一種大功率數(shù)控直流電源的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種適合大功率電動(dòng)汽車電機(jī)的調(diào)試和測(cè)試所需的大功率數(shù)控直流電源，包括至少十個(gè)依次串聯(lián)的數(shù)控直流電源單體、控制面板、霍爾電流傳感器和霍爾電壓傳感器；每個(gè)電源單體包括三相橋式整流單元、EMI濾波單元、控制單元、繼電器和旁路NTC電阻單元和直流變換單元；控制面板包括單片機(jī)，還有分別與單片機(jī)連接的顯示屏、按鍵、旋轉(zhuǎn)編碼器、RS485通信接口、電流傳感器接口和電壓傳感器接口；通信接口分別與各電源單體連接，電流、電壓傳感器接口分別與電流、電壓傳感器連接。通過(guò)控制面板設(shè)置及顯示電流、電壓值，實(shí)現(xiàn)數(shù)控直流輸出。本發(fā)明輸出功率大，控制精度高，可靠性好，設(shè)備體積小，隔離可靠，操作方便，制造成本低。
【專利說(shuō)明】一種大功率數(shù)控直流電源
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種大功率數(shù)控直流電源，具體為適合大功率電動(dòng)汽車電機(jī)的調(diào)試和測(cè)試所需的直流電源，屬電力系統(tǒng)逆變與整流【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有大功率直流電源廣泛應(yīng)用在工業(yè)和民用領(lǐng)域，目前實(shí)現(xiàn)大功率直流電源的方案主要有兩種，一種采用可控硅進(jìn)行可控整流控制，另外一種采用逆變電路進(jìn)行穩(wěn)壓控制。并且這兩種電路的控制方式一般采用模擬方式進(jìn)行控制。IGBT的全稱為絕緣柵雙極晶體管，它集場(chǎng)效應(yīng)管MOSFET和功率晶體管GTR 二者的優(yōu)點(diǎn)于一體，具有輸入阻抗高、速度快、熱穩(wěn)定性好和驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，同時(shí)還具有通態(tài)電壓低、耐壓高和輸出電流大的優(yōu)點(diǎn)。
[0003]有中間直流環(huán)節(jié)的交流電源有兩類基本應(yīng)用領(lǐng)域:一是VVVF變壓、變頻交流電源對(duì)交流電動(dòng)機(jī)供電，實(shí)現(xiàn)交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)向控制。另一是CVCF恒壓、恒頻交流電源，用于對(duì)供電質(zhì)量要求較高的交流負(fù)載供電，現(xiàn)已得到廣泛應(yīng)用的交流不間斷電源UPS就是一個(gè)典型的應(yīng)用實(shí)例。
[0004]本大功率數(shù)控直流電源主電路采用以數(shù)字信號(hào)處理器進(jìn)行控制，電源單體電路采用帶有IGBT模塊和大功率整流二極管為核心的逆變的二級(jí)整流電路實(shí)現(xiàn)。根據(jù)檢索，目前國(guó)內(nèi)還沒有出現(xiàn)這種數(shù)控直流電源，也沒有與本發(fā)明相同的專利申請(qǐng)。
[0005]
【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的目的是針對(duì)【背景技術(shù)】提出的問(wèn)題，公開一種大功率數(shù)控直流電源，是將十個(gè)電源單體相對(duì)較低輸出電壓的數(shù)控直流電源串聯(lián)，并通過(guò)控制面板及電流、電壓傳感器的實(shí)時(shí)測(cè)量與控制，實(shí)現(xiàn)較高輸出電壓的大功率數(shù)控直流電源，所述控制面板還可進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置及顯示。本發(fā)明數(shù)控直流電源的輸出功率大，控制精度高，可靠性好。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種大功率數(shù)控直流電源，包括數(shù)控直流電源單體、控制面板、霍爾電流傳感器和霍爾電壓傳感器；所述電源單體有至少十個(gè)，每個(gè)電源單體包括三相橋式整流單元、EMI濾波單元、控制單元、繼電器和旁路NTC電阻單元和直流變換單元；其特征在于:所述各電源單體的交流輸入端并聯(lián)連接，各電源單體的直流輸出端依次串聯(lián)連接；所述霍爾電流傳感器串聯(lián)在直流總輸出回路中，霍爾電壓傳感器并聯(lián)在直流總輸出回路中；所述控制面板包括單片機(jī)，還有分別與所述單片機(jī)連接的顯示屏、按鍵、旋轉(zhuǎn)編碼器、RS485通信接口、電流傳感器接口和電壓傳感器接口 ；所述RS485通信接口分別連接至每一個(gè)直流電源單體的控制單元，電流傳感器接口與所述霍爾電流傳感器輸出信號(hào)連接，電壓傳感器接口與所述霍爾電壓傳感器輸出信號(hào)連接。
[0007]如上所述的一種大功率數(shù)控直流電源，其特征在于:所述電源單體中的EMI濾波器是一種由電感和電容組成的低通濾波器，所述繼電器和旁路NTC電阻單元是在三相橋式整流單元與直流變換單元之間串聯(lián)的負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻NTC和繼電器觸點(diǎn)；工作時(shí)的上電瞬間旁路NTC電阻處于接通狀態(tài)，上電后旁路NTC電阻通過(guò)繼電器短接。[0008]如上所述的一種大功率數(shù)控直流電源，其特征在于:所述電源單體中的直流變換單元包括功率開關(guān)管IGBT、高頻變壓器、快恢復(fù)整流二極管、濾波電感和濾波電容；成橋臂狀連接的四只功率開關(guān)管IGBT與高頻變壓器組成逆變電路，變頻變壓器輸出連接到單相橋式快恢復(fù)整流二極管整流電路，再連接到濾波電感和濾波電容器。
[0009]本發(fā)明工作原理是:
電源單體采用逆變方式實(shí)現(xiàn)AC380V到DC70V的轉(zhuǎn)變，即先將AC380先經(jīng)過(guò)三相橋式整流濾波獲得平滑的直流電，然后通過(guò)橋式逆變獲得20khz的交流電，通過(guò)快恢復(fù)二極管整流并經(jīng)過(guò)電感和電容的濾波獲得DC70伏的直流電源。每個(gè)電源單體的啟動(dòng)，關(guān)閉，輸出電流電壓值均由控制面板通過(guò)RS485通信接口發(fā)送指令至電源單體上的控制單元核心模塊DSPIC30F2010,由該核心模塊控制本電源單體工作，并通過(guò)該核心模塊把自己的實(shí)時(shí)電壓值，電流值，溫度反饋回PIC18F4520，供控制面板檢查修正；
控制面板以單片機(jī)PIC18F4520為控制核心，接收矩陣鍵盤和數(shù)字編碼器輸入的參數(shù)，將總?cè)蝿?wù)進(jìn)行均分，即將面板輸入電源的參數(shù)所對(duì)應(yīng)的傳送到主控制核心的參數(shù)，處理成面板輸入電源的參數(shù)的1/10所對(duì)應(yīng)的應(yīng)傳送到每個(gè)電源單體的參數(shù)，通過(guò)RS485通信接口與電源單體實(shí)現(xiàn)通信，接收霍爾電壓傳感器和霍爾電流傳感器輸入的信號(hào)，并在顯示屏上進(jìn)行顯示。
[0010]其發(fā)明有益效果是:能夠進(jìn)行高精度穩(wěn)壓控制，能夠很好的滿足工業(yè)級(jí)的要求。裝置的抗干擾能力強(qiáng)，使用壽命長(zhǎng)，能適用于需要頻繁開關(guān)的應(yīng)用場(chǎng)合。設(shè)備體積小，隔離可靠，操作方便，制造成本低。
[0011]【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
附圖1為本發(fā)明大功率數(shù)控電源的主電路的連接關(guān)系示意圖；
附圖2為本發(fā)明大功率數(shù)控直流電源單體連接示意圖；
附圖3為大功率數(shù)控直流電源控制面板示意圖；
附圖4為EMI濾波器的電路原理圖；
附圖5為有中間交流環(huán)節(jié)變壓器隔離的DC/AC-AC/DC組合全橋直流變換電路原理圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0012]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō)明:
如附圖1?2所示，本發(fā)明大功率數(shù)控電源的輸入為三相AC380V/50HZ電源。圖1中電源總輸出容量為DC700V/500A，直流電源單體1#?電源單體10#為相互獨(dú)立的10個(gè)電源單體，10個(gè)電源單體的輸入端并聯(lián)，直流輸出端依次串聯(lián)，每個(gè)電源單體輸出容量為DC70V/500A。每個(gè)電源單體有各自的保護(hù)功能和穩(wěn)壓功能，并且提供有RS485通信接口。這個(gè)10個(gè)電源單體與控制面板之間采用RS485通信線路進(jìn)行通信，控制面板接收鍵盤輸入的參數(shù)，并傳送給每個(gè)電源單體，控制面板接收電源單體傳送回來(lái)的電源數(shù)據(jù)，并在面板上的顯示屏上進(jìn)行顯示?？刂泼姘褰邮栈魻栯娏鱾鞲衅骱突魻栯妷簜鞲衅鳈z測(cè)的輸出電壓和總電流信號(hào)，并在顯示屏上進(jìn)行顯示。
[0013]如圖2、圖5所示，電源單體1#?電源單體10#采用逆變方式實(shí)現(xiàn)AC380V到DC70V的轉(zhuǎn)變，圖2中AC380先經(jīng)過(guò)三相橋式整流濾波獲得平滑的直流電，然后通過(guò)橋式逆變獲得20khz的交流電，通過(guò)快恢復(fù)二極管整流并經(jīng)過(guò)電感和電容的濾波獲得DC70V的直流電源。[0014]如圖3所示為控制面板的實(shí)現(xiàn)方式，控制面板以單片機(jī)PIC18F4520為控制核心，接收矩陣鍵盤和旋轉(zhuǎn)編碼器輸入的參數(shù)，通過(guò)RS485通信接口與每一個(gè)電源單體實(shí)現(xiàn)通信、接收霍爾電壓傳感器和霍爾電流傳感器輸入的信號(hào)，并在顯示屏上進(jìn)行顯示。
[0015]圖1中電流傳感器12是采用+15V和-15V供電的閉環(huán)霍爾電流傳感器，量程為O?600A，在量程范圍內(nèi)具有較好的線性度，能夠滿足控制精度，具有較好的可靠性。
[0016]圖1中的電壓傳感器13是采用+15V和-15V供電的閉環(huán)霍爾電壓傳感器，量程為O?1000V，在量程范圍內(nèi)具有較好的線性度，能夠滿足控制精度，具有較好的可靠性。
[0017]圖3是控制面板的原理圖，控制面板接收矩陣鍵盤(按鍵1#?按鍵4#)和旋轉(zhuǎn)編碼器輸入所需電源的參數(shù)，然后該參數(shù)經(jīng)轉(zhuǎn)換傳送給主控制核心PIC18F4520，主控制核心經(jīng)加工處理將數(shù)據(jù)傳送給每個(gè)電源單體的控制核心DSPIC30F2010，最后電源單體開始工作，并把自己的實(shí)時(shí)電壓值，電流值，溫度反饋回主控核心，供主控制核心檢查。
[0018]上述主控制核心的加工處理主要是將總?cè)蝿?wù)進(jìn)行均分，即將控制面板輸入電源的參數(shù)所對(duì)應(yīng)的傳送到主控制核心的參數(shù)，處理成面板輸入電源的參數(shù)的1/10所對(duì)應(yīng)的應(yīng)傳送到每個(gè)電源單體的參數(shù)。
[0019]傳送數(shù)據(jù)的方式是通過(guò)RS485通信，首先主控芯片PIC18F4520通過(guò)RS485通信接口獲得電源單體控制芯片DSPIC30F2010的硬件地址Add，然后雙方進(jìn)行協(xié)議協(xié)商，最后雙方進(jìn)行通信。
[0020]如圖2所示，電源單體向控制核心傳送的數(shù)據(jù)通過(guò)電源單體控制電路采集線5、6、7分別接受每個(gè)電源單體DSPIC30F2010內(nèi)部的AD轉(zhuǎn)換后電壓、電流信號(hào)，還有溫度傳感器的測(cè)量值。采集每個(gè)電源單體溫度，是為了防止電源單體溫度過(guò)高而損壞電源單體，具體的控制是，一旦采集回來(lái)的電源單體溫度超過(guò)80°C，主控芯片PIC18F4520發(fā)出設(shè)備停止信號(hào)，使設(shè)備立即停止工作。
[0021]主控制核心除了能夠監(jiān)測(cè)各個(gè)電源單體實(shí)時(shí)電壓、電流值，還可以通過(guò)的霍爾電壓傳感器和霍爾電流傳感器檢測(cè)的系統(tǒng)總的輸出電壓和電流。
[0022]主電路的控制核心不僅將總?cè)蝿?wù)進(jìn)行均分，使得每個(gè)電源單體的工作量幾乎相同，還監(jiān)測(cè)各個(gè)電源單體的溫度，而且十個(gè)電源單體參數(shù)一致，有利于極大的延長(zhǎng)系統(tǒng)壽命O
[0023]圖2中大功率數(shù)控直流電源單體分三點(diǎn)說(shuō)明:
⑴電源單體的直流電壓產(chǎn)生電路工作方式:三相AC380V，首先通過(guò)EMI濾波器，然后通過(guò)三相橋式整流電路，再經(jīng)過(guò)帶繼電器旁路NTC電阻的抑制浪涌電路，最后通過(guò)具有中間交流環(huán)節(jié)變壓器隔離的DC/AC — AC/DC組合型全橋直流變換電路輸出直流電。
[0024]EMI濾波器是一種由電感和電容組成的低通濾波器，它能讓低頻的有用信號(hào)順利通過(guò)，而對(duì)高頻干擾有抑制作用。本電源所使用的EMI濾波器的結(jié)構(gòu)如圖4。電源線是干擾傳入設(shè)備和傳出設(shè)備的主要途徑，通過(guò)電源線，電網(wǎng)的干擾可以傳入設(shè)備，干擾設(shè)備的正常工作，同樣設(shè)備產(chǎn)生的干擾也可能通過(guò)電源線傳到電網(wǎng)上，干擾其他設(shè)備的正常工作。而這樣干擾對(duì)本電源干擾的主要是共模干擾。圖4中的L就是共模電感，它是在同一個(gè)磁環(huán)上繞制兩個(gè)繞向相反，匝數(shù)相同的線圈所形成的。它對(duì)共模干擾有抑制作用。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得該EMI濾波器的插入損耗為60db。EMI濾波器主要作用是濾除外界電網(wǎng)的高頻脈沖對(duì)電源單體的干擾，同時(shí)也起到減少電源單體本身對(duì)外界的電磁干擾。[0025]帶繼電器旁路NTC電阻的抑制浪涌電路。限制上電浪涌電流最有效的方法是整流器的輸入側(cè)加一負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻NTC，利用負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻在常溫狀態(tài)下具有較高阻值來(lái)限制上電浪涌電流，上電后由于NTC流過(guò)電流發(fā)熱使其電阻值降低以減小NTC上的損耗。而直接加入NTC的缺點(diǎn)，一是電路正常啟動(dòng)后，NTC所消耗的能量是我們不需要的；二是不能頻繁開關(guān)NTC熱敏電阻的電路，當(dāng)電路斷電時(shí)，NTC熱敏電阻必須要從高溫低阻狀態(tài)完全恢復(fù)到常溫高阻狀態(tài)才能達(dá)到與上一次同等的浪涌抑制效果。這個(gè)恢復(fù)是需要一定時(shí)間的。綜合考慮，我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)加入了繼電器。電源電路上電瞬間，NTC熱敏電阻將浪涌電流抑制到一個(gè)合適的水平，之后電源電路得電正常工作，此時(shí)繼電器線圈從負(fù)載電路得電后動(dòng)作，將NTC熱敏電阻從工作電路中切去。這樣，NTC熱敏電阻僅在電源電路啟動(dòng)時(shí)工作，而當(dāng)電源電路正常工作時(shí)是不接入電路的。這樣既延長(zhǎng)了 NTC熱敏電阻的使用壽命，又保證其有充分的冷卻時(shí)間，能適用于需要頻繁開關(guān)的應(yīng)用場(chǎng)合。
[0026]三相AC380V電壓經(jīng)過(guò)濾波和整流模塊整流，得到大約540V的直流電壓。由圖5可見，該直流電壓施加到由功率開關(guān)管IGBT和高頻變壓器TI組成的逆變器上。IGBT中VT1、VT2、VT3、VT4組成橋的四臂，高頻變壓器TI連接在它們中間，相對(duì)橋臂上的一對(duì)功率開關(guān)管VT1、VT3和VT2、VT4由柵極驅(qū)動(dòng)電路發(fā)來(lái)的以脈沖方式激勵(lì)而交替地通斷，將直流電壓變換成20kHz的高頻交變電壓，高頻變壓器同時(shí)將大約540V電壓降為70V左右的電壓，最后再通過(guò)快恢復(fù)二極管整流并經(jīng)過(guò)電感和電容的濾波獲得直流電源。電源主電路遵循AC-DC-AC-DC形式，這種直流電源雖然經(jīng)過(guò)了兩級(jí)功率變換，但是逆變器環(huán)節(jié)主電路結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，控制電路也簡(jiǎn)單，而且中間交流環(huán)節(jié)的變壓器是高頻變壓器，其重量、體積都不大，電路中的LC濾波器也較小。
[0027]⑵電源單體的保護(hù)電路:包括電壓保護(hù)，電流保護(hù)，溫度保護(hù)，黃金電阻耗電保護(hù)。
[0028]電壓保護(hù)。本設(shè)計(jì)使用DSPIC30F2010內(nèi)部的十位AD轉(zhuǎn)換器，其采用逐次逼近寄存器轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換速度可達(dá)500ksps，從而在保證轉(zhuǎn)換速度的情況下有較高的精度，精度可達(dá)
0.1V。在測(cè)電壓時(shí)，由于被測(cè)電壓高于DSPIC30F2010AD的所能承受的輸入電壓，所以又在電路中加入分壓電阻。將分壓電阻的電壓轉(zhuǎn)換為要被測(cè)的電壓，電源單體控制核心除了實(shí)時(shí)傳送電壓值外，在電壓高于70V時(shí),發(fā)出報(bào)警信號(hào),傳送給主控核心，由主控核心處理裁定。
[0029]電流保護(hù)。在電路上串聯(lián)一個(gè)采樣電阻，通過(guò)測(cè)采樣電阻上的壓降值，再利用歐姆定律算出電流。這樣一來(lái)，測(cè)電流都轉(zhuǎn)化為測(cè)電壓。將采樣電阻的壓降轉(zhuǎn)換為要被測(cè)的電流，電源單體控制核心除了實(shí)時(shí)傳送電流值外，在電流高于500A時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，傳送給主控核心，由主控核心處理裁定。
[0030]溫度保護(hù)。溫度保護(hù)指的是利用溫度傳感器采集溫度值，然后實(shí)時(shí)向主控核心傳送數(shù)據(jù)，由主控核心處理裁定。采集每個(gè)電源單體溫度，是為了防止電源單體溫度過(guò)高而損壞電源單體，具體的控制是，一旦采集回來(lái)的電源單體溫度超過(guò)80°C，主控芯片PIC18F4520發(fā)出設(shè)備停止信號(hào)，使設(shè)備立即停止工作。在選擇溫度傳感器的安放位置時(shí)，本電源將傳感器放在IGBT模塊和整流模塊之間，因?yàn)槎叩目焖匍_關(guān)導(dǎo)致溫度較其他元件聞，而且二者的聞溫也將使電路的不穩(wěn)定和自身的損壞。
[0031]黃金電阻耗電保護(hù)。本電源適合大功率電動(dòng)汽車電機(jī)的調(diào)試和測(cè)試。所以設(shè)計(jì)本電源時(shí)，考慮到電動(dòng)汽車電機(jī)的運(yùn)行方式。當(dāng)電動(dòng)機(jī)在停止運(yùn)行時(shí)，由于機(jī)械慣性，電機(jī)會(huì)繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間，而這段時(shí)間電機(jī)由電動(dòng)機(jī)變?yōu)榘l(fā)電機(jī)，而發(fā)的這一部分電能，如果不加以控制消耗，將會(huì)對(duì)電路造成損壞。所以在設(shè)計(jì)電源時(shí)，在電路中加入黃金電阻去消耗這部分電能。黃金電阻，外殼采用鋁合金(黃金鋁殼)制造，表面具有散熱溝槽，體積小功率大，耐高溫，過(guò)載能力強(qiáng)，具有耐氣候性、高精度，標(biāo)準(zhǔn)低感應(yīng)電阻，高穩(wěn)定，強(qiáng)架構(gòu)，其變通性佳多重組合選擇，利于機(jī)械保護(hù)，方便安裝使用。本電源中的黃金電阻的型號(hào)是200RJ10W，電路組裝結(jié)構(gòu)是，20個(gè)黃金電阻兩兩串聯(lián)后再并聯(lián)。經(jīng)測(cè)試，在停止運(yùn)行系統(tǒng)時(shí)，該黃金電阻耗電電路能消耗大部分電能，是電機(jī)能較快的停止運(yùn)行。
[0032]⑶電源單體的控制電路工作方式:從主控核心傳來(lái)的控制信號(hào)作用于電源單體控制電路，首先電源單體控制電路的控制核心DSPIC30F2010，對(duì)傳來(lái)控制信號(hào)進(jìn)行加工處理，然后產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)(圖2中的1，2，3，4)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)依次作用于IGBT中VT1、VT2、VT3、VT4，最后對(duì)從采集信號(hào)5，6，7得到的信息進(jìn)行加工處理成反饋信號(hào)，傳送回主控核心。電源單體的控制電路的控制電源則由從輸入側(cè)引進(jìn)，經(jīng)變壓器后得到。
[0033]電源單體控制電路的控制核心的第一次加工，也即將控制信號(hào)加工處理成驅(qū)動(dòng)信號(hào)1，2，3，4。首先，電源單體控制核心，從控制信號(hào)中得到任務(wù)信息，然后產(chǎn)生PWM波，而這些PWM信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力一般都很小，所以要產(chǎn)生有驅(qū)動(dòng)能力的信號(hào)必須加入驅(qū)動(dòng)電路。驅(qū)動(dòng)電路的作用主要是對(duì)由控制電路發(fā)來(lái)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行功率放大，并保證一定的脈沖前沿、后沿陡度，使其有足夠的能力使IGBT飽和導(dǎo)通。同時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路還起到控制電路與主電路的電氣隔離作用和故障信號(hào)的采集作用。
[0034]參見圖2和圖5，驅(qū)動(dòng)信號(hào)1，2，3，4作用于IGBT中VT1、VT2、VT3、VT4，控制IGBT的占空比，即導(dǎo)通關(guān)閉的時(shí)間。驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)方式有很多種，本設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)方式采用變壓器Tl隔離，這樣做的好處是，隔離可靠，操作方便，成本低廉。
[0035]電源單體控制電路的控制核心的第二次加工，也即將采集信號(hào)5，6，7加工處理成反饋信號(hào)。電源單體控制電路通過(guò)采集信號(hào)5，6，7接受電源單體的DSPIC30F2010內(nèi)部的AD轉(zhuǎn)換后電壓，電流，以及溫度傳感器的測(cè)量值。
[0036]大功率數(shù)控電源的控制核心集中在控制面板，如圖3所示，控制面板以PIC18F4520CPU為控制核心，控制面板包括矩陣鍵盤，旋轉(zhuǎn)編碼器，IXD顯示屏，RS485通信接口，AD采樣接口構(gòu)成。
[0037]圖1中控制面板的實(shí)現(xiàn)方式如圖3所示，控制面板以單片機(jī)PIC18F4520為控制核心，接收矩陣鍵盤和旋轉(zhuǎn)編碼器輸入的參數(shù)，通過(guò)RS485通信接口與電源單體實(shí)現(xiàn)通信，接收霍爾電壓傳感器和霍爾電流傳感器輸入的信號(hào)，并在顯示屏上進(jìn)行顯示。
[0038]按鍵1#控制整個(gè)系統(tǒng)的開始工作、按鍵2#控制整個(gè)系統(tǒng)的停止工作、按鍵3#用于查看系統(tǒng)總的輸出電壓電流、按鍵4#用于查看各個(gè)電源單體輸出電壓電流以及工作溫度，再按下按鍵4#，顯示電源單體1#的信息；第三次按一下按鍵4#，便顯示電源單體2#的信息；再按一下按鍵4#，便顯示電源單體3#的信息，依此類推，便可以查看所有電源單體1#?10#的信息。
[0039]旋轉(zhuǎn)編碼器的主要功能是輸入電源參數(shù)。具體操作:按下按鍵1#，系統(tǒng)開始工作。按下按鍵3#，顯示屏上顯示系統(tǒng)總的輸出電壓電流，此時(shí)便可通過(guò)旋轉(zhuǎn)編碼器來(lái)設(shè)定要輸出的電壓值。
[0040]圖1中的電壓傳感器采用+15V和-15V供電的閉環(huán)霍爾電壓傳感器，量程為O?1000V，在量程范圍內(nèi)具有較好的線性度，能夠滿足控制精度，具有較好的可靠性。
[0041]圖1中的電流傳感器采用+15V和-15V供電的閉環(huán)霍爾電流傳感器，量程為O?600A，在量程范圍內(nèi)具有較好的線性度，能夠滿足控制精度，具有較好的可靠性。
[0042]IXD顯示屏的主要功能是顯示設(shè)定參數(shù)和電源單體上傳的參數(shù)。RS485通信接口完成與電源單體通信的功能。AD采樣接口主要完成輸出電壓和電流的數(shù)據(jù)采集功能。
【權(quán)利要求】
1.一種大功率數(shù)控直流電源，包括數(shù)控直流電源單體、控制面板、霍爾電流傳感器和霍爾電壓傳感器；所述電源單體有至少十個(gè)，每個(gè)電源單體包括三相橋式整流單元、EMI濾波單元、控制單元、繼電器和旁路NTC電阻單元和直流變換單元；其特征在于:所述各電源單體的交流輸入端并聯(lián)連接，各電源單體的直流輸出端依次串聯(lián)連接；所述霍爾電流傳感器串聯(lián)在直流總輸出回路中，霍爾電壓傳感器并聯(lián)在直流總輸出回路中；所述控制面板包括單片機(jī)，還有分別與所述單片機(jī)連接的顯示屏、按鍵、旋轉(zhuǎn)編碼器、RS485通信接口、電流傳感器接口和電壓傳感器接口 ；所述RS485通信接口分別連接至每一個(gè)直流電源單體的控制單元，電流傳感器接口與所述霍爾電流傳感器輸出信號(hào)連接，電壓傳感器接口與所述霍爾電壓傳感器輸出信號(hào)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種大功率數(shù)控直流電源，其特征在于:所述電源單體中的EMI濾波器是一種由電感和電容組成的低通濾波器，所述繼電器和旁路NTC電阻單元是在三相橋式整流單元與直流變換單元之間串聯(lián)的負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻NTC和繼電器觸點(diǎn)；工作時(shí)的上電瞬間旁路NTC電阻處于接通狀態(tài)，上電后旁路NTC電阻通過(guò)繼電器短接。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種大功率數(shù)控直流電源，其特征在于:所述電源單體中的直流變換單元包括功率開關(guān)管IGBT、高頻變壓器、快恢復(fù)整流二極管、濾波電感和濾波電容；成橋臂狀連接的四只功率開關(guān)管IGBT與高頻變壓器組成逆變電路，變頻變壓器輸出連接到單相橋式快恢復(fù)整流二極管整流電路，再連接到濾波電感和濾波電容器。
【文檔編號(hào)】H02M7/217GK103731051SQ201410030587
【公開日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2014年1月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月23日
【發(fā)明者】周國(guó)鵬, 鄧方雄, 王建峰, 王忠友, 陳海鵬, 吳超, 鄭志鵬 申請(qǐng)人:湖北科技學(xué)院