新型电压连续可调大功率高精度电源制造技术

本实用新型专利技术涉及一种新型电压连续可调大功率高精度电源，其技术特点是：由输入平波电抗器（１）、整流桥（２）、预充电回路（３）、共模抑制电抗器（４）、输入电解电容与放电装置（５）、输入电压检测模块ＶＭ１、功率单元组（６）、输出电解电容与放电装置（７）和输出电压检测模块ＶＭ２依次连接构成，输入电解电容与放电装置（５）、输入电压检测模块ＶＭ１、功率单元组（６）、输出电解电容与放电装置（７）及输出电压检测模块ＶＭ２还分别与控制器模块（８）相连接。本实用新型专利技术实现了电压连续可调功能，降低了器件损耗，提高了系统效率与可靠性，具有系统集成度高、处理速度快、控制方式灵活的特点，并可非常方便地调节保护值等参数。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于大功率直流电源领域，尤其是一种新型电压连续可调大功率高精 度电源。
技术介绍
大功率直流电源是电力电子装置的一类设备，其作用是将交流电能变为直流电 能，供给直流用电设备。例如，直流电动机调速装置、电解电镀电源、同步电机励磁、通讯发 射系统电源等等，因此，大功率直流电源具有十分广泛的用途。随着时代的发展，越来越多 的领域需要高精度高动态性能的大功率直流电源，但是传统的大功率直流电源通常采用斩 波器的方式，其存在的问题是电压稳定性及精度不高且动态响应速度慢等问题，难以满足 实际需要。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种电压稳定、精度高且动态 响应速度快的新型电压连续可调大功率高精度电源。本技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的一种新型电压连续可调大功率高精度电源，由输入平波电抗器(1)、整流桥O)、 预充电回路(3)、共模抑制电抗器G)、输入电解电容与放电装置(5)、输入电压检测模块 VM1、功率单元组(6)、输出电解电容与放电装置(7)和输出电压检测模块VM2依次连接构 成，输入电解电容与放电装置(5)、输入电压检测模块VM1、功率单元组(6)、输出电解电容 与放电装置(7)及输出电压检测模块VM2还分别与控制器模块⑶相连接。而且，所述的功率单元组(6)由多个功率单元(9)并联组成且各个功率单元错相 并联运行，通过功率单元组(6)上的功率扩展端口(10)和控制器模块(8)上的控制扩展端 口(11)扩展功率输出容量。而且，所述的功率单元组(6)还并联有冗余功率单元。而且，所述的功率单元由绝缘栅型场效应管IGBT、隔直电容、变压器、霍尔电流传 感器、二极管两相全波整流桥、滤波电抗器、薄膜电容连接构成。而且，所述的霍尔电流传感器采用LA100-P传感器。而且，所述的控制器模块⑶由FPGA芯片、与输入电压检测模块VMl相连接的电 压采集芯片、与功率单元组(6)相连接的电流采集芯片、与输出电压检测模块VM2相连接的 电压采集芯片及与输出电路相连接的电流采集芯片组成，FPGA芯片还分别通过放电脉冲与 输入电解电容与放电装置(5)中的输入放电单元相连接及输出电解电容与放电装置(7)中 的输出放电单元相连接。而且，所述的FPGA芯片采用的是CYCL0NEIII系列EP3C10，所述与输入电压检 测模块VMl相连接的电压采集芯片使用的是高速AD芯片ADS1204，所述与输出电压检测 模块VM2相连接的电压采集芯片使用的是高精度快速AD7691采样芯片，所述与功率单元组(6)相连接的电流采集芯片和与输出电路相连接的电流采集芯片采用的是高速AD芯片 AD7276。而且，所述的整流桥O)由主接触器和二极管三相全波整流桥连接构成；所述的 预充电回路(3)由预充电接触器、预充二极管三相全波整流桥和限流电阻连接构成；所述 的共模抑制电抗器由共模抑制电感和滤波电容连接构成。而且，所述的输入电解电容与放电装置(5)由输入电解电容、均压电阻、输入放电 单元和放电电阻连接构成。而且，所述的输出电解电容与放电装置(7)由输出电解电容、输出放电单元和放 电电阻连接构成。本技术的优点和积极效果是1、本大功率高精度电源采用移相全桥控制技术，实现了输出电压与输入电压的隔 离功能，采用大规模门阵列FPGA作为控制器模块核心并配置高精度的AD采样芯片，能够同 时对多路功率单元的移相全桥控制，使得工作频率达到14 20kHz，实现了电压连续可调 功能，降低了器件损耗，提高了系统效率与可靠性，具有系统集成度高、处理速度快、控制方 式灵活的特点，并可非常方便地调节保护值等参数。2、本大功率高精度电源采用功率单元并联构成功率单元组，具有功率级别的可扩 展性，通过预留扩展接口可以很容易地实现功率等级的提升。3、本大功率高精度电源采用功率单元错相控制策略以及每个单元中较小的输出 电抗电感值，使得输出电压精度高、动态响应快，同时具有高动态、静态指标。4、本大功率高精度电源的功率单元组还设置一组冗余功率单元，当某个功率单元 出现故障，此功率单元自动退出，整机系统仍可正常运行，保证了电源的可靠性。5、本大功率高精度电源在输入端加入共模抑制电抗器，能有效地抑制线路的共模 干扰，提高系统的抗干扰能力，同时也减小了 IGBT的开关动作对电网其他用电设备的干 扰。附图说明图1是本技术的电路原理图；图2是功率单元的电路原理图；图3是本技术的控制原理图；图4是错相控制触发脉冲图。具体实施方式以下结合附图对本技术实施例做进一步详述一种新型电压连续可调大功率高精度电源，如图1所示，由输入平波电抗器(1)、 整流桥( 、预充电回路C3)、共模抑制电抗器(4)、输入电解电容与放电装置( 、输入电压 检测模块VM1、功率单元组(6)、输出电解电容与放电装置(7)和输出电压检测模块VM2依 次连接构成，输入电解电容与放电装置(5)、输入电压检测模块VM1、功率单元组(6)、输出 电解电容与放电装置(7)及输出电压检测模块VM2分别与控制器模块(8)相连接。功率单 元组(6)由若干功率单元(9)并联组成，各个功率单元错相并联运行，功率单元组(6)设置有功率扩展端口，控制器模块(8)还设置有控制扩展端口，通过增加功率单元数并使用控 制扩展端口(10)和功率扩展端口(11)扩展功率输出容量，也可以通过减少功率单元数降 低功率输出容量。功率单元组功率还包括冗余功率单元，当某个功率单元出现故障，由控制 器模块封锁该功率单元，保证整个电源仍可正常运行。输入平波电抗器(1)采用平波电抗器IL并与三相380V交流电源相连接，其采用 空冷形式来抑制电流变化率。整流桥O)由主接触器IK和二极管三相全波整流桥IZL连接构成。预充电回路C3)由预充电接触器1K1、预充二极管三相全波整流桥3ZL和限流电阻 1RU1R2连接构成。共模抑制电抗器由共模抑制电感3L和滤波电容ICl 1C6连接构成，采用 共模抑制电抗器能够有效地抑制线路的共模干扰，提高系统的抗干扰能力，同时也减小了 IGBT的开关动作对电网其他用电设备的干扰。输入电解电容与放电装置(5)由输入电解电容1CQ1、1CQ2、均压电阻1R3、1R4、输入 放电单元IV和放电电阻IR连接构成。输出电解电容与放电装置(7)由输出电解电容Co、输出放电单元2V和放电电阻 2R连接构成。所述的控制器模块⑶由FPGA芯片、与输入电压检测模块相连接的电压采集芯 片、与功率单元组相连接的电流采集芯片、与输出电压检测模块相连接的电压采集芯片及 与输出电路相连接的电流采集芯片组成，FPGA芯片还通过放电脉冲与输入电解电容与放电 装置(5)中的输入放电单元相连接，对输入电解电容与放电装置(5)进行放电控制，FPGA芯 片还通过放电脉冲与输出电解电容与放电装置(7)中的输出放电单元相连接，对输出电解 电容与放电装置(7)进行放电控制。在本实施例中，FPGA芯片采用ALTERA公司CYCL0NEIII 系列EP3C10，与输入电压检测模块相连接的电压采集芯片使用的是高速AD芯片ADS1204， 与输出电压检测模块相连接的电压采集芯片使用的是高精度快速AD7691采样芯片，与功 率单元组相连接的电流采集芯片和与输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种新型电压连续可调大功率高精度电源，其特征在于：由输入平波电抗器（１）、整流桥（２）、预充电回路（３）、共模抑制电抗器（４）、输入电解电容与放电装置（５）、输入电压检测模块ＶＭ１、功率单元组（６）、输出电解电容与放电装置（７）和输出电压检测模块ＶＭ２依次连接构成，输入电解电容与放电装置（５）、输入电压检测模块ＶＭ１、功率单元组（６）、输出电解电容与放电装置（７）及输出电压检测模块ＶＭ２还分别与控制器模块（８）相连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李钊，徐道恒，尤轶，
申请(专利权)人：天津电气传动设计研究所，天津天传电气有限公司，
类型：实用新型
国别省市：12[中国|天津]