一種模擬式直流電源控制電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種模擬式直流電源控制電路，屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]直流電源用于核電廠中直流系統(tǒng)的供電以及蓄電池的充電，直流系統(tǒng)的電氣拓?fù)錇榈湫偷目煽毓枞嗳ㄕ鳂?，將核電廠廠用交流電整流成為直流電，經(jīng)濾波后供給直流負(fù)載。
[0003]從控制電路結(jié)構(gòu)上，直流電源控制電路可分為數(shù)字式與模擬式。數(shù)字式控制電路采用單片機(jī)等處理器芯片對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制，芯片的功能由編程人員編寫代碼并燒入芯片實(shí)現(xiàn)；模擬式控制電路沒有處理器芯片，所有控制功能與邏輯均由電路完成，沒有軟件。在核電領(lǐng)域，對(duì)由軟件控制的裝置有特殊的要求，除了需要軟件認(rèn)證外還需指定的安全級(jí)別的特殊芯片，試驗(yàn)費(fèi)用與芯片成本都很高。而模擬式控制電路則無需上述的要求。
[0004]現(xiàn)有的模擬式直流電源控制電路跟蹤的實(shí)現(xiàn)方式為:對(duì)直流輸出采樣后與參考電壓相比較，產(chǎn)生控制信號(hào)送入專用的可控硅驅(qū)動(dòng)芯片。再根據(jù)對(duì)交流側(cè)同步信號(hào)的采樣，由可控硅驅(qū)動(dòng)芯片生成脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)可控硅。這種方式需要專用的可控硅驅(qū)動(dòng)芯片，隨著數(shù)字電路的發(fā)展，該類專用芯片逐漸被淘汰，剩下的也面臨成本上升的壓力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠?yàn)楹穗姀S直流系統(tǒng)提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使其直流輸出能夠按照設(shè)定值輸出，且成本較低的模擬式直流電源控制電路。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種模擬式直流電源控制電路，其特征在于，包括:
[0007]用于將市電轉(zhuǎn)換為觸發(fā)所需的同步信號(hào)的輸入市電同步信號(hào)電路；
[0008]用于產(chǎn)生觸發(fā)可控硅所需的脈沖串的高頻方波信號(hào)電路；
[0009]用于產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓的基準(zhǔn)電源電路；
[0010]用于對(duì)直流系統(tǒng)輸出電壓進(jìn)行采集并濾波，產(chǎn)生輸出電壓采樣值的輸出電壓采樣電路；
[0011]用于將所述輸出電壓采樣值與所述基準(zhǔn)電壓比較，產(chǎn)生電壓控制信號(hào)，并將所述電壓控制信號(hào)疊加在所述脈沖串上，形成可控硅觸發(fā)角，再與輸入市電同步信號(hào)比較，形成觸發(fā)脈沖的穩(wěn)壓控制電路。
[0012]優(yōu)選地，所述輸入市電同步信號(hào)電路把輸入電壓的正半周和負(fù)半周的信號(hào)整形為類鋸齒波，作為同步信號(hào)提供給觸發(fā)電路使用。
[0013]優(yōu)選地，所述高頻方波信號(hào)電路通過運(yùn)算放大器電路產(chǎn)生觸發(fā)可控硅所需的脈沖串ο
[0014]優(yōu)選地，所述基準(zhǔn)電源電路采用基準(zhǔn)電源芯片與外圍電路產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓，外圍電路中含有用于對(duì)基準(zhǔn)電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)的電位器。
[0015]優(yōu)選地，所述基準(zhǔn)電壓為控制電路的電壓參考值。
[0016]優(yōu)選地，所述輸出電壓采樣電路使用差分電路對(duì)直流系統(tǒng)輸出電壓進(jìn)行采集，采集的電壓經(jīng)過濾波后供控制電路使用。
[0017]優(yōu)選地，所述穩(wěn)壓控制電路為一包含運(yùn)算放大器的負(fù)反饋電路，其輸入為所述基準(zhǔn)電壓與輸出電壓采樣值，經(jīng)過負(fù)反饋電路后將所述基準(zhǔn)電壓與輸出電壓采樣值的差值輸出，與所述高頻方波信號(hào)電路產(chǎn)生的脈沖串疊加，然后與輸入市電同步信號(hào)比較，形成觸發(fā)脈沖。
[0018]本發(fā)明提供的模擬式直流電源控制電路克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，能夠?yàn)楹穗姀S直流系統(tǒng)提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使其直流輸出能夠按照設(shè)定值輸出，且成本較低，適合大范圍推廣應(yīng)用。
【附圖說明】
[0019]圖1為輸入市電同步信號(hào)電路示意圖；
[0020]圖2為尚頻方波彳目號(hào)電路不意圖；
[0021 ] 圖3為基準(zhǔn)電源電路不意圖；
[0022]圖4為輸出電壓采樣電路示意圖；
[0023]圖5為穩(wěn)壓控制電路示意圖；
[0024]圖6為穩(wěn)壓控制結(jié)果示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0026]本實(shí)施例提供的模擬式直流電源控制電路，包括:
[0027]用于將市電轉(zhuǎn)換為觸發(fā)所需的同步信號(hào)的輸入市電同步信號(hào)電路；
[0028]用于產(chǎn)生觸發(fā)可控硅所需的脈沖串的高頻方波信號(hào)電路；
[0029]用于產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓的基準(zhǔn)電源電路；
[0030]用于對(duì)直流系統(tǒng)輸出電壓進(jìn)行采集并濾波，產(chǎn)生輸出電壓采樣值的輸出電壓采樣電路；
[0031]用于將所述輸出電壓采樣值與所述基準(zhǔn)電壓比較，產(chǎn)生電壓控制信號(hào)，并將所述電壓控制信號(hào)疊加在所述脈沖串上，形成可控硅觸發(fā)角，再與輸入市電同步信號(hào)比較，形成觸發(fā)脈沖的穩(wěn)壓控制電路；
[0032]所述觸發(fā)脈沖也即控制電路的輸出。
[0033]圖1為為輸入市電同步信號(hào)電路示意圖，其中1，2，3為輸入市電電壓。VF1A，VF1B ；VF2A，VF2B ;VF3A，VF3B分別為經(jīng)過電阻(R*2)衰減后的第一、第二、第三相電壓，R為365K。以 V2UV12 為例，U2B、R8，R23，R10，Rl，R24，R105 構(gòu)成差動(dòng)放大電路；
[0034]V21 = (VF2A-VF1A) *R24/(R8 + R23 + 365K*2) = (VF2A-VF1 A) * 1 OK/(100K+27.4K+365K*2) = (VF2A-VF1A)*(10/857.4)
[0035]當(dāng)輸入市電電壓為400V AC 時(shí)，V21 = 400*10/857.4 = 4.66Vac ；
[0036]U2A，R2，R3 構(gòu)成反相比例放大器，V12 = _(R3/R2)*V21 = (VF1A-VF2A)；
[0037]U2D，R26，R100，R101構(gòu)成反相求和電路；其中R26輸入端為V13，R100輸入端為V12 ；
[0038]U2D_P14 = -R101*(V13/R26+V12/R100) = -27.4/100* (V13+V12)
[0039]= -27.4/100*(10/857.4)*(VF1A-VF3A+VF1A-VF2A)
[0040]= -27.4/100*(10/857.4)*(2*VF1A_VF3A_VF2A)
[0041]在三相平衡的情況下，VF1A+VF2A+VF3A = 0 ；
[0042]U2D_P14 = -27.4/100* (10/857.4) *3* (VF1A)，同步于輸入第一相電壓；
[0043]U7B，R77，C57 ;U7C，R79，C64分別為把輸入電壓的正半周和負(fù)半周的同步信號(hào)整形為類鋸齒波的電路。
[0044]圖2為高頻方波信號(hào)電路，U11A(LM339)、R20，R19，R54，C14和D23構(gòu)成方波發(fā)生器。
[0045]上電瞬間，同相輸入端U11A_P5 = (Vp_D23)*(R18/(R18+R54+R20))。反相輸入端U11A_P4 = 0。比較器輸出端U11A_P2輸出高電平，同相輸入端U11A_P5電壓鎖定在VP*(R18/(R18+R54) = 6V上，隨著C14的充電，端電壓上升，當(dāng)高于U11A_P5時(shí)，比較器U11A輸出變?yōu)榈碗娖剑?br>[0046]U11A_P 為 VN*(R18/(R18+R54) = -6V。C14 開始通過 R19，D23，比較器輸出端放電，直至低于同相輸入端-6V時(shí)，輸出再次反轉(zhuǎn)。
[0047]根據(jù)一階電路公式可得:
[0048]6=12+( (-6)-12) *e~ (-Ton/ (R20+R19) *C14) — > Ton = 54.3us
[0049]-6 = (-12) + (6-(-12))*e~(-Toff/(R19*C14)— > Toff = 24.3us
[0050]式中，Ton為高電平持續(xù)時(shí)間，Toff為低電平持續(xù)時(shí)間。
[0051]頻率f = 1/(54.3+24.3) = 12.7KHz
[0052]占空比=54.3/(54.3+24.3) = 69%0
[0053]圖3所示為基準(zhǔn)電源電路。以TL431CLP芯片為核心，外圍電路輔以支持。R157為電位器，可通過調(diào)節(jié)R157對(duì)VR值進(jìn)行調(diào)節(jié)，VR值即基準(zhǔn)電壓值。
[0054]圖4為輸出電壓采樣電路。VUR_，VUR+為整流輸出電壓(Ubat)的正負(fù)電壓信號(hào)。U10C，R152，R153，R154，R155，R156，R122 組成差分放大電路。
[0055]U10C_P8 = 0.009*Ubat (當(dāng) Ubat = 400VDC 時(shí)，U10C_P8 = 3.62Vdc)。
[0056]R129，R131，R133，C78，C79，C80構(gòu)成帶阻濾波器；衰減中心頻率約為300Hz，用于濾除五次諧波。
[0057]U10A構(gòu)成電壓跟隨器，增強(qiáng)后端的帶負(fù)載能力。
[0058]圖5為穩(wěn)壓控制電路，U10B，R142，R143，VR構(gòu)成比較器，反相輸入端U10B_P6輸入為給定電壓值；同相輸入端U10B_P5為整流輸出電壓檢測(cè)值，當(dāng)P5 > P6時(shí)，輸出高電平，疊加在VC上，把高頻信號(hào)電位抬高，從而減少導(dǎo)通角，降低整流電壓值，形成負(fù)反饋，起穩(wěn)定整流輸出電壓的作用。不同的給定值，對(duì)應(yīng)不同的輸出電壓值?？筛鶕?jù)實(shí)際情況調(diào)整，如圖6所示。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種模擬式直流電源控制電路，其特征在于，包括: 用于將市電轉(zhuǎn)換為觸發(fā)所需的同步信號(hào)的輸入市電同步信號(hào)電路； 用于產(chǎn)生觸發(fā)可控硅所需的脈沖串的高頻方波信號(hào)電路； 用于產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓的基準(zhǔn)電源電路； 用于對(duì)直流系統(tǒng)輸出電壓進(jìn)行采集并濾波，產(chǎn)生輸出電壓采樣值的輸出電壓采樣電路； 用于將所述輸出電壓采樣值與所述基準(zhǔn)電壓比較，產(chǎn)生電壓控制信號(hào)，并將所述電壓控制信號(hào)疊加在所述脈沖串上，形成可控硅觸發(fā)角，再與輸入市電同步信號(hào)比較，形成觸發(fā)脈沖的穩(wěn)壓控制電路。2.如權(quán)利要求1所述的一種模擬式直流電源控制電路，其特征在于:所述輸入市電同步信號(hào)電路把輸入電壓的正半周和負(fù)半周的信號(hào)整形為類鋸齒波，作為同步信號(hào)提供給觸發(fā)電路使用。3.如權(quán)利要求1所述的一種模擬式直流電源控制電路，其特征在于:所述高頻方波信號(hào)電路通過運(yùn)算放大器電路產(chǎn)生觸發(fā)可控硅所需的脈沖串。4.如權(quán)利要求1所述的一種模擬式直流電源控制電路，其特征在于:所述基準(zhǔn)電源電路采用基準(zhǔn)電源芯片與外圍電路產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓，外圍電路中含有用于對(duì)基準(zhǔn)電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)的電位器。5.如權(quán)利要求1或4所述的一種模擬式直流電源控制電路，其特征在于:所述基準(zhǔn)電壓為控制電路的電壓參考值。6.如權(quán)利要求1所述的一種模擬式直流電源控制電路，其特征在于:所述輸出電壓采樣電路使用差分電路對(duì)直流系統(tǒng)輸出電壓進(jìn)行采集，采集的電壓經(jīng)過濾波后供控制電路使用。7.如權(quán)利要求1所述的一種模擬式直流電源控制電路，其特征在于:所述穩(wěn)壓控制電路為一包含運(yùn)算放大器的負(fù)反饋電路，其輸入為所述基準(zhǔn)電壓與輸出電壓采樣值，經(jīng)過負(fù)反饋電路后將所述基準(zhǔn)電壓與輸出電壓采樣值的差值輸出，與所述高頻方波信號(hào)電路產(chǎn)生的脈沖串疊加，然后與輸入市電同步信號(hào)比較，形成觸發(fā)脈沖。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種模擬式直流電源控制電路，包括：用于將市電轉(zhuǎn)換為觸發(fā)所需的同步信號(hào)的輸入市電同步信號(hào)電路；用于產(chǎn)生觸發(fā)可控硅所需的脈沖串的高頻方波信號(hào)電路；用于產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓的基準(zhǔn)電源電路；用于對(duì)直流系統(tǒng)輸出電壓進(jìn)行采集并濾波，產(chǎn)生輸出電壓采樣值的輸出電壓采樣電路；用于將所述輸出電壓采樣值與所述基準(zhǔn)電壓比較，產(chǎn)生電壓控制信號(hào)，并將所述電壓控制信號(hào)疊加在所述脈沖串上，形成可控硅觸發(fā)角，再與輸入市電同步信號(hào)比較，形成觸發(fā)脈沖的穩(wěn)壓控制電路。本發(fā)明提供的模擬式直流電源控制電路克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，能夠?yàn)楹穗姀S直流系統(tǒng)提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使其直流輸出能夠按照設(shè)定值輸出，且成本較低，適合大范圍推廣應(yīng)用。
【IPC分類】H02M7/155
【公開號(hào)】CN105429485
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510953620
【發(fā)明人】柳毅, 俞高偉, 劉平, 郭賀, 胡子?jì)? 浦曉君
【申請(qǐng)人】上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計(jì)研究院, 深圳科士達(dá)科技股份有限公司, 上?？七_(dá)機(jī)電控制有限公司
【公開日】2016年3月23日
【申請(qǐng)日】2015年12月17日