[發明專利]一種高穩定度直流電流源及控制系統

有效

• 申請號: 202110664930.7
• 申請日: 2021-06-16
• 公開（公告）號: CN113359920B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 潘峰;招景明;馮浩洋;楊雨瑤;祁舒喆;李金莉
• 申請（專利權）人: 廣東電網有限責任公司;廣東電網有限責任公司計量中心
• 主分類號: G05F1/56
• 分類號: G05F1/56
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 陳旭紅;鐘文瀚

本發明提供一種高穩定度直流電流源及控制系統，直流電流源包括數字外環控制和模擬內環控制兩個部分，加上獨立的輔助電源穩定度調整控制環路，保證了直流電源的穩定度；數字外環由高性能嵌入式控制器與AD/DA器件構成智能控制環路，快速調節電流穩態輸出；模擬內環由硬件PI調節器構成電流串聯負反饋電路，抑制干擾并提高輸出電流精度。輔助電源輸出電壓自動補償系統可消除壓控恒流源輸出電流的漂移。直流電流源輸出采用直流穩壓擴流電路及功率放大電路實現滿足要求的大功率輸出。該電流源輸出穩定度可達到50ppm/min，輸出達到10A，帶負載能力強，適合于檢定直流校驗儀等要求高穩定性直流電流源的場合。

技術領域

本發明涉及電子技術領域，特別是涉及一種高穩定度直流電流源及控制系統。

背景技術

直流電流源作為直流電源的一個分支，用于提供穩定可靠的直流負載電流，被廣泛地應用在工程技術、科研部門和計量檢測中，具有很強的實用價值。高性能直流電源是直流互感器校驗儀溯源的核心組件，需要滿足精度高、穩定度高及紋波系數小等要求；目前國內外已有各種型號的直流電源，但在直流校驗儀溯源領域中對直流電源的穩定度和可靠性提出越來越高的要求，目前高穩定度直流電源多為國外壟斷，價格高昂，國內外在商用恒流源還存在各種應用方面的問題，在輸出電流范圍、長期穩定性以及紋波系數等方面很難全面滿足直流校驗儀的溯源要求。本發明主要解決國產直流電流源的穩定度不足以及國外同類產品價格過高的問題，提出一種穩定性優于50ppm/min、輸出電流達10A的應用于直流校驗儀整體校準的直流電流源解決方案。

高精度程控直流源在直流電源市場的占有率逐步提升，國內廠商生產的直流電流源一般輸出范圍窄、穩定度較差，主要適用于一些要求不高的用戶，難以滿足直流校驗儀整體檢定系統的電源穩定性以及輸出范圍要求。高穩定度的國外高端直流電源，價格昂貴，性價比不高，不適于國內的普及使用。比如，意大利都靈理工大學提出過一種用于高場銫頻率標準磁體系統的10A恒流源，其穩定度僅達到10-4/min量級；韓國標準與科學研究院提出過一種基于核磁共振原理的直流恒流源，該恒流源用于低場質子旋磁比測量系統，雖然其穩定度達到10ppm/min，但輸出電流最大僅為1A，并且造價十分昂貴。

發明內容

基于上述原因，本發明提出一種高穩定度直流電流源及控制系統。以解決國產直流電流源的穩定度不足以及國外同類產品價格過高的問題。特別是設計一款穩定度優于50ppm/min，輸出電流達到10A、且價格合適的直流電流源，可以大大降低值直流校驗儀整體檢定裝置后續數據采樣和同步處理要求，從而簡化直流校驗儀整體檢定裝置的復雜程度。

本發明第一方面提供一種高穩定度直流電流源，包括：輔助電源模塊、數字外循環模塊及模擬內循環控制模塊；所述輔助電源模塊分別與所述數字外循環模塊及所述模擬內循環控制模塊電連接；所述數字外循環模塊與所述模擬內循環控制模塊電連接；

所述輔助電源模塊包括：穩壓擴流電路及調整管壓降控制電路；所述穩壓擴流電路與所述調整管壓降控制電路電連接；

所述數字外循環模塊包括：通信接口、嵌入式處理器、數模轉換電路及模數轉換電路；所述通信接口與所述嵌入式處理器電連接，所述嵌入式處理器與所述模數轉換電路連接，所述模數轉換電路與所述嵌入式處理器連接；所述調整管壓降控制電路與所述嵌入式處理器電連接；

所述模擬內循環控制模塊包括：量程切換電路、V/I轉換電路、功率輸出電路及調理電路；所述數模轉換電路與所述量程切換電路電連接，所述量程切換電路與所述V/I轉換電路電連接，所述V/I轉換電路與所述功率輸出電路及調理電路電連接，所述功率輸出電路及調理電路與所述調理電路電連接；所述調整管壓降控制電路與所述量程切換電路電連接。

進一步地，所述輔助電源模塊包括：

所述輔助電源模塊，用于將220V交流電壓通過整流、濾波及穩壓后為所述高穩定度直流電流源提供穩定的電壓。