一种电网电压跌落发生器制造技术

一种电网电压跌落发生器，包括晶闸管控制电路（１）、隔离变压器（５）、降压变压器（３）、旁路用晶闸管（２）、启动用晶闸管（４）及晶闸管驱动电路（６）。晶闸管控制电路（１）检测输入电压信号，决定反并联晶闸管：启动用晶闸管（４）和旁路用晶闸管（２）的导通信号，在输入信号的过零点处发送反并联晶闸管的动作信号，通过旁路用晶闸管（２）和启动用晶闸管（４）来控制降压变压器（３）的运行状态，改变输入电压幅值。本发明专利技术装置可以实现对输入电压的瞬间改变。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电网电压跌落发生装置。技术背景随着电力设备制造水平的发展和目前数字信号处理器性能的提高，市场要求越来越多 的电子设备具备一定的抵抗电网波动的能力。目前市场上的同类测试设备绝大部分是国外 厂商制造的设备，使用了大容量的IGBT全控型电力电子器件，售价多在几十万美元。结构 如图l所示，通过大容量的IBGT全桥电路对输入电压进行整流，之后再将直流电压逆变输 出。通过改变输出逆变器的调制比可以实现输出电压的瞬间跌落，并且可以实现能量的双 向流动。但是此种结构的电压跌落发生器由于使用了 8只大容量IGBT开关管，因此价格昂 贵，控制电路复杂。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有的电压跌落发生器的价格昂贵、控制复杂的缺点，提出一种 新的电压跌落发生器。本专利技术改进了目前电压跌落发生器的双PWM变流器的结构，采用半 控型器件晶闸管和变压器来构成电压跌落发生器。简化了控制系统和电路结构，在跌落时 间为输入电压周期值一半的整数倍的情况下可以实现原有电压跌落发生器的功能，提供了 一种可靠、廉价的解决方案。本专利技术由两组变压器和两对反并联晶闸管构成，包括晶闸管控制电路、隔离变压器、 降压变压器、旁路用晶闸管、启动用晶闸管及晶闸管驱动电路。隔离变压器的输入与输入 电压相连，启动用晶闸管的主电路一端与隔离变压器输出连接，启动用晶闸管的主电路另 一端与降压变压器的输出连接。旁路用晶闸管的主电路一端与隔离变压器的输出连接，旁 路用晶闸管的主电路另一端与降压变压器的输入连接，隔离变压器的输出和降压变压器的 输入连接。通过旁路用晶闸管和启动用晶闸管来控制降压变压器的运行状态，实现对输入 电压幅值的改变。本专利技术通过晶闸管控制电路检测输入电压信号，来决定启动用晶闸管和旁路用晶闸管 的导通信号。在输入信号的过零点处，晶闸管控制电路发送反并联晶闸管的动作信号，这 样可以有效减小投入和切除变压器造成的输出电压跳变。在输入电压过零的时刻投入降压 变压器实现输入电压的瞬间改变，之后同样在输入电压过零的时刻切除降压变压器，实现输入电压的瞬间恢复。从而可以利用普通220V电源实现对用电设备在电网电压幅值瞬间改 变下的测试工作本专利技术可以满足输入电压在其自身过零点的时刻发生跌落，同时，在设定时间之后的 第一次输入电压过零点的时刻恢复为初始电压。本专利技术这种过零点切换变压器的方式，可 以有效减小变压器励磁电流对电压跌落发生器输出电压波形的影响，可以在保证输出波形 质量的前提下，大幅降低此类设备的制造成本。本专利技术带来的一个缺陷是电压跌落时间只能设定为输入电压周期值一半的整数倍。但 是在使用中跌落时间为输入电压周期值一半的整数倍的情况占到了绝大部分情况。本专利技术 在输入交流电压稳定的情况下可以瞬间改变输出交流电压的幅值。实际使用中将本专利技术串 联接入电源和被测试设备之间，通过计算机RS232接口对设备进行远程控制，可以在被测 试设备上制造出输入电压瞬间减小的效果。根据被测试设备的功率大小可以选择相应功率 等级的变压器和晶间管来组成本专利技术所提出的电压跌落发生器。本专利技术电网电压跌落发生装置在通常情况下，晶闸管控制电路给旁路用晶闸管发出导 通信号，导通旁路用晶闸管，将输入电压通过隔离变压器直接进行输出。隔离变压器的作 用是对正常输出电压进行调整。并且隔离输入和输出端的电气连接。通过调整隔离变压器 的变比可以满足不同设备对于众多电压等级的要求。当接到电压跌落发生指令后，晶闸管 控制电路中的数字信号处理器(DSP)在接到指令后的第一次电压过零点处导通一对反并联 的晶闸管启动用晶闸管，将降压变压器投入运行。降压变压器的变比决定了电压跌落的 幅度。当达到预先给定的跌落时间时，DSP会撤消启动用晶闸管的导通信号，在撤除信号 后的输入电压第一次电压过零点处，导通旁路用晶闸管，将降压变压器切除出运行状态， 恢复输出电压。为了实现在过零点处精确切换变压器，需要对输入电压的相位具有精确的判断能力。 本专利技术在DSP处理器中采用数字带通滤波器来精确得到输入信号的过零点，消除干扰信号 对相位判断的影响。输入电压信号在被采样后输入到了 DSP处理器中，之后通过数字带通 滤波器进行数字带通滤波处理。数字带通滤波器是一个由2阶2组IIR类型巴特沃思滤波器组成的4阶数字滤波器。采 样频率y;-5^fe,中心频率为50Hz，两个转折频率为45Hz和55Hz。数字带通滤波器的系数矩阵为sos =1.0000 0 -1.0000 1.0000-1.9860 0.99051.0000 0 -l細O 1.0000 -L9884 0.9918增益矩阵为 G =0馬3 0.0063数字滤波器的算法为O(O) = 1.9860 * 0(1) - 0.99050(2) + /(0) - /(2) O(O) = 1.9884 * 0(1) - 0.99180(2) + /(0) - /(2)其中0(0)，0(1)，0(2)是滤波器的输出序歹U， 1(0)，1(2)是输入序列。两个滤波器的链接方法为串行连接。本专利技术引入DSP处理器使系统具备了和计算机通信的RS232接口进行通信的能力。因此可以通过计算机为电压跌落发生器设置跌落的时间和开始跌落的时刻。实现了强电和弱电部分的分离，提高了系统的安全性。本专利技术采用传统变压器和半控型晶闸管配合的技术方案，通过切换变压器，可以在低 成本和高可靠性的前提下实现产生电网电压突变的能力。本专利技术由于采用了数字信号处理器(DSP)芯片作为计算处理单元，因此具有精度高、控 制迅速、可靠性强的优点。在目前人们要求电子产品具备对电网波动具有一定的抵御和抑制作用的情况下。本发 明可以作为电力设备的测试设备。本专利技术可满足目前日益增长的对于电力设备测试设备的巨大需求,具有较广阔的市场 应用前景。 附图说明图1为国外目前主流电压跌落发生器的结构框图；图2为本专利技术电压跌落发生器的结构框图；图3为晶闸管控制电路结构框图；图4电压跌落发生器实施样例接线图；图5电压跌落发生器实验输出波形；图6 TMS320LF2407A芯片接线原理图；图7 AD7864芯片接线原理图；图8 74LS245芯片接线原理图；图9 GAL20V8C芯片接线原理图；图10 RS232驱动芯片MAXIM 232接线原理图。图11晶闸管驱动电路原理图图中l晶闸管控制电路，2旁路用晶闸管，3降压变压器，4启动用晶闸管5隔离变 压器，6晶闸管驱动电路，7RS 3232驱动芯片，8 DSP处理器，9三态总线收发芯片，10 AD 采样芯片，UGAL可编程门电路，12电压传感器，13输入的电压跌落指令，14电压跌落 发生器的输出波形。具体实施方式以下结合附图和具体实施方式对专利技术做进一步说明。图2所示为本专利技术电压跌落发生器的结构框图。本专利技术包括晶闸管控制电路1、隔离变 压器5、降压变压器3、旁路用晶闸管2、启动用晶闸管4及晶闸管驱动电路6。隔离变压 器5的输入与输/^电压祖连，启动用晶闸管4的主电路一端与隔离变压器5输出连接，启 动用晶闸管4的主电路另一端与降压变压器3的输出连接。旁路用晶闸管2的主电路一端 与隔离变压器5的输出连接，旁路用晶闸管2的主电路另一端与降压变压器3的输入连接， 隔离变压器5的输出和降压变压器3的输本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电网电压跌落发生器，其特征在于包括晶闸管控制电路（１）、隔离变压器（５）、降压变压器（３）、旁路用晶闸管（２）、启动用晶闸管（４）及晶闸管驱动电路（６）；隔离变压器（５）的输入与输入电压相连，启动用晶闸管（４）的主电路一端与隔离变压器（５）输出连接，启动用晶闸管（４）的主电路另一端与降压变压器（３）的输出连接。旁路用晶闸管（２）的主电路一端与隔离变压器（５）的输出连接，旁路用晶闸管（２）的主电路另一端与降压变压器（３）的输入连接，隔离变压器（５）的输出和降压变压器（３）的输入连接；晶闸管控制电路（１）检测输入电压信号，决定反并联晶闸管：启动用晶闸管（４）和旁路用晶闸管（２）的导通信号，在输入信号的过零点处发送反并联晶闸管的动作信号，通过旁路用晶闸管（２）和启动用晶闸管（４）来控制降压变压器（３）的运行状态，改变输入电压幅值。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李建林，梁亮，许洪华，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，北京科诺伟业科技有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]