一種直流程控電源的製作方法
2023-06-27 08:14:36 1
一種直流程控電源的製作方法
【專利摘要】本實用新型的直流程控電源，包括依次連接的隔離變壓器、橋式整流電路、電流取樣電路、降壓型PWM電路及IGBT保護電路、濾波電路和電壓取樣電路，還包括PWM發生及峰值電流限制電路和IGBT驅動電路；PWM發生及峰值電流限制電路和電流取樣電路、及電壓取樣電路連接，IGBT驅動電路與降壓型PWM電路及IGBT保護電路連接；市電經變壓整流、濾波變成所需的直流電輸出；通過PWM控制IGBT的導通和截止實現控制電源的工作和停止，實現電路過壓和過流保護，採用PWM作為電壓電流調節電路核心，解決了鐵路直流轉折機及電機測試時不標準激勵引起的測試誤差及波形誤差。
【專利說明】一種直流程控電源
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及用於製造鐵路信號檢測設備的可調直流穩壓激勵源，尤其涉及一種直流程控電源。
【背景技術】
[0002]此前，直流電動轉折機測試時，採用的是50HZ交流手動調壓，整流為轉折機提供測試激勵，在電機啟動和運行時，由於動態過程和負載擾動，電壓不能保持恆定，造成測試條件不標準，嚴重影響測試數據的可靠性。因此，目前急需一種穩定的電源。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的在於克服現有技術缺陷，提供一種電壓恆定的直流程控電源，為鐵路設備測試提供標準激勵電源。
[0004]為了實現上述目的，本實用新型採用如下技術方案:
[0005]一種直流程控電源，包括依次連接的隔離變壓器、橋式整流電路、電流取樣電路、降壓型PWM電路及IGBT保護電路、濾波電路和電壓取樣電路，還包括PWM發生及峰值電流限制電路和IGBT驅動電路；PWM發生及峰值電流限制電路和電流取樣電路、及電壓取樣電路連接，IGBT驅動電路與降壓型PWM電路及IGBT保護電路連接；市電經變壓整流、濾波變成所需的直流電輸出；同時，通過電流取樣電路、電壓取樣電路採集電路的電流和電壓並輸送至PWM發生及峰值電流限制電路控制IGBT驅動電路的工作，IGBT驅動電路控制降壓型PWM電路及IGBT保護電路工作實現電路過壓和過流保護。
[0006]包括電壓設定電路，電壓設定電路和電壓取樣電路分別與模擬PID控制電路連接，模擬PID控制電路輸出端連接PWM發生及峰值電流限制電路，PWM發生及峰值電流限制電路與IGBT驅動電路連接；電壓設定電路提供的電壓與電壓取樣採集的電源輸出電壓輸送給模擬PID控制電路運算，模擬PID控制電路通過PWM發生及峰值電流限制電路控制IGBT驅動電路的工作，IGBT驅動電路控制降壓型PWM電路及IGBT保護電路工作實現對電源輸出電壓的調節。
[0007]所述電流取樣電路包括電流傳感器，調理電路、和滯環比較器，電流傳感器採集的電流信號經調理電路調理、濾波後通過滯環比較器比較，當採集的電流大於電路允許最大電流值時，滯環比較器輸送信號給PWM發生及峰值電流限制電路控制IGBT驅動電路停止工作，實現電路過流保護。
[0008]所述降壓型PWM電路及IGBT保護電路包括PWM控制晶片及IGBT，通過PWM控制晶片控制IGBT的導通和截止，控制電源電路工作。
[0009]所述IGBT驅動電路包括IGBT驅動模塊，通過IGBT驅動模塊驅動IGBT工作。
[0010]所述電壓取樣電路包括電壓傳感器，電壓傳感器採集電源輸出電壓後與電壓設定電路提供的電壓一同送到模擬PID控制電路。
[0011 ] 所述電壓設定電路包括電位器，通過改變電位器的位置設定電壓。
[0012]本實用新型的直流程控電源包括降壓型PWM電路及IGBT保護電路，通過PWM控制IGBT的導通和截止實現控制電源的工作和停止，實現電路過壓和過流保護，採用PWM作為電壓電流調節電路核心，解決了鐵路直流轉折機及電機測試時不標準激勵引起的測試誤差及波形誤差。
[0013]進一步，採用了優化的模擬PID控制電路，保障了輸出電壓的動態特性和靜態特性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型的原理框圖；
[0015]圖2為本實用新型的原理總圖；
[0016]圖3為本實用新型中輸出調壓及穩壓電路；
[0017]圖4為本實用新型中過流保護電路；
[0018]圖5為本實用新型中輸出電壓設定電路。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖對本實用新型進行具體描述:
[0020]如圖1和圖2所示，本實用新型為直流轉折機及直流電機測試提供一個標準的可編程直流穩壓激勵源。直流程控電源，包括依次連接的隔離變壓器、橋式整流電路、電流取樣電路、降壓型PWM電路及IGBT保護電路、濾波電路和電壓取樣電路，還包括PWM發生及峰值電流限制電路和IGBT驅動電路；PWM發生及峰值電流限制電路和電流取樣電路、及電壓取樣電路連接，IGBT驅動電路與降壓型PWM電路及IGBT保護電路連接；
[0021]市電經變壓整流、濾波變成所需的直流電輸出；同時，通過電流取樣電路、電壓取樣電路採集電路的電流和電壓並輸送至PWM發生及峰值電流限制電路控制IGBT驅動電路的工作，IGBT驅動電路控制降壓型PWM電路及IGBT保護電路工作實現電路過壓和過流保護。
[0022]圖2為本實用新型的主迴路，主要用於輸出電壓可調的穩壓平滑直流，輸出電壓=Vo = DX (1.4X0.95XTX220V-1r)其中T為變壓器變比，D為Vl開關輸出的佔空比，I為輸出電流，r為變壓器內阻。Vl為IGBT管，柵極通過R2由Drive埠的PWM信號驅動。PROTECT埠為瞬時過流保護信號。該電路可輸出200V電壓，20A額定電流。瞬時衝擊電流小於150A。
[0023]進一步，直流程控電源還包括電壓設定電路，電壓設定電路和電壓取樣電路分別與模擬PID控制電路，模擬PID控制電路輸出端連接PWM發生及峰值電流限制電路，PWM發生及峰值電流限制電路與IGBT驅動電路連接；電壓設定電路提供的電壓與電壓取樣採集的電源輸出電壓輸送給模擬PID控制電路運算，模擬PID控制電路通過PWM發生及峰值電流限制電路控制IGBT驅動電路的工作，IGBT驅動電路控制降壓型PWM電路及IGBT保護電路工作實現對電源輸出電壓的調節。
[0024]如圖4所示，為輸出過流保護電路，所述電流取樣電路包括電流傳感器，調理電路、和滯環比較器，電流傳感器採集的電流信號經調理電路調理、濾波後通過滯環比較器比較，當採集的電流大於電路允許最大電流值時，滯環比較器輸送信號給PWM發生及峰值電流限制電路控制IGBT驅動電路停止工作，實現電路過流保護。通過電流傳感器反饋的電流信號I_SEN經過U5A組成的調理電路調理、濾波後，通過U5B組成的滯環比較器比較，當輸出電流大於電路允許的最大電流值時，U5B輸出正信號，傳輸給U3電路的保護端，使得U3的輸出端鎖定為高，U2停止驅動。
[0025]如圖3所示，所述降壓型PWM電路及IGBT保護電路包括PWM控制晶片及IGBT，通過PWM控制晶片控制IGBT的導通和截止，控制電源電路工作。所述IGBT驅動電路包括IGBT驅動模塊，通過IGBT驅動模塊驅動IGBT工作。電壓取樣電路包括電壓傳感器，電壓傳感器採集電源輸出電壓後與電壓設定電路提供的電壓一同送到模擬PID控制電路。
[0026]如圖3，其中U3為電流型PWM輸出專用控制晶片，U2為IGBT專用驅動晶片。V-SET為可模擬編程埠 E/V+的給定信號，通過O?3V電壓，設定輸出電壓的大小。輸出電壓Vo+-Vo-通過傳感器U4反饋到U3的E/A-。該埠的阻容網絡(C18, C19, C20, C22, R1, Rl1，R12，R13)組成模擬PID調節器。保障輸出電壓的動、靜態指標達到技術要求。1-SEN信號為反饋的電流信號，用於U3的峰值電流控制。實際測試效果為當全電壓180V，啟動轉折機時，啟動電流峰值達額定電流的10倍，輸出電壓瞬態擾動下降2V，回復時間30ms.回復後，靜態誤差〈0.05Vο
[0027]如圖5所示，為輸出電壓設定電路，電壓設定電路包括電位器，通過改變電位器的位置設定電壓，由於給定電壓允許遠程控制，則為了避免空間雜散信息的影響，通過該電路降低輸入阻抗，對給定信號進行緩衝。
[0028]本實用新型的可調直流穩壓激勵源，具有穩態精度〈=0.5%，動態超調〈2%，回復時間<5ms，輸出電壓在60V?190V範圍內任意可調的直流電壓源，作為鐵路軌道電路器材測試設備可調直流穩壓激勵源的升級產品。
[0029]本實用新型的設計方案還具有以下特點:
[0030]2.1採用BUCK型拓撲電路作為主電路；
[0031]2.2採用峰值電流型PWM專業晶片作為電壓電流調節電路核心；
[0032]2.3採用了雙重峰值電流保護及限制電路，保障了 IGBT可靠工作；
[0033]2.4採用了鎖死型輸出電流保護電路，當輸出短路或過載嚴重時，切斷電壓輸出；
[0034]2.5採用了優化的PID調節電路，保障了輸出電壓的動態特性和靜態特性；
[0035]2.6採用了給定信號緩衝電路，保障了輸入信號的可靠性。
【權利要求】
1.一種直流程控電源，其特徵在於:包括依次連接的隔離變壓器、橋式整流電路、電流取樣電路、降壓型PWM電路及IGBT保護電路、濾波電路和電壓取樣電路，還包括PWM發生及峰值電流限制電路和IGBT驅動電路；PWM發生及峰值電流限制電路和電流取樣電路、及電壓取樣電路連接，IGBT驅動電路與降壓型PWM電路及IGBT保護電路連接； 市電經變壓整流、濾波變成所需的直流電輸出；同時，通過電流取樣電路、電壓取樣電路採集電路的電流和電壓並輸送至PWM發生及峰值電流限制電路控制IGBT驅動電路的工作，IGBT驅動電路控制降壓型PWM電路及IGBT保護電路工作實現電路過壓和過流保護。
2.如權利要求1所述的直流程控電源，其特徵在於:包括電壓設定電路，電壓設定電路和電壓取樣電路分別與模擬PID控制電路連接，模擬PID控制電路輸出端連接PWM發生及峰值電流限制電路，PWM發生及峰值電流限制電路與IGBT驅動電路連接；電壓設定電路提供的電壓與電壓取樣米集的電源輸出電壓輸送給模擬PID控制電路運算，模擬PID控制電路通過PWM發生及峰值電流限制電路控制IGBT驅動電路的工作，IGBT驅動電路控制降壓型PWM電路及IGBT保護電路工作實現對電源輸出電壓的調節。
3.如權利要求1或2所述的直流程控電源，其特徵在於:所述電流取樣電路包括電流傳感器，調理電路、和滯環比較器，電流傳感器採集的電流信號經調理電路調理、濾波後通過滯環比較器比較，當採集的電流大於電路允許最大電流值時，滯環比較器輸送信號給PWM發生及峰值電流限制電路控制IGBT驅動電路停止工作，實現電路過流保護。
4.如權利要求1或2所述的直流程控電源，其特徵在於:所述降壓型PWM電路及IGBT保護電路包括PWM控制晶片及IGBT，通過PWM控制晶片控制IGBT的導通和截止，控制電源電路工作。
5.如權利要求1或2所述的直流程控電源，其特徵在於:所述IGBT驅動電路包括IGBT驅動模塊，通過IGBT驅動模塊驅動IGBT工作。
6.如權利要求1或2所述的直流程控電源，其特徵在於:所述電壓取樣電路包括電壓傳感器，電壓傳感器採集電源輸出電壓後與電壓設定電路提供的電壓一同送到模擬PID控制電路。
7.如權利要求2所述的直流程控電源，其特徵在於:所述電壓設定電路包括電位器，通過改變電位器的位置設定電壓。
【文檔編號】H02M3/156GK204046453SQ201420425743
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年7月30日 優先權日:2014年7月30日
【發明者】苗毅軍 申請人:西安華信鐵路技術有限公司