專利名稱：一種多功能大功率電子負(fù)載器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種多功能大功率電子負(fù)載器，用于各種電力、電子設(shè)備行業(yè)，屬 于電子產(chǎn)品領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著電力電子技術(shù)與工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，各種電子電力裝置廣泛地應(yīng)用于電力、冶 金、鋼鐵、化工系統(tǒng)及高校教學(xué)演示平臺(tái)等領(lǐng)域，如變頻器、有源電力濾波裝置、UPS裝置、蓄 電池充電器等，這些設(shè)備在研發(fā)與生產(chǎn)過(guò)程中都需要配置相應(yīng)負(fù)載，以支持實(shí)驗(yàn)平臺(tái)或者 生產(chǎn)老化平臺(tái)。傳統(tǒng)設(shè)備所選用的負(fù)載均為實(shí)際負(fù)載或者與實(shí)際負(fù)載特性較為接近的負(fù)載。如變 頻器一般選擇電機(jī)，有源電力濾波裝置選擇三相不控整流橋諧波源，UPS裝置選擇電阻箱， 蓄電池充電器選擇電阻箱或者可控硅控制回饋型電子負(fù)載。但這些負(fù)載大多為耗能型負(fù) 載，因?yàn)槟芎闹苯优c被研制對(duì)象實(shí)驗(yàn)容量相關(guān)，對(duì)于電網(wǎng)這個(gè)龐大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)而言，能耗浪 費(fèi)更大。雖然目前在電網(wǎng)中普遍采用可控硅控制回饋性電子負(fù)載，然而可控硅控制回饋性 電子負(fù)載使用時(shí)，其回饋電網(wǎng)電流包含很大的無(wú)功和諧波，對(duì)電網(wǎng)危害較大。因此，研究和 開發(fā)新型的節(jié)能型的電子負(fù)載即成為一項(xiàng)有意義的工作。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的旨在提出一種多功能大功率電子負(fù)載及其控制方法，既可模 擬交流或者直流狀態(tài)時(shí)的純阻性、純感性、純?nèi)菪砸约白枞菪?、阻感性和任意波形電子?fù) 載，同時(shí)又具有節(jié)能、回饋電網(wǎng)電流功率因數(shù)為1和低諧波特點(diǎn)；并且使整機(jī)效率不低于 90%，與所模擬的負(fù)載比較效率更高。這種多功能大功率電子負(fù)載器，其特征在于它由整流器、逆變器和儲(chǔ)能電容C組 成，其中整流器的三個(gè)輸入端即為電子負(fù)載的三個(gè)輸入端ina、inb、inc，逆變器的三個(gè)輸出 端即為電子負(fù)載的三個(gè)輸出端outa、outb、outc，整流器和逆變器之間有一共用儲(chǔ)能電容C 相連，整個(gè)電子負(fù)載通過(guò)逆變器的三個(gè)輸出端outa、outb、outc分別與系統(tǒng)電壓的三相線 連接。所述的整流器包括整流逆變控制電路和控制電路，其中的整流逆變控制電路由逆 變橋、高頻濾波電路構(gòu)成，其中的控制電路包括電壓、電流檢測(cè)電路、數(shù)字信號(hào)處理器、人機(jī) 接口和驅(qū)動(dòng)電路；所述的電壓、電流檢測(cè)電路輸入端即為整流器的三個(gè)輸入端ina、inb、 inc,其輸出端連接人機(jī)接口、并通過(guò)人機(jī)接口依序和數(shù)字信號(hào)處理器、驅(qū)動(dòng)電路及組成逆 變電橋的大功率開關(guān)管相連；逆變橋的正端與儲(chǔ)能電容C的正端相連，逆變橋的負(fù)端與儲(chǔ) 能電容C的負(fù)端相連。所述的逆變器包括整流逆變控制電路和控制電路，其中的整流逆變控制電路由逆 變橋、高頻濾波電路構(gòu)成，其中的控制電路包括電壓、電流檢測(cè)電路、數(shù)字信號(hào)處理器、人機(jī) 接口和驅(qū)動(dòng)電路；所述的電壓、電流檢測(cè)電路輸入端連接逆變器的三個(gè)輸出端outa、outb、outc，其輸出端連接人機(jī)接口、并通過(guò)人機(jī)接口依序和數(shù)字信號(hào)處理器、驅(qū)動(dòng)電路及組成逆 變電橋的大功率開關(guān)管相連；逆變橋的正端與儲(chǔ)能電容C的正端相連，逆變橋的負(fù)端與儲(chǔ) 能電容C的負(fù)端相連。所述的電壓、電流檢測(cè)電路包括電壓互感器、電流互感器以及電壓電流信號(hào)調(diào)理 電路。所述的數(shù)字信號(hào)處理以Ti數(shù)字信號(hào)處理芯片為核心構(gòu)筑的數(shù)字信號(hào)處理電路， 包括數(shù)字信號(hào)處理芯片TMS320F1812、AD轉(zhuǎn)換芯片、電源芯片、電平轉(zhuǎn)換芯片。所述的驅(qū)動(dòng)電路采用2sd315為核心構(gòu)筑驅(qū)動(dòng)電路。所述的高頻載波紋波濾除電路，由采用三角形聯(lián)接的三組C型濾波器構(gòu)成，其中 的C型濾波器由電容Cl C6、電感L7 L9、電阻Rl R3構(gòu)成三支結(jié)構(gòu)相同的濾波支路， 三支濾波支路采用三角形聯(lián)接；三支濾波支路的上端分別通過(guò)電感與三相電源及逆變電路 橋臂的中點(diǎn)聯(lián)接。

圖1為本實(shí)用新型的主體系統(tǒng)示意圖；圖2為本實(shí)用新型中整流器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型中逆變器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為組成C型濾波器的高頻載波紋波濾除電路圖。圖中1-整流器 2-逆變器 3-C型濾波器 4-數(shù)字信號(hào)處理器5-人機(jī)接口 6_驅(qū)動(dòng)電路7-逆變橋9-電壓、電流檢測(cè)電路10-高頻濾波電路
具體實(shí)施方式
這種三相多功能大功率電子負(fù)載器，由整流器1、逆變器2和儲(chǔ)能電容C及控制電 路組成。其特征在于設(shè)有三個(gè)電子負(fù)載輸入端ina、inb、inc的整流器1和接入電網(wǎng)電壓 U、V、w上的三個(gè)電子負(fù)載輸出端outa、outb, outc相接的逆變器2分別接入儲(chǔ)能電容C的 兩端；整流器通過(guò)整流逆變控制電路與逆變器連接，儲(chǔ)能電容C的兩端分別通過(guò)載波紋波 濾除電路與整流器和逆變器連接。所述的整流逆變控制電路由逆變橋7、高頻濾波電路10構(gòu)成，其特征是控制電路 包括電壓、電流檢測(cè)電路9、數(shù)字信號(hào)處理器4、人機(jī)接口 5和驅(qū)動(dòng)電路6，其中，數(shù)字信號(hào)處 理器4分別與電壓、電流檢測(cè)電路9、人機(jī)接口 5和驅(qū)動(dòng)電路6相連，驅(qū)動(dòng)電路6與逆變橋7 臂上大功率開關(guān)管Sp S2, S3、S4、S5、S6相連。逆變橋7的正極端與儲(chǔ)能電容C的正極端相 連，逆變橋7的負(fù)極端與儲(chǔ)能電容C的負(fù)極端相連。其中，電壓、電流檢測(cè)電路9包括電壓互感器、電流互感器以及電壓電流信號(hào)調(diào)理 電路。數(shù)字信號(hào)處理器4以Ti數(shù)字信號(hào)處理芯片為核心構(gòu)筑的數(shù)字信號(hào)處理電路，包括數(shù) 字信號(hào)處理芯片(TMS320F1812)、AD轉(zhuǎn)換芯片、電源芯片、電平轉(zhuǎn)換芯片。驅(qū)動(dòng)電路6采用 2sd315為核心構(gòu)筑驅(qū)動(dòng)電路。所述的逆變器2包括整流逆變控制電路和控制電路，其中的整流逆變控制電路由 逆變橋7、高頻濾波電路10構(gòu)成，其中的控制電路包括電壓、電流檢測(cè)電路9、數(shù)字信號(hào)處理 器4、人機(jī)接口 5和驅(qū)動(dòng)電路6 ；所述的電壓、電流檢測(cè)電路9輸入端連接逆變器2的三個(gè)輸出端0Uta、0Utb、0UtC，其輸出端連接人機(jī)接口 5、并通過(guò)人機(jī)接口 5依序和數(shù)字信號(hào)處理器 4、驅(qū)動(dòng)電路6及組成逆變電橋7的大功率開關(guān)管相連；逆變橋7的正端與儲(chǔ)能電容C的正 端相連，逆變橋7的負(fù)端與儲(chǔ)能電容C的負(fù)端相連。所述的高頻載波紋波濾除電路，由采用三角形聯(lián)接的三組C型濾波器3構(gòu)成。其 特征是電容C1 C6、電感L1 L3、電阻R1 R3構(gòu)成三支結(jié)構(gòu)相同的濾波支路，三支濾波支 路采用三角形聯(lián)接；三支濾波支路的上端分別通過(guò)電感與三相電源及逆變電路橋臂的中點(diǎn) 聯(lián)接。本實(shí)用新型介紹的三相多功能大功率電子負(fù)載器整流器的控制方法和逆變器的 控制方法，它們均采用同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)串級(jí)控制策略。整流器1和逆變器2共用儲(chǔ)能電容C，構(gòu)成整機(jī)背靠背工作方式。既降低了生產(chǎn)成 本，又提高了整機(jī)工作效率，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗。
權(quán)利要求一種多功能大功率電子負(fù)載器，其特征在于它由整流器(1)、逆變器(2)和儲(chǔ)能電容(C)組成，其中整流器(1)的三個(gè)輸入端即為電子負(fù)載的三個(gè)輸入端ina、inb、inc，逆變器(2)的三個(gè)輸出端即為電子負(fù)載的三個(gè)輸出端outa、outb、outc，整流器(1)和逆變器(2)之間有一共用儲(chǔ)能電容(C)相連，整個(gè)電子負(fù)載通過(guò)逆變器的三個(gè)輸出端outa、outb、outc分別與系統(tǒng)電壓的三相線連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種多功能大功率電子負(fù)載器，其特征在于所述的整流器(1) 包括整流逆變控制電路和控制電路，其中的整流逆變控制電路由逆變橋(7)、高頻濾波電 路(10)構(gòu)成，其中的控制電路包括電壓、電流檢測(cè)電路(9)、數(shù)字信號(hào)處理器(4)、人機(jī)接 口(5)和驅(qū)動(dòng)電路(6)；所述的電壓、電流檢測(cè)電路(9)輸入端連接整流器(1)的三個(gè)輸入 端^^、1他、^1(3，其輸出端連接人機(jī)接口(5)、并通過(guò)人機(jī)接口(5)依序和數(shù)字信號(hào)處理器(4)、驅(qū)動(dòng)電路(6)及組成逆變電橋(7)的大功率開關(guān)管相連；逆變橋(7)的正端與儲(chǔ)能電 容Cl的正端相連，逆變橋(7)的負(fù)端與儲(chǔ)能電容C的負(fù)端相連。
3.如權(quán)利要求1所述的一種多功能大功率電子負(fù)載器，其特征在于所述的逆變器(2) 包括整流逆變控制電路和控制電路，其中的整流逆變控制電路由逆變橋(7)、高頻濾波電路 (10)構(gòu)成，其中的控制電路包括電壓、電流檢測(cè)電路(9)、數(shù)字信號(hào)處理器(4)、人機(jī)接口(5)和驅(qū)動(dòng)電路(6)；所述的電壓、電流檢測(cè)電路(9)輸入端連接逆變器(2)的三個(gè)輸出端 0Uta、0Utb、0UtC，其輸出端連接人機(jī)接口(5)、并通過(guò)人機(jī)接口(5)依序和數(shù)字信號(hào)處理器 (4)、驅(qū)動(dòng)電路(6)及組成逆變電橋(7)的大功率開關(guān)管相連；逆變橋(7)的正端與儲(chǔ)能電 容C的正端相連，逆變橋(7)的負(fù)端與儲(chǔ)能電容C的負(fù)端相連。
4.如權(quán)利要求1所述的一種多功能大功率電子負(fù)載器，其特征在于電壓、電流檢測(cè)電 路(9)包括電壓互感器、電流互感器以及電壓電流信號(hào)調(diào)理電路。
5.如權(quán)利要求1所述的一種多功能大功率電子負(fù)載器，其特征在于所述的數(shù)字信號(hào) 處理(4)以Ti數(shù)字信號(hào)處理芯片為核心構(gòu)筑的數(shù)字信號(hào)處理電路，包括數(shù)字信號(hào)處理芯片 TMS320F1812、AD轉(zhuǎn)換芯片、電源芯片、電平轉(zhuǎn)換芯片。
6.如權(quán)利要求1所述的一種多功能大功率電子負(fù)載器，其特征在于所述的驅(qū)動(dòng)電路(6)采用2sd315為核心構(gòu)筑驅(qū)動(dòng)電路。
7.如權(quán)利要求1所述的一種多功能大功率電子負(fù)載器，其特征在于所述的高頻載波 紋波濾除電路，由采用三角形聯(lián)接的三組C型濾波器(3)構(gòu)成，其中的C型濾波器(3)由電 容Cl C6、電感L7 L9、電阻Rl R3構(gòu)成三支結(jié)構(gòu)相同的濾波支路，三支濾波支路采用 三角形聯(lián)接；三支濾波支路的上端分別通過(guò)電感與三相電源及逆變電路橋臂的中點(diǎn)聯(lián)接。
專利摘要本實(shí)用新型介紹的一種多功能大功率電子負(fù)載器，其特征在于它由整流器(1)、逆變器(2)和儲(chǔ)能電容(C)組成，其中整流器(1)的三個(gè)輸入端即為電子負(fù)載的三個(gè)輸入端ina、inb、inc，逆變器(2)的三個(gè)輸出端即為電子負(fù)載的三個(gè)輸出端outa、outb、outc，整流器(1)和逆變器(2)之間有一共用儲(chǔ)能電容(C)相連，整個(gè)電子負(fù)載通過(guò)逆變器的三個(gè)輸出端outa、outb、outc分別與系統(tǒng)電壓的三相線連接。
文檔編號(hào)H02M5/458GK201733235SQ20102024180
公開日2011年2月2日 申請(qǐng)日期2010年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月28日
發(fā)明者彭華良, 薛建科, 魏學(xué)良 申請(qǐng)人:上海追日電氣有限公司