[發明專利]一種三相中頻電源

有效

• 申請號: 200910103974.1
• 申請日: 2009-05-27
• 公開（公告）號: CN101562401A
• 公開（公告）日: 2009-10-21
• 發明（設計）人: 張明宇;邱明伯;劉勝家
• 申請（專利權）人: 重慶華渝電氣儀表總廠
• 主分類號: H02M5/458
• 分類號: H02M5/458;H02M1/44;H02H7/12
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司
• 代理人: 張先蕓;李玉盛

技術領域

本發明涉及一種工業領域使用的中頻電源，具體涉及一種適用于航空航天、交通、科研、軍事通訊、家電電子、汽車制造以及醫療衛生等領域的高穩定三相中頻電源。

背景技術

中頻電源廣泛應用于航空航天、交通、科研、軍事通訊、家電電子、汽車制造以及醫療衛生等領域。目前，廣泛應用于工業領域的中頻電源，很多采用中頻機組的方式，中頻機組，設備龐大，電壓、頻率不穩定，維護因難。而隨著技術的發展和大功率器件的出現，很多中頻電源系統摒棄了傳統的中頻機組，采用先進的大功率器件，以較低的中頻逆變頻率控制開關管，得到中頻電壓。但是，在目前的產品中，傳統的三相中頻電源主要有如下兩種：如圖1所示，一種是采用雙極性晶體管作為調整管，串聯調壓工作方式，采用雙極性晶體管作為主功率管，其存在的缺點是調整管必須工作在線性區，功率損耗過大，控制、驅動復雜，效率不高，波形不佳，頻率不穩定，過載能力差，可靠性差。如圖2所示，是目前使用的另一種三相中頻電源，采用SCR晶閘管作為主功率管，存在的缺點是采用晶閘管控制，存在驅動復雜，效率不高，波形不佳，頻率不穩定，可靠性差等缺陷。而且，以上傳統中頻電源中頻頻率的生成，大部分要依靠RC振蕩器或者L、R、C自諧振振蕩產生，產生的頻率不穩定，而且很容易隨著環境溫度的變化而發生改變。

發明內容

針對現有技術的中頻電源存在的上述不足，本發明的目的是提供一種采用IGBT(Insulated?Gate?Bipolar?Transistor絕緣柵雙極型功率管)高功率器件，并且利用了光電隔離驅動、PWM脈沖調寬和PID閉環調節控制技術設計的一種三相中頻電源。

本發明的目的是這樣實現的：一種三相中頻電源，其主回路從外電網接入三相380V/50Hz的標準電壓；電壓經過三相熔斷器、輸入接觸器、抗電磁干擾濾波器，輸入到工頻變壓器，經隔離降壓后，輸入到三相整流器，經橋式整流后由常K型兩元件Γ型L、C二階低通濾波器濾波，得到主回路的工作直流電壓；將此直流電壓送入三相橋式中頻變換模塊內的IGBT開關管，同時由輔助電源為控制回路供電，生成中頻頻率并產生IGBT脈沖調寬控制信號，驅動IGBT將直流電壓變換為三相中頻電壓，通過輸出中頻變壓器對三相中頻電壓進行隔離、整合和調整，再經二階低通濾波器濾波，得到所需標準三相中頻正弦電壓并輸出。

進一步特征，在控制回路中采用了石英晶體環形振蕩器、數字分頻方法、數字分相方法、PWM脈沖調寬控制方法、PID閉環調節控制方法、光電耦合器以及輸入過、欠壓延時關機及開機自動延時輸出電路。

相對于現有技術，本發明具有以下顯著優點：

1、采用絕緣柵雙極晶體管IGBT作為主功率變換器件，利用IGBT高功率器件組成橋式大功率放大電路，對主回路電壓進行DC/AC變換，具有通斷速度快、輸入阻抗高、驅動電路功率小以及容量大和阻斷電壓高的優點。

2、在主回路中采用抗電磁干擾濾波器將電網對中頻電源的電磁干擾和中頻電源內部對電網的傳導電磁干擾隔離，利用工頻變壓器的磁耦合特性，實現外部供電與電源內部的電氣隔離，利用常K型兩元件Γ型L、C二階低通濾波器對輸入波形進行濾波，提供電源工作主回路電壓，采用中頻變壓器對電源主回路與輸出回路實現磁隔離，采用二階低通濾波器將中頻方波濾成中頻正弦波，通過模塊化設計，使產品的通用性、互換性、可維修性得到加強，提高了電源工作的穩定性、可靠性和抗干擾能力。

3、在控制回路中分別采用石英晶體環形振蕩器、數字分頻方法、數字分相方法、PWM脈沖調寬控制方法、PID閉環調節控制方法、光電耦合器以及輸入過、欠壓延時關機及開機自動延時輸出電路，對電源的保護功能齊全，輸出功率余量很大，輸出電壓可調范圍寬，輸出頻率也可根據需要進行調定，通用性極強，具有高穩定性，功耗小、可靠性高，維護成本低。

附圖說明

圖1是現有串聯調整管型三相中頻電源的電路原理圖；

圖2是現有晶閘管型三相中頻電源的電路原理圖；

圖3是本發明一種三相中頻電源的電路框圖；

圖4是本發明一種三相中頻電源的電路原理圖；

圖5是本發明一種三相中頻電源的控制回路電路框圖；

圖6是本發明一種三相中頻電源的控制回路電路原理圖；

圖7是本發明一種三相中頻電源的石英晶體振蕩器電路原理圖；

圖8是本發明一種三相中頻電源的數字分頻電路原理圖；

圖9是本發明一種三相中頻電源的數字分相電路原理圖；

圖10是本發明一種三相中頻電源的PWM脈沖寬度調節控制電路原理圖；