用于电流变技术的交直流两用高压可控电源制造技术

本发明专利技术属于电子仪器技术领域，特别涉及用于电流变技术中的高压可控电源的设计。其特征在于，包括由乘法电路，调制电路、放大电路组成的低压回路，和由功率开关电路，高压产生电路组成的高压回路以及为各电路提供相应电压的电源，本发明专利技术的突出优点是能够随控制信号的变化，满足快速响应性，变化可逆性及无级调节性。可同时输出交、直流，也可以广泛用于电流变液体的研究应用领域及对电源有可控和两用要求的其他技术领域。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术属于电子仪器
，特别涉及用于电流变技术中的高压可控电源的设计。电流变技术是一门新兴的技术，它主要研究电流变流体、电流变液体产生电流变现象的机理和电流变液体在工程中的应用。在研究电流变现象时，需要一个外加电场，在外电场力的作用下，才能观察到电流变液体随电场强度变化的流变性能。电流变液体外加电场的形式有三种。第一种是直流电场；第二种是交变电场；第三种是交、直流迭加电场。目前，国内只有直流高压电源满足第一种形式，但电压大小只能手动调节，不能进行动态跟踪分析研究。美中互利工业公司生产的“High Voltage Power Supplies”虽能进行动态跟踪分析，但其输出电压频率带宽只有1Hz，且价格昂贵。适合第二、三种形式的电源迄今尚无见报导。本专利技术的目的是为电流变液体的研究、应用，提供一种安全、可靠、线路简单的交直流两用高压电源，该电源能随控制信号的变化而改变输出电压的高低，并且有快速响应性，变化可逆性及无级调节性等诸特点。本专利技术设计的交直流两用高压可控电源，其特征在于，包括由对输入的控制信号进行乘运算后输出一变化的电信号的乘法电路，对该变化的电信号进行调制、变换成具有一定频率特性的载波信号的调制电路，对该载波信号进行放大的放大电路组成的低压回路，和由接收放大的载波信号后处于开关状态的功率开关电路、在开关电流的激励下产生高压交流信号的高压产生电路组成的高压回路以及为各电路提供相应电压的电源。所说的电源可包括分别为低压回路、高压回路供电的两个电源。所说的高压回路还可包括将高压交流信号转换成高压直流信号的整流电路。本专利技术的工作原理结合附图说明图1描述如下输入控制信号Vx和Vy送入乘法电路进行乘运算，并判断两信号的乘积是否等于动作值。当其乘积等于或大于动作值时，乘法电路输出高电平。在此高电平的作用下，使调制电路产生的矩形波占空度发生变化，电平越高，占空度越小，调制电路输出的矩形波平均幅值越大。调制电路将输入信号变换成具有一定频率特性的载波信号后送到放大电路，经放大电路放大后，变为具有一定增益的激励方波。此激励方波作为功率开关电路晶体管的输入信号，使功率开关电路工作在开关状态。功率开关电路产生一定功率的开关电流，在开关电流的激励下，通过高压产生电路输出高压交流电压；还可再经整流电路整流后获得高压直流电压。高压电压的有无和大小，完全由输入信号Vx和Vy的变化来控制。各电路的电源分别由电源1和电源2供给。采用双电源的目的是使高压回路与低压回路分开，提高电路的可靠性和安全性。本专利技术的突出优点是能够随控制信号的变化，满足快速响应性，变化可逆性及无级调节性。可同时输出交、直流。本专利技术与晶闸管变频变幅电源相比，具有成本低、元件易选择、调试方便、可靠性高。与机械触点式开关电路相比，具有开关速度高、使用寿命长、无磨损、无机械振动等优点。本专利技术不但为电流变液体的研究、应用提供了安全、可靠、线路简单的可控高压电源，而且也可以广泛用于对电源有可控和两用要求的其他
附图简要说明图1为本专利技术总体构成框图。图2为本专利技术的一种实施例应用系统框图。图3为本专利技术实施例电路组成原理图。本专利技术提供一种用于电流变液体(ERF)减振器系统中的实施例。结合图2、图3详细描述如下图2为本实施例用于ERF减振器系统的工作原理框图，在该系统中，振体M有一个沿X轴方向的振动，底座N有一个沿Y方向的扰动振动。这两个振动信号分别由传感器1和2传出，并转换成速度信号X和Y。为了达到良好的减振效果，要求X(X－Y)≥0时，控制电路发出指令，使高压电源输出KV级高压。这个高压作用于ERF减振器中的电流变液体，结果增大减振器的阻尼力。而在X(X－Y)＜0时，控制电路使高压电源没有输出电压，即输出电压为零，结果减小减振器的阻尼力。从而使减振器始终处于良好的工作状态，提高减振和降噪效果。图3为本实施例的电路构成原理图。本实施例包括由乘法电路(I)、调制电路(II)、放大电路(III)组成的低压回路，由开关电路(IV)、高压产生电路(V)、及整流电路(VI)组成的高压回路，以及分别为高压回路，低压回路供电的电源1(VII)电源2(VIII)各部分。各部分电路的组成及工作原理分别详细描述如下220V交流市电接于变压器T1的原边，熔断器F1用于副边的短路保护，开关D用于电源的通断。T1的副边线圈W2输出30V交流电压，经集成整流桥B2全波整流，C4和C6滤波，三端集成稳压管7815和7915稳压，C5和C7再滤波后，通过线圈W2中间抽头和7815、7915的对称接地，分别获得+15V和-15V的稳定直流电压。+15V电压供给ICL8013、CA3524和三极管V4；-15V电压用于ICL8013的平衡电压。ICL8013是一个集成乘法电路，它的6、7脚接输入信号(X-Y)和X，电位器P1和电阻R7用来调节当X(X-Y)＜0时，使ICL8015输出为零。电位器P2、P3、P4用于ICL8013的调零，即在输入信号等于零时，调节P2、P3、P4，使4脚的输出为零。脚3、脚4的连线是ICL8013的内部反馈电阻连线。ICL8013的输出端脚4与CA3524的脚2相连，即将乘法电路的输出输入到调制电路。CA3524是一个集成脉宽调制电路，它的内部有一个振荡器，振荡器产生一个三角波，用此三角波可以调制CA3524的输出矩形脉冲宽度，脉宽的大小取决于脚2的电位高低。脚2电位越高，脉宽越大，CA3524的输出平均电压越高。矩形脉冲的频率由脚6、7的外接电阻RT和外接电容CT决定，脚15接+15V电压，经内部稳压电路稳压后，由脚16输出+5V电压。脚11-14为CA3524的输出端，CA3524的作用是将ICL8013输出的X(X-Y)信号迭加在本身产生的高频矩形脉冲波上，形成调制载波信号，从而使减振器的整个振动频率范信号都能被响应，扩大了高压产生电路的加电压范围，提高减振效果。由于CA3524的输出功率较小，因此增加了由三极管V4和电阻R5组成的放大电路，R5是V4的基极电阻，起限流作用，V4的集电极接耦合变压器T2的原边。T2的作用是将高压侧电路与低压侧电路隔离，以免高压侧的反峰电压损坏电路元件。功率开关电路由R1-R4、V1-V3及F2组成。R1、R2是V2、V3的集电极电阻，R3、R4是V2、V3的基极电阻，它们的作用是使V2、V3工作在开关状态。二极管V1用来保护V2、V3免遭变压器T3的反峰电压击穿。熔断器F2可防止高压负载短路而烧毁电路元件。在T2副边耦合的足够强的方波电流激励下，V2、V3工作于开关状态，两个管子并联使用增大了输出开关电流。足够强的开关电流经V2、V3发射极流过变压器T3的原边，从而使T3副边感出KV级交流高压，交流高压从接线端子S1和S2输出。电容C2、C3，二极管V5、V6组成二倍压高压整流电路，交流高压经其整流并升压至5KV，由电阻R6两端输出直流高压。变压器T1的副边绕组W1输出24V交流电压，经集成整流桥B1全波整流，C1滤波后，作为高压侧电路电源。本实施例用一个线路可同时满足交、直流两种高压电源，输出电压可在0-5KV范围内无级变化，频率在10-2000Hz内可调，且造价低。在ERF减振器系统中应用获得成功。权利要本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交直流两用高压可控电源，其特征在于，包括由对输入的控制信号进行乘运算后输出一变化的电信号的乘法电路，对该变化的电信号进行调制、变换成具有一定频率特性的载波信号的调制电路，对该载波信号进行放大的放大电路组成的低压回路，和由接收放大的载波信号后处于开关状态的功率开关电路、在开关电流的激励下产生高压交流信号的高压产生电路组成的高压回路以及为各电路提供相应电压的电源。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：董冠军，孟永钢，刘彩真，杨勋，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]