[實用新型]多路輸出任意波形功率信號源

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201920868030.2
• 申請日: 2019-06-11
• 公開（公告）號: CN209881674U
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發(fā)明（設計）人: 程紅麗;趙月川;賈龍飛;田富濤;石若楠
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387;H02M7/5395;H02M3/156
• 代理公司: 61100 西安文盛專利代理有限公司
• 代理人: 佘文英

本實用新型公開了一種多路輸出任意波形功率信號源，包括控制器、直流輸入、DC/DC升壓電路、全橋逆變電路、LC濾波電路、誤差運算電路、比較電路、驅動電路，控制器提供信號源所需要的各種基準信號；改變控制器輸出的基準信號波形，對不同波形信號進行功率放大。并且調節(jié)控制器輸出的基準信號幅值大小與信號頻率，改變脈沖波形的占空比，實現(xiàn)輸出波形電壓幅值的升降和頻率的改變。所設計的功率信號源在實現(xiàn)對不同波形進行功率放大的同時提高了系統(tǒng)整體的效率。

技術領域

本實用新型涉及逆變電源設計領域，具體來說就是帶有動態(tài)電源，可以輸出任意波形并且進行功率放大的信號源，并具有調幅調頻的功能。

背景技術

傳統(tǒng)的信號源都是采用模擬信號發(fā)生器通過模擬功放生產功率信號，通過RLC振蕩電路產生單一的模擬信號發(fā)生電路，對不同波形信號必須配有相應的RLC振蕩電路，信號源的體積過大不便于攜帶。并且受元器件的限制，其精度差、溫漂大、穩(wěn)定性差，同時參數(shù)更改需要靠元器件的更改來完成十分繁瑣，模擬功放的效率低，最大不超過50％，隨著輸出功率的增加損耗也越來越大，發(fā)熱嚴重，需要配巨大笨重的散熱器，可靠性也隨之降低，但是目前隨著新能源和電力電子技術的發(fā)展，對信號源的要求卻越來越高，例如，用于測試繼電保護裝置性的信號源，需要信號源可以模擬電網(wǎng)線路中出現(xiàn)不同故障時所產生的波形，因此對信號源的功能要求是，可以實現(xiàn)對任意波形進行功率放大、調幅、調頻，配合起來實現(xiàn)對各種故障信號的模擬，并且在實現(xiàn)上述功能時，減少波形畸變，降低THD。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種多路輸出任意波形功率信號源，所設計的功率信號源在實現(xiàn)對不同波形進行功率放大的同時提高了系統(tǒng)整體的效率。

用于實現(xiàn)上述目的的技術方案是：一種多路輸出任意波形功率信號源，其特征是包括控制器、直流輸入、DC/DC升壓電路、全橋逆變電路、LC濾波電路、誤差運算電路、比較電路、驅動電路，控制器提供信號源所需要的各種基準信號；

主控制器產生三種不同的交流基準信號、載波信號、兩路互補的開關信號，以及和三種交流基準波形峰值大小相等的直流基準信號，并且具有調節(jié)基準波形信號頻率、幅值的功能；

36V蓄電池作為直流輸入分別給設計參數(shù)相同的DC/DC升壓電路進行升壓，提供后級全橋逆變電路所需要的母線電壓；

DC-DC升壓電路，為三路全橋逆變電路提供母線電壓；

主控制器產生的直流基準信號分別送入DC/DC升壓電路，DC/DC升壓電路通過改變占空比，調節(jié)全橋逆變電路所需要的母線電壓；主控制器產生的交流基準信號分別送入誤差運算電路，與LC濾波電路輸出電壓采樣出來的交流信號進行誤差運算，輸出一個與采樣信號和基準信號相同的誤差信號，再將輸出的誤差信號與主控制器產生的載波信號送入比較電路進行比較，形成單極性SPWM調制方式；

使用運算放大器LM358與電阻、電容組成PID控制電路，用來處理誤差信號，并對產生的誤差信號與載波信號經(jīng)過比較器進行比較產生脈寬不同的PWM控制信號，經(jīng)過驅動電路自舉后控制MOS管的開關狀態(tài)。

其中三種不同的交流基準信號，均由主控制器產生，多路信號同步輸出，減少同步誤差與相位誤差。

其中三種交流基準信號和兩路互補的開關信號頻率相同，均受頻率開關控制。

其中全橋逆變電路的交流基準幅值與DC/DC升壓電路的直流基準電壓呈線性關系，根據(jù)基準交流信號幅值來調節(jié)DC/DC升壓電路的直流基準，使得直流基準電壓始終比交流信號的幅值電壓高10％，從而實現(xiàn)母線電壓始終比輸出電壓幅值高10％，實現(xiàn)母線電壓對輸出電壓幅值的跟蹤，來滿足輸出電壓所需要的母線電壓，并減少能量損耗，提升系統(tǒng)效率。

其中驅動電路，比較電路，誤差運算電路均選用模擬電路進行搭建。

全橋逆變電路的單極性SPWM調制方式以及控制方法如下：