另一端、电阻R5的一端和电阻R6的一端连接；
所述电阻R1的另一端作为输入端IN；
所述放...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭兴川，蒲朝里，江之奎，
申请(专利权)人：成都通用整流电器研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51