專利名稱：一種老化測試用回饋負載節(jié)能電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及節(jié)能電子產(chǎn)品技術，尤其是涉及適用寬電壓范圍的節(jié)能老化測試 系統(tǒng)。
背景技術：
現(xiàn)有技術中，如圖1所示，通用型節(jié)能老化測試系統(tǒng)一般需要兩種負載模塊配合 使用前級負載模塊602和后級負載模塊620。前級負載模塊602將被測產(chǎn)品601輸出的各種電壓等級的直流電 (3.3V/5V/12V/24V)等經(jīng)過恒流升壓控制變換為較高的電壓VDaNT，后級負載模塊620—般 包括兩個部分，升壓電路621和逆變器622。由于被測產(chǎn)品601的輸出電壓一般都較低，所以前級負載模塊602的輸出電壓 Vdcint也較低，在同樣功率條件下，意味著二次升壓部分的輸入電流較大，而Vbus —般需要達 到380V以上，即二次升壓模塊為低壓大電流輸入，高壓輸出的升壓電路。由于現(xiàn)有電力電子技術研究的一般為高壓輸入，低壓大電流輸出的技術，對于節(jié) 能負載的這種低壓大電流輸入、高壓輸出應用情況研究未見報道。節(jié)能負載的控制亦和一般電力電子技術的控制方法不一樣，因為為了保證被測試 產(chǎn)品的負載電流恒定，前級負載模塊采用輸入電流恒流控制，于是其輸出電壓就不是一個 恒壓源，而是由其輸入功率和輸出功率匹配程度來決定，當輸入功率大于輸出功率時，其輸 出電壓會持續(xù)升高，反之則持續(xù)降低直至到零。如何保證系統(tǒng)功率平衡，控制各級電壓穩(wěn)定是節(jié)能負載特別是通用型節(jié)能負載的 一個難點。

實用新型內(nèi)容為了解決現(xiàn)有技術中存在的技術問題，本實用新型提出了一種高效的、擴展性強 的老化測試用回饋負載節(jié)能電路。本實用新型的升壓電路和逆變器獨立解耦控制，逆變器控制母線電壓Vbus和并 網(wǎng)電流的大小，升壓電路控制輸入電壓vDaNT的大小，本實用新型是通過采用以下技術方案來實現(xiàn)的。本實用新型基于設置有前級負載模塊的老化電路，所述前級負載模塊的輸入端連 接被測產(chǎn)品的輸出端，本實用新型也有后級負載模塊。設計制造一種老化測試用回饋負載節(jié)能電路，所述電路包括一脈沖發(fā)生器；第一升壓變換電路，包括脈沖變壓器Tl ；第二升壓變換電路，包括脈沖變壓器T2 ；一升壓整流電路；一內(nèi)環(huán)PI調(diào)節(jié)器；一 DC/AC逆變器電路；[0018]脈沖變壓器Tl和脈沖變壓器T2的次級串聯(lián)連接升壓整流電路，升壓整流電路的輸出是直流高壓Vbus ；所述第一升壓變換電路和第二升壓變換電路的電源接入端并接后與前級負載模 塊的輸出Vdcint連接；所述DC/AC逆變器電路由四只IGBT DRVl DRV4為主構(gòu)成，它們的控制極與內(nèi)環(huán) PI調(diào)節(jié)器連接，受其輸出的正弦脈寬調(diào)制信號的控制，DC/AC逆變器電路向電網(wǎng)Pl輸出并 網(wǎng)電流。所述脈沖發(fā)生器輸出固定占空比的控制脈沖。所述DC/AC逆變器電路在向電網(wǎng)Pl輸出并網(wǎng)電流的電路中，串接有一繼電器觸點 Kl和霍爾電流傳感器Hl，繼電器觸點Kl用于將DC/AC逆變器電路和電網(wǎng)隔開，當電網(wǎng)電壓 或者頻率不正常時斷開K1，實現(xiàn)對DC/AC逆變器電路的保護；霍爾電流傳感器Hl檢測并網(wǎng)電流并將檢測信號輸入到內(nèi)環(huán)PI調(diào)節(jié)器進行控制。本實用新型的前級負載模塊將被測產(chǎn)品輸出的各種電壓等級的直流電 3.3V/5V/12V/24V經(jīng)過恒流升壓控制變換為較高的電壓Viont，后級負載模塊一般包括兩 個部分升壓電路和逆變器電路。本實用新型將VDaNT升壓到更高的直流電壓Vbus，逆變器將Vbus轉(zhuǎn)變成交流電并入 電網(wǎng)循環(huán)利用，以達到節(jié)能的目的。本專利所提出的一種高效的低壓大電流直流輸入、高壓交流輸出電路，通過升壓 電路初級并聯(lián)、升壓變壓器次級串聯(lián)的方法，提高了變換效率。本實用新型同時采用開環(huán)控 制的方法，PWM電路以最大占空比工作，進一步提高了變換效率。本實用新型電路體現(xiàn)了一種獨立升壓電路和逆變器解耦的控制方法，兩者分別獨 立控制，這樣，當需求有變更，要求二次升壓電路的輸入電壓變化時，設計上僅需將升壓電 路的變壓器匝數(shù)比做相應更改即可，逆變器部分的硬件和軟件均不需做任何更改，擴展性強。

圖1是現(xiàn)有技術中通用的節(jié)能老化測試系統(tǒng)的功能方塊圖；圖2是本實用新型一種老化測試用回饋負載節(jié)能電路中升壓電路的電原理圖；圖3是本實用新型一種老化測試用回饋負載節(jié)能電路中逆變電路的電原理圖；圖4是本實用新型一種老化測試用回饋負載節(jié)能電路進行控制的原理方塊圖。
具體實施方式
為了進一步說明本實用新型，現(xiàn)結(jié)合本實用新型的一個優(yōu)選實施例進行詳細說 明，然而所述實施例僅為提供說明與解釋之用，不能用來限制本實用新型的專利保護范圍。本實用新型基于設置有前級負載模塊602的老化電路，所述前級負載模塊602的 輸入端連接被測產(chǎn)品601的輸出端。設計制造一種老化測試用回饋負載節(jié)能電路，如圖2、圖3所示，所述電路包括 一脈沖發(fā)生器81 ；第一升壓變換電路82，包括脈沖變壓器Tl ；[0037]第二升壓變換電路83，包括脈沖變壓器T2 ；一升壓整流電路；一內(nèi)環(huán)PI調(diào)節(jié)器91;一 DC/AC逆變器電路95 ；脈沖變壓器Tl和脈沖變壓器T2的次級串聯(lián)連接升壓整流電路，升壓整流電路的輸出是直流高壓Vbus ；所述第一升壓變換電路82和第二升壓變換電路83的電源接入端并接后與前級負 載模塊602的輸出Vdcint連接；所述DC/AC逆變器電路95由四只開關功率管DRVl DRV4為主構(gòu)成，它們的柵極 與內(nèi)環(huán)PI調(diào)節(jié)器91連接，受其輸出的正弦脈寬調(diào)制信號的控制，DC/AC逆變器電路95向 電網(wǎng)Pl輸出并網(wǎng)電流。所述脈沖發(fā)生器81輸出固定占空比的控制脈沖。例如50%占空比，以期獲得最大效率。所述DC/AC逆變器電路95在向電網(wǎng)Pl輸出并網(wǎng)電流的電路中，串接有一繼電器 觸點Kl和霍爾電流傳感器Hl，繼電器觸點Kl用于將DC/AC逆變器電路95和電網(wǎng)Pl隔開， 當電網(wǎng)電壓或者頻率不正常時斷開K1，實現(xiàn)對DC/AC逆變器電路95的保護；霍爾電流傳感器Hl檢測并網(wǎng)電流并將檢測信號輸入到內(nèi)環(huán)PI調(diào)節(jié)器91進行控 制。圖2中，其中Q1、Q2、Q3、Q4構(gòu)成一個全橋電路，Q5、Q6、Q7、Q8構(gòu)成另一個全橋
電路，兩者輸入并聯(lián)接到VDaNT。Tl和T2為同樣的高頻變壓器，實現(xiàn)初級次級電氣隔離，Tl 的次級和T2的次級串聯(lián)后經(jīng)過一個由Dl D4構(gòu)成的橋式整流電路整流得到直流母線電 壓 Vbus。本實用新型第一升壓變換電路82和第二升壓變換電路83的電源接入端并接后與 前級負載模塊602的輸出VDaNT連接的方法，降低了每個全橋電路的輸入電流，減小了系統(tǒng) 損耗。通過變壓器次級串聯(lián)的方法，減小了每個變壓器次級的電壓，即減小了變壓器次 級對初級的匝數(shù)比，減小了初級/次級的漏感，提升了變換效率。另外，因為變壓器次級串聯(lián)，其電流是一樣的，也就保證了變壓器初級的電流是一 樣的，達到了初級的均流效果。圖3所示，開關功率管DRVl DRV4構(gòu)成一個全橋逆變電路，用于將385V直流電轉(zhuǎn)變成交流電。本實用新型的工作原理如下①，參照圖1，首先，對前級負載模塊602的大電流低電壓直流輸出進行二次直流 升壓，使其升高到直流電壓300V以上，升壓時采用兩組升壓變換電路第一升壓變換電路 82和第二升壓變換電路83，如圖2所示，將兩電路的脈沖輸入端連接脈沖發(fā)生器81的輸出 端 85、86、87、88、852、862、872、882 ；②，再將第一升壓變換電路82中的脈沖變壓器Tl和第二升壓變換電路83中的 脈沖變壓器T2的次級相串接后，再連接橋式整流器，如圖2所示的Tl的4腳連接T2的3 腳；橋式整流器由整流管Dl D4構(gòu)成，它的輸出為直流高壓Vbus，制造脈沖變壓器Tl和脈沖變壓器T2時使兩脈沖變壓器的初級和次級彼此絕緣無電氣連接；③，如圖3、圖4所示，設置一內(nèi)環(huán)PI調(diào)節(jié)器91 ；在其一個輸入端，例如引腳92，接入由市電鎖相環(huán)模塊72的輸出和并網(wǎng)母線電壓 控制環(huán)所輸出的基波電流幅值給定信號合成的正弦驅(qū)動信號，在內(nèi)環(huán)PI調(diào)節(jié)器91的另一 個輸入端，例如引腳93，接入并網(wǎng)電流反饋信號，內(nèi)環(huán)PI調(diào)節(jié)器91對兩信號進行智能處理， 并產(chǎn)生正弦脈寬調(diào)制信號；④，接下來，將直流高壓Vbus接DC/AC逆變器電路95的電源端，將構(gòu)成逆變器的 四只開關功率管的控制極與內(nèi)環(huán)PI調(diào)節(jié)器91連接，接受其正弦脈寬調(diào)制信號的控制，DC/ AC逆變器電路向電網(wǎng)Pl輸出并網(wǎng)電流。上述方法中，如圖4所示，步驟③所述的并網(wǎng)母線電壓控制環(huán)所包括一外環(huán)PI調(diào) 節(jié)器71，外環(huán)PI調(diào)節(jié)器71輸入并網(wǎng)母線電壓給定信號和并網(wǎng)母線電壓波動反饋信號，進行 智能控制，輸出的基波電流幅值給定信號。以上是本實用新型最佳實施例的工作原理。在控制上，本專利體現(xiàn)了解耦獨立控制的方法，即Vbus電壓和并網(wǎng)電流由逆變器 本身控制，升壓電路的輸入電壓由升壓電路本身控制，即逆變器不需知道二次升壓電路的 輸入電壓大小，升壓電路亦不需知道并網(wǎng)電流的大小。兩者不需通訊，僅通過Vbus連接?？刂骗h(huán)包括一個外環(huán)和一個內(nèi)環(huán)。外環(huán)是385V母線電壓環(huán)，通過保持母線電壓的穩(wěn)定為385V來保證逆變器輸入功 率和輸出功率的匹配，當輸入功率比輸出功率大，則母線電壓會增高，這時，增大并網(wǎng)電流， 則母線電壓會降低。同樣，當輸入功率比輸出功率小，則母線電壓會降低，這時，減小并網(wǎng)電流，則母線 電壓會升高。母線電壓實際值和反饋值的差經(jīng)過PI調(diào)節(jié)器后得到并網(wǎng)電流基波幅值的給定， 乘以鎖相環(huán)得到的電網(wǎng)電壓相位的正弦值，得到電網(wǎng)電流的瞬時值給定。內(nèi)環(huán)是并網(wǎng)電流環(huán)，該環(huán)保證并網(wǎng)電流波形和給定電流波形一致。升壓電路8個開關功率管的驅(qū)動實行開環(huán)控制，即其占空比固定為50%，這樣，初 級和次級電壓的比值僅由變壓器的匝數(shù)比而確定，即其實質(zhì)上為一個直流變壓器。由于Vbus電壓大小已經(jīng)由逆變器控制，則二次電壓電路的輸入電壓大小也即由 變壓器的匝數(shù)比確定。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能 認定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新型所屬技術領域的普通技術 人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視 為屬于本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種老化測試用回饋負載節(jié)能電路，其特征在于，所述電路包括一脈沖發(fā)生器 (81)；第一升壓變換電路(82)，包括脈沖變壓器Tl ； 第二升壓變換電路(83)，包括脈沖變壓器T2 ； 一升壓整流電路； 一內(nèi)環(huán)PI調(diào)節(jié)器(91)； 一 DC/AC逆變器電路(95)；所述第一升壓變換電路(82)和第二升壓變換電路(83)的電源接入端并接后與前級負 載模塊(602)的輸出Vdcint連接；脈沖變壓器Tl和脈沖變壓器T2的次級串聯(lián)連接升壓整流電路，升壓整流電路的輸出 是直流高壓Vbus ；所述DC/AC逆變器電路(95)由四只開關功率管DRVl DRV4為主構(gòu)成，它們的柵極與 內(nèi)環(huán)PI調(diào)節(jié)器(91)連接，受其輸出的正弦脈寬調(diào)制信號的控制，DC/AC逆變器電路(95)向 電網(wǎng)Pl輸出并網(wǎng)電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的老化測試用回饋負載節(jié)能電路，其特征在于 所述脈沖發(fā)生器(81)輸出固定占空比的控制脈沖。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的老化測試用回饋負載節(jié)能電路，其特征在于所述DC/AC逆變器電路(95)在向電網(wǎng)Pl輸出并網(wǎng)電流的電路中，串接有一繼電器觸 點Kl和霍爾電流傳感器Hl，繼電器觸點Kl用于將DC/AC逆變器電路(95)和電網(wǎng)Pl隔開， 當電網(wǎng)電壓或者頻率不正常時斷開K1，實現(xiàn)對DC/AC逆變器電路(95)的保護；霍爾電流傳感器Hl檢測并網(wǎng)電流并將檢測信號輸入到內(nèi)環(huán)PI調(diào)節(jié)器(91)進行控制。
專利摘要一種老化測試用回饋負載節(jié)能電路，包括電源輸入端并聯(lián)的第一升壓變換電路和第二升壓變換電路，升壓整流電路，內(nèi)環(huán)PI調(diào)節(jié)器以及DC/AC逆變器電路；DC/AC逆變器電路由四只開關功率管DRV1～DRV4為主構(gòu)成，它們的控制極與內(nèi)環(huán)PI調(diào)節(jié)器連接，受其輸出的正弦脈寬調(diào)制信號的控制。本專利的電路低壓大電流直流輸入、高壓交流輸出，通過升壓電路初級并聯(lián)、升壓變壓器次級串聯(lián)及PWM電路以最大占空比工作的方法，提高了變換效率。本專利的升壓電路和逆變器解耦分別獨立控制，當需求有變更，要二次升壓電路的輸入電壓變化時，僅需將變壓器匝數(shù)比做相應更改即可，逆變器部分的硬件和軟件均不需做任何更改，擴展性強。
文檔編號H02M7/537GK201878014SQ20102065851
公開日2011年6月22日 申請日期2010年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月14日
發(fā)明者李垂猛, 鄒曙 申請人:東莞市冠佳電子設備有限公司