[實用新型]多路輸出任意波形電流源系統

有效

• 申請號: 201720883216.6
• 申請日: 2017-07-20
• 公開（公告）號: CN207117486U
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發明（設計）人: 程紅麗;徐婧;曹昭祺;田偉明
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M7/5387;G05B19/042
• 代理公司: 西安文盛專利代理有限公司61100
• 代理人: 佘文英

技術領域

本實用新型涉及開關電源技術領域。

背景技術

功率放大器的發展大致分為三代：第一代是線性功放，其優點是易于實現，缺點是系統動態性能差，效率較低。第二代是開關型器件，它提高了電源效率和響應速度，其缺點會產生很大的電磁干擾，同時電流紋波也比線性功放大，且功放多由數個獨立模塊組合構成，不僅體積巨大，而且開發周期長，系統整體可靠性不高。第三代功率放大器均是采用開關型器件和高性能的微處理器，朝著小型化、集成化的方向不斷發展。

功率放大器廣泛應用于通信系統和各種電子設備中,為負載提供足夠大的信號功率。目前,電壓型功率放大器較為普遍。但在某些應用場合,需要能恒定輸出較大電流,以驅動負載的恒流功率放大器。尤其在繼電保護測試設備中，電流功率放大電路的品質對其整體性能有著重要的影響。依據電網保護二次現場情況，測試儀的輸出電流有效值可調范圍要達到0-30A，精度要達到0.1％，輸出頻率可調范圍要達到0-1200Hz，誤差要小于0.001Hz，輸出波形中的諧波含量要少，且要具有一定的負載能力，能夠持續穩定輸出。

目前我國已有的繼電保護測試儀用電流功率放大電路難以同時滿足以上要求，并且高性能產品價格高。因此設計采用ARM/STM32 高性能微控制器，結合硬件電路及各環節控制策略，最大程度來實現各設計要求，并實現兩路同步輸出，紅外遙控遠程操作的目的。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供了一種多路輸出任意波形電流源系統，該系統能夠將小信號轉換成具有兩路失真小、輸出同步的電信號，實現放大、恒流輸出的目的，并對恒流源進行開路保護。

本實用新型的技術方案是：一種多路輸出任意波形電流源系統，包括推挽DC-DC升壓電路、全橋DC-AC逆變電路、輔助電源電路、 ARM控制電路、GPS控制電路、雙極性SPWM電路、PWM比較器 /PI控制器、輸出電流采樣電路和隔離驅動電路，其特征是：推挽 DC-DC升壓電路包括變壓器、升壓電感L1和濾波電容C1；全橋 DC-AC逆變電路包括開關管、二極管D、電阻R、濾波電感L2、濾波電容C2；ARM控制電路包括ARM控制芯片及外圍電路；輸出電流采樣電路包括分壓電阻R2、采樣電阻R3；

系統由12V或24V蓄電池供電，對其進行直流升壓至120V，以此為母線電壓為后級兩路全橋DC-AC逆變電路進行供電，前級采用芯片UC3846芯片控制推挽DC-DC升壓電路進行直流升壓，通過采樣電感電壓U_L1及輸出電壓U_o1進行誤差放大送至PWM比較器，同時又被限流電平進行鉗位，并通過逐個檢測和調節電流脈沖實現控制電源輸出電壓的目的；

全橋DC-AC逆變電路通過雙極性SPWM電路和PI控制器調節得到脈沖信號來控制四個開關管的導通；濾波電感L2、濾波電容C2、電阻R與負載相連；分壓電阻R2與采樣電阻R3并聯后與濾波電容C2串聯，將輸出的電流采樣給ARM控制芯片處理；

ARM控制電路由輔助電源供電，產生的可變占空比脈沖傳給驅動芯片，驅動芯片將驅動信號隔離傳給開關管，控制開關管的導通與關斷，從而控制主路全橋逆變電路輸出電壓，實現電壓控制恒流的目的。

與現有技術相比，本實用新型的優點是：

(1)采用ARM智能控制結合硬件電路，最大程度減少外圍器件和電路。

(2)GPS控制兩路同步輸出。

(3)采用紅外遙控，可進行遠程操作。

(4)采用獨立電源為驅動芯片和控制芯片供電，使供電系統分離與主電路，便于檢修。

(5)通過對輸入電壓、輸出電壓的AD采樣數據代入程序得到的不同占空比脈沖波，智能控制開關管的導通與關斷，減小輸出電壓紋波，提高恒流穩定度。

附圖說明

圖1是本實用新型的整體系統原理圖。

圖2是使用Simulink仿真的輸入100HZ基準時輸出的任意電流波形。

圖3是使用Simulink仿真的輸入500HZ基準時輸出的任意電流波形。

圖4是本實用新型的程序流程圖。

具體實施方式

以下將結合附圖和實例對實用新型的內容做進一步說明。