[發明專利]交流可調電力測量專用電源及其控制方法

有效

• 申請號: 201110281075.8
• 申請日: 2011-09-20
• 公開（公告）號: CN102324855A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 馬斌;孫長河;王競翔;蔚曉明;朱鈺;趙園;邵寶珠;孫偉華
• 申請（專利權）人: 遼寧省電力有限公司;東北電力科學研究院有限公司;山西省電力公司電力科學研究院;太原山互科技有限公司
• 主分類號: H02M5/293
• 分類號: H02M5/293;H02H7/10
• 代理公司: 上海三和萬國知識產權代理事務所 31230
• 代理人: 劉立平

技術領域

本發明涉及一種應用有控制極的半導體器件的AC/AC電源變換裝置，尤其涉及一種微處理器控制的為便攜式電力電子測量儀器提供線性可調的正弦交流電壓及電流的電源變換裝置。

背景技術

電力測量要模擬供電及用電現場的運行條件，往往要在其測量儀器上提供線性可調的正弦交流電壓及電流?，F有的AC/DC/DC/AC方式通常需要使用變壓器，而且變壓器的容量必須滿足輸出功率的要求，電力測量設備的電源通常需要3-10kw的輸出功率，能夠滿足3-10kw的輸出功率要求的變壓器不但重量很大的，而且制造變壓器需要消耗大量有色金屬和電工鋼，其制造成本也很高。采用AC/AC變換裝置實現升壓或降壓調壓是一種常用的方法。中國發明專利“雙buck/boost雙向交流斬波器”(中國發明專利號ZL200610096870.9發明專利公開號CN1967993)公開了一種雙buck/boost雙向交流斬波器，包括由一端接地的濾波電容與交流正弦電壓電源并聯構成的電源電路還包括第一buck/boost電路和第二buck/boost電路，該發明解決了電流換向問題，可實現降壓或者升壓AC/AC變換。但是，由于該發明的技術方案是通過將兩個DC/DC基本拓撲(buck/boost電路)進行并聯得到的，受buck/boost電路結構的影響，其電路結構，尤其是其控制電路比較復雜。

發明內容

本發明的目的是要提供一種微處理器控制的簡單可靠的交流可調電力測量專用電源，以新的簡單可靠的電路結構解決AC/AC電源變換的技術問題，為電力測量儀器提供的輸出穩定的可調正弦電壓及電流。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是：

一種交流可調電力測量專用電源，包括開關換流單元、輸入采樣單元、輸出采樣單元、控制單元和驅動單元，所述的開關換流單元連接在交流電源和交流負載之間。所述的開關換流單元采用4個具有控制極的開關器件和4個二極管，組成包含鏡像橋臂的類Buck-Boost電路；所述Buck-Boost電路的開關器件共用一組濾波電感和濾波電容。4個二極管的陽極和陰極分別反向并聯到第一至第四4個開關器件的陰極和陽極；第一開關器件和第二開關器件的陽極構成開關換流單元的輸入端，分別連接到輸入交流電源的兩端；第三開關器件和第四開關器件的陰極分別連接到濾波電容的兩端，構成開關換流單元的輸出端，分別連接到輸出交流負載的兩端；第一開關器件的陰極連接到第三開關器件的陽極和濾波電感元件的一端，第二開關器件的陰極連接到第四開關器件的陽極和濾波電感元件的另一端。所述開關換流單元通過所述輸入采樣單元和輸出采樣單元連接到與所述的控制單元；所述控制單元通過所述的驅動單元連接到所述4個開關器件的控制極。

本發明的交流可調電力測量專用電源的一種較佳的技術方案是所述控制單元采用微處理器程序控制單元，包括執行控制程序的微處理器、存儲數據和控制程序的存儲器、IO接口電路、AD轉換器和PWM輸出單元；所述控制單元的輸入端包括數字信號輸入端和模擬信號輸入端，所述數字信號輸入端通過IO接口電路連接到微處理器，所述模擬信號輸入端通過AD轉換器連接到微處理器，其中至少有一個模擬信號輸入端連接有輸出電壓調節元件；所述PWM輸出單元至少包含4路PWM模塊，微處理器通過PWM模塊連接所述的驅動單元。

本發明的交流可調電力測量專用電源的一種更好的技術方案是所述輸出采樣單元包括電壓采樣電路和電壓過零檢測電路；電壓采樣電路的輸入端連接在所述開關換流單元的輸出端，電壓采樣電路的輸出端連接到所述控制單元的模擬信號輸入端；開關換流單元的輸出端通過電壓過零檢測電路連接到所述控制單元的數字信號輸入端。

本發明的交流可調電力測量專用電源的另一種更好的技術方案是所述電流采樣單元包括電流采樣電路和電流過零檢測電路；電流采樣電路串聯在所述開關換流單元的輸入端，電流采樣電路的輸出端通過電流過零檢測電路連接到所述控制單元的數字信號輸入端。

本發明的交流可調電力測量專用電源的一種經過改進的技術方案是所述電壓過零檢測電路和電流過零檢測電路的輸出端連接到所述微處理器的外部信號捕獲輸入端，微處理器利用上升/下降沿捕獲判斷電壓和電流的相位。

本發明的交流可調電力測量專用電源的進一步改進的技術方案是所述驅動單元包含高壓側懸浮驅動電路和光耦元件，所述控制單元的輸出端通過光耦元件和高壓側懸浮驅動電路兩級隔離后連接到所述開關器件的控制極。

本發明的另一個目的是要提供用于上述交流可調電力測量專用電源的微處理器程序控制方法，解決AC/AC電源變換器開關器件換流控制電路復雜的技術問題。