移相控制全桥变换电路实现的电力工程高压电阻负载制造技术

本实用新型专利技术涉及电力工程中测量被测充电机的稳压精度、稳流精度的高压电阻负载。采用移相控制全桥变换电路实现。负载含有真空电阻管，还设置有负载控制器，负载控制器是移相控制全桥型零电压开关－脉冲调制变换电路，具体是ＵＣ３８７５控制芯片。在负载控制器上分别连接两组真空电阻，一组为固定真空电阻Ｒ２，另一组为继电器组ＤＬ２控制的真空电阻组合Ｒ１，直流电压加在两组电阻上。负载控制器通过Ｉ／Ｏ控制接口与可编程控制器连接，通过计算机ＣＰＵ和被测充电机的检测装置连接，经Ｄ／Ａ变换与被测充电机构成闭环系统，实现计算机全程控制。本电阻可实现全范围无缝调节，再０～３００Ｖ，０～３０Ａ的全范围连续可变。效率高、体积小、重量轻，安装维修方便，简单。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种电器元件——电阻，特别是涉及电力工程中测量被测充电 机的稳压精度、稳流精度测试的高压电阻负载。
技术介绍
随着国家建设的飞速发展，对电力工程中被测充电机的测量要求越来越高。现有 的电力工程高压电阻负载或多或少存在不足，传统的滑线变阻器调节电阻不能实现程 控调解；利用半导体器件作为发热元件的缺点是体积大，笨重；采用固定电阻排列 组合方式的电阻负载不能连续变化阻值。近年来发展的陶瓷PTC直流负载，虽 然具有制造成本低、控制技术简单等优点，但PTC元件施加电压后，因本身的 自热功能，所产生的内热和外热达到平衡后，即使改变电流或电压，而其自身 或环境温度未变化，其阻值是恒定的，要使输出电流在0 100%In范围内连续 调整变化是无法实现的。同时陶瓷TPC易受使用环境(如温度、风力)的影响， TPC因材料成分及纯度、烧结工艺等会造成各批次产品特性差异很大，给维修 更换带来较大的困难。所以这些负载均不能满足日益发展的电力工程建设，尤 其是对高精度测量充电机的直流稳压、直流稳流的电阻负载需要。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种用于测量的高压电阻负载，这种负载体积小、重量 轻，可实现0 50A的全范围实现连续程控可变，且效率高、可靠性好。本技术的目的是这样达到的 一种移相控制全桥变换电路实现的电力工程高 压电阻负载，与被测充电机的检测系统连接，高压电阻负载、被测充电机的检测系统 和被测充电机形成检测回路，含有真空电阻管，其特征在于设置有负载控制器，负 载控制器是移相控制全桥型零电压开关-脉冲调制变换电路，在负载控制器上分别连 接两组真空电阻， 一组为固定真空电阻R2，另一组为继电器组DL2控制的真空电阻 组合R1，直流电压加在两组电阻上。负载控制器上设置有I/0控制接口，通过I/0控制接口与可编程控制器连接，可 编程控制器与计算机CPU连接，计算机CPU还与被测充电机的检测装置连接，经D/A3转换后与被测充电机构成闭环系统，通过显示屏对系统进行监控，通过计算机键盘对负载控制器进行程序控制，并存储数据。移相控制全桥型零电压开关-脉冲调制变换电路是UC3875控制芯片。 真空电阻是合金丝真空电阻管，真空电阻组合R1是由若干真空电阻管并联的电阻组合。在直流电源输入到负载控制器和电阻之前，加装有断路器。本技术的积极效果是可调高压程控负载采用移相控制全桥变换电路脉宽调 制技术达到程控电阻负载全范围无缝调节，使程控电阻负载实现0 300V， 0 30A 的全范围连续可变。配有可扩充固定电阻负载，根据测试需要变换电阻管的数量或电 阻值，实现0 50A的全范围连续测试。效率高、体积小、重量轻，安装维修方便， 简单。附图说明图1是本技术高压电阻的结构示意图。图2是本技术控制器的控制部分电路图。图3是本技术控制器采用的UC3875控制芯片内部结构方框图。图4是本技术釆用的移相控制全桥电路的电阻负载控制波形图。具体实施方式附图给出了本技术的一个具体实施例。参见附图。在负载控制器上分别连接两组真空电阻，Rl是真空电阻管组成的电 阻组合。本例Rl由RA=30Q， RB=30 Q , RC=30 Q ， RD=3 0 Q ， RE=30 Q ， RF=30 Q，RG=75Q, RH=140Q, R卜270Q系列电阻组成。通过继电器组DL2控制改变 上述系列电阻并联组合改变电阻值。R2为一固定真空电阻，本例的R2:30Q。 通过改变R2端电压，改变功率。在负载控制器上连接R1、 R2，就可以通过R1， R2电阻的组合，实现电流0-50A连续调节。负载控制器上设置有1/0控制接口，通过1/0控制接口与可编程控制器连接， 可编程控制器与计算机CPU连接，计算机CPU还与被测充电机的检测装置连接，经 D/A转换后与被测充电机构成闭环系统，通过显示屏对程控负载控制器进行监控，通 过计算机键盘对负载控制器进行程序控制，并存储数据。传统的全桥变换电路开关元件在电压很高或电流很大的条件下，在门极的控制下 开通或关断，开关过程中电压、电流均不为零，出现重叠，导致了开关损耗。开关损 耗随开关频率增加而急剧上升，使电路效率下降，阻碍了开关频率的提高。在移相控制技术基础上，利用功率管的输出电容和输出变压器的漏电感作为谐振 元件，使全桥变换器四个开关管依次在零电压下导通，实现恒频软开关。由于减少了 开关过程损耗，变换效率可达80%-90%，并且不会发生开关应力过大。所以选用移相 控制全桥型零电压开关脉宽调制(PSC FB ZVS-PWM)变换电路。在本例中采用了美国 UNITR0DE公司针对移相控制方案推出的专用芯片UC3875控制芯片。一般地用UC3875 做的功率开关电源，输出电压固定而且在低压值，负载变化。在本技术中， 创新地用UC3875做高压大功率开关电源，工作方式是移相谐振全桥软开关。 输入DC180V—300V,输出电阻30Q，输出0—200V，最大电流7A。UC3875芯片可对全桥开关的相位进行相位移动，实现定频脉宽调制控制，UC3875 芯片的内部结构方框图如图3所示。l脚输出+5V基准电压，可作为内部或外部电路的其他元件的电源。2脚作为电 压反馈控制端，当引输出信号高到一定值时，由内部RS触发器及门电路作用使C输 出与A输出反相，即A、C输出信号移相180度；同样，当引脚2输出信号低于1V时， 通过内部RS触发器及门电路作用使C输出与A输出同相，即A、 C输出信号移相0度。 可见通过控制引脚2端的输出可以控制A、 C间相位在0 180度之间变化。B、 D的工 作原理与A、 C相似。3脚作为误差放大器的反相输入端，通常利用分压电阻检测输 出电源电压。4脚作为误差放大器的同相输入端，和l脚基准电压相连，检测3脚的 输出电源电压。5脚作为电流检测端，其基准设置为内部固定2.5V (由分压)，当 电压超过2.5V时输出即被关断，软起动6脚复位，即可实现过流保护。7脚和15脚 作为输出延迟控制端，通过设置该脚对地之间的电流来设置死区，加在同一桥臂两管 驱动脉冲之间，以实现零电压开通时的瞬态时间。8、 9、 13、 14脚作为输出端，可 驱动MOSFET和变压器。IO脚作为电源电压端，为输出级提供所需电源。11脚作为 芯片供电电源，为芯片内部数字、模拟电路部分提供电源，内部有欠压锁定电路，其 开启阈值为10.75V，关闭阈值为9.25V。开启和关闭之间有1.5V的回差，可有效防 止电路在阈值电压附近工作时的跳动，16脚作为频率设置端，需外接电阻和电容来 设置振荡频率。17脚作为输出时，提供时钟信号；作为输入，提供同步点。18脚作 为陡度端，需外接一个电阻以产生斜波。19脚作为斜波端，需外接电容到地。20脚 作为信号地，是所有电压的参考基准。控制器的控制原理及工作过程参见图2、图3。 INPUT+, INPUT-为充电机电源 的输出电压；UREF为调节负载功率的控制电压；UOUT+， UOUT-为控制电压输出。工 作过程是输入的UREF (0 5V)线性电压到UC3875的EA+ (引脚4，误差放大器同相输入端)在与EA-(引脚3，误差放大器反相输入端，开关电源输出电 压的分压值)进行比较。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种移相控制全桥变换电路实现的电力工程高压电阻负载，与被测充电机的检测系统连接，高压电阻负载、被测充电机的检测系统和被测充电机形成检测回路，含有真空电阻管，其特征在于：设置有负载控制器，负载控制器是移相控制全桥型零电压开关－脉冲调制变换电路，在负载控制器上分别连接两组真空电阻，一组为固定真空电阻Ｒ２，另一组为继电器组ＤＬ２控制的真空电阻组合Ｒ１，直流电压加在两组电阻上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李晶，陈贤顺，胡灿，丁丹一，曹永兴，刘平，
申请(专利权)人：四川电力试验研究院，
类型：实用新型
国别省市：90[中国|成都]