專利名稱：低電壓大電流諧波源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種低電壓大電流諧波源，屬于電流型諧波源，特別是用于新穎框架 式或智能斷路器在出廠檢驗(yàn)過程中進(jìn)行諧波測試用的試驗(yàn)設(shè)備。
背景技術(shù)：
新穎框架式斷路器屬于低壓電器，是一種大電流分?jǐn)嘣O(shè)備，在出廠檢驗(yàn)過程中需要對 諧波指標(biāo)進(jìn)行測試，測試時(shí)框架式斷路器作為負(fù)載且處于合閘(短路)狀態(tài)直接與測試源 連接，因此，要求能提供一種含有豐富諧波分量的低電壓大電流作為測試源，屬于一種電 流型諧波源。經(jīng)檢索目前的大功率諧波源或發(fā)生器專利情況l.如2007年1月11日申請 的專利申請?zhí)枮?00710017221. X，名稱為"基于疊加原理的大功率測試用可編程諧波電壓 源"和2007年5月1日申請的專利號為200720147581. 7，名稱為"可控型無功及諧波發(fā) 生器電路"，①都屬于電壓型諧波源，主要用于電網(wǎng)中的電能質(zhì)量分析和檢測電壓質(zhì)量補(bǔ) 償裝置的性能，②由于它是高電壓輸出不能用于負(fù)載短路狀態(tài)時(shí)的測試，③未見產(chǎn)用諧振 方式來提升諧波幅值，④逆變器的結(jié)構(gòu)形式和控制都比較復(fù)雜；2.如1997年5月5日申 請的專利號為97190494. 4，名稱為"用以處理信號的電路,聲頻系統(tǒng)和方法，和一種諧波發(fā) 生器"和2008年3月21日申請的專利號為200820033446. 4,名稱為"諧波發(fā)生器"都屬 于小信號諧波發(fā)生器，不能用于框架式斷路器的測試；3.常用的大功率低電壓大電流諧波 發(fā)生器諧波源一般通過可控硅對正弦波進(jìn)行截波獲取諧波，作為框架式斷路器檢驗(yàn)時(shí)的測 試源，這種方法比較簡單，也未產(chǎn)用諧振方式來提升諧波幅值，產(chǎn)生諧波分量較小，僅能 用于傳統(tǒng)斷路器中3次 9次諧波測試。新穎型的框架式斷路器的諧波測試范圍為3次 31次，因此，無論是上述大功率諧波源或發(fā)生器或小信號諧波發(fā)生器還是采用可控硅對正 弦波進(jìn)行截波獲取諧波的方法，都難于滿足這種新穎框架式斷路器的諧波測試。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種低電壓大電流諧波源，能產(chǎn)生3次 31次諧波，輸出的 諧波頻率高、幅值大且可調(diào)，能滿足各種規(guī)格框架式斷路器的諧波測試。本實(shí)用新型的目的是這樣來達(dá)到的， 一種低電壓大電流諧波源，包括與電源相線u和
零線N連接的自耦調(diào)壓器TBI;混合開關(guān)電路的輸入端Kl與自耦調(diào)壓器TBI的調(diào)節(jié)端P 連接；諧振選擇電路的S1端與混合開關(guān)電路的輸出端K2連接，諧振選擇電路的S2端與 自耦調(diào)壓器TBI的公共端和零線N連接；升流變壓器TB2初級線圈的一端與諧振選擇電 路的SI端和混合開關(guān)電路的輸出端K2連接，升流變壓器TB2初級線圈的另一端與零線 N連接，升流變壓器TB2次級線圈的a、 b端與被測物連接；IGBT觸發(fā)電路與混合開關(guān) 電路連接。
本實(shí)用新型所述的升流變壓器TB2的次級線圈上連接電流互感器TA1，電流互感器 TA1與變換器連接，變換器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接。
本實(shí)用新型所述的混合開關(guān)電路由第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3、 第四二極管D4、大功率IGBT管Tl、壓織電阻RV1和第一電阻Rl組成，第一二極管 Dl的陽極和第二二極管D2的陰極與混合開關(guān)電路的輸入端Kl連接，第一二極管Dl的 陰極與大功率IGBT管Tl的漏極D、壓敏電阻RV1的一端和第三二極管D3的陰極連接， 第二二極管D2的陽極與大功率IGBT管Tl的源極S、第一電阻Rl的一端和第四二極管 D4的陽極連接，第一電阻Rl的另一端和壓敏電阻RV1的另一端連接，第三二極管D3 的陽極和第四二極管D4的陰極與混合開關(guān)電路輸出端K2連接，大功率IGBT管Tl的柵 極G與IGBT觸發(fā)電路連接。
本實(shí)用新型所述的諧振選擇電路由第一電位器RW1、第一電容Cl、第二電容C2、 第三電容C3、第四電容C4和多路選擇開關(guān)SW1組成，第一電位器RW1的一端和調(diào)節(jié) 端連接的SI端與混合開關(guān)電路的輸出端K2和升流變壓器TB2初級線圈的一端連接，第 一電位器RW1的另一端分別與第一電容C1、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4 的一端連接，第一電容C1、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4的另一端分別與多 路選擇開關(guān)SW1的4個(gè)轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)連接，多路選擇開關(guān)SW1的撥動端S2與電源零線N、 自耦調(diào)壓器TBI的公共端和升流變壓器TB2初級線圈的另一端連接。
本實(shí)用新型所述的IGBT觸發(fā)電路由變壓器TB3、全橋QD4、第二電阻R2、第三電 阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第二電位器RW2、第五電容C5、穩(wěn)壓管DW1、第一斯密特觸發(fā)器Ul、第二斯密特觸發(fā)器U2、第一光隔離驅(qū)動器U3、第二光隔離驅(qū)動器 U4組成，變壓器TB3初級線圈的兩端分別與電源相線V和零線N連接，變壓器TB3次 級線圈的兩端與全橋QD4的二交流輸入端連接，全橋QD4直流輸出十端與第二電阻R2 的一端連接，第二電阻R2的另一端與第二電位器RW2的一端連接，第二電位器RW2的 調(diào)節(jié)端與第三電阻R3的一端連接，第三電阻R3的另一端與第四電阻R4的一端、穩(wěn)壓管 DW1的陰極、第一斯密特觸發(fā)器Ul和第二斯密特觸發(fā)器U2的輸入端連接，第四電阻 R4的另一端與第五電容C5的一端連接，全橋QD4的直流輸出一端、第二電位器RW2 的另一端、第五電容C5的另一端和穩(wěn)壓管DW1的陽極接地，第一斯密特觸發(fā)器Ul和第 二斯密特觸發(fā)器U2的輸出端與第二光隔離驅(qū)動器U4的3端連接，第二光隔離驅(qū)動器U4 的2端與第一光隔離驅(qū)動器U3的3端連接，第一光隔離驅(qū)動器U3的2端與第五電阻R5 的一端連接，第五電阻R5的另一端接直流電源+12，第一光隔離驅(qū)動器U3的8端和第二 光隔離驅(qū)動器U4的8端接直流電源+15V，第一光隔離驅(qū)動器械U3的5端和第二光隔離 驅(qū)動器U4的5端接直流電源一15V，第一光隔離驅(qū)動器U3的6、 7端和第二光隔離驅(qū)動 器U4的6、 7端與第六電阻R6的一端連接，第六電阻R6的另一端與混合開關(guān)電路中大 功率IGBT管Tl的柵極G連接。
本實(shí)用新型的一種低電壓大電流諧波源，其輸入端連接在三相電源的U相上，而IGBT 觸發(fā)電路的輸入端連接在三相電源的V相上，U相與V相差120°相位角，IGBT觸發(fā)電路 中的固定移相電路超前移相30°角，這樣使IGBT觸發(fā)電路產(chǎn)生的觸發(fā)波形與低電壓大電 流諧波發(fā)生器主電路電壓波形相差90°，有利于產(chǎn)生豐富的諧波(3次 31次)分量；諧波 選擇電路與升流變壓器TB2的初級線圈構(gòu)成RLC并聯(lián)諧振回路，改變諧振回路第一電位 器RW1的阻值和第一電容C1、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4的參數(shù)、可調(diào) 節(jié)諧振頻率，使諧振點(diǎn)的電壓幅值得到了很大的提升；TB2采用降壓變壓器，帶負(fù)載能力 強(qiáng)，在短時(shí)工作時(shí)其帶負(fù)載能力可達(dá)到額定電流的2 3倍。 附圖
及圖面說明
圖l為本實(shí)用新型的原理框圖。
圖2為本實(shí)用新型的混合開關(guān)電路原理圖。圖3為本實(shí)用新型的諧振頻率選擇電路原理圖。 圖4為本實(shí)用新型的IGBT觸發(fā)電路原理圖。
具體實(shí)施方式

參見圖l， 一種低電壓大電流諧波源包括自耦調(diào)壓器TB1、混合開關(guān)電路、IGBT觸 發(fā)電路、諧振頻率選擇電路、升流變壓器TB2、電流互感器TA1和變換器。三相電源的U 相220V電壓連接到自耦調(diào)壓器的輸入端，自耦調(diào)壓器次級線圈調(diào)節(jié)端P的輸出電壓接至 混合開關(guān)的K1端，混合開關(guān)電路G端與IGBT觸發(fā)電路連接，其輸出K2端與諧振選擇 電路的Sl端和升流變壓器TB2初級線圈的一端連接，諧振選擇電路的另一端S2與升流 變壓器TB2初級線圈的另一端和自耦調(diào)壓器TBI的公共端連接，升流變壓器TB2次級線 圈的a、 b端與被測物連接，電流互感器TA1檢測大諧波電流經(jīng)變換器形成0 5V的直流 電壓信號提供給數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。被測物可以是框架式斷路器和智能斷路器。變換器采用綿 陽維搏電子責(zé)任有限公司生產(chǎn)的型號為WB21411U27的變換器。
參見圖2，混合開關(guān)電路，大功率IGBT管Tl控制由第一二極管Dl、第二二極管 D2、第三二極管D3、第四二極管D4組成的全橋工作，壓敏電阻RV1與第一電阻R1串 聯(lián)連接并和大功率IGBT管Tl的漏極D端和源極S端并聯(lián)連接來抑制瞬變電壓,在IGBT 觸發(fā)電路控制下，使得混合開關(guān)電路的輸出端K2輸出的電壓波形中含有豐富的諧波且可 調(diào)。
參見圖3，諧振頻率選擇電路中的第一電位器RW1的另一端分別與第一電容C1、第 二電容C2、第三電容C3、第四電容C4的一端連接，第一電容C1、第二電容C2、第三 電容C3、第四電容C4的另一端分別與多路選擇開關(guān)SW1的4個(gè)轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)連接，第一電 位器RW1的一端和調(diào)節(jié)端連接的Sl端與混合開關(guān)的輸出端K2和升流變壓器TB2初級 線圈的一端連接，多路轉(zhuǎn)換開關(guān)SW1的S2端與升流變壓器TB2初級線圈的另一端和自 耦調(diào)壓器TB1的公共端連接，由諧振頻率選擇電路和升流變壓器TB2初級線圈組成RLC 諧振電路，調(diào)節(jié)第一電位器RW1和多路轉(zhuǎn)換開關(guān)SW1的位置來切換電容而改變諧振回路 參數(shù)，從而調(diào)節(jié)諧振頻率，提升諧波幅值。
參見圖4， IGBT觸發(fā)電路由降壓整流電路、取樣移相電路、第一斯密特觸發(fā)器m和第二斯密特觸發(fā)器U2、光隔離驅(qū)動電路組成。由變壓器TB3和全橋QD4組成降壓整流 電路，由第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電容C5、第二電位器RW2和 穩(wěn)壓管DW1組成取樣移相電路，由第一光隔離驅(qū)動器U3、第二光隔離驅(qū)動器U4和第五 電阻R5組成光隔離驅(qū)動電路。三相電源的V相220V電壓與變壓器TB3的初級線圈連接， 經(jīng)降壓后變壓器TB3的次級線圈與全橋QD4的交流端連接、全橋QD4的直流輸出端與取 樣移相電路連接；從取樣移相電路的第二電位器RW2的調(diào)節(jié)端輸出采樣信號并與第三電 阻R3的一端連接，經(jīng)第三電阻R3、第四電阻R4、第五電容C5移相電路移相后送入第 一斯密特觸發(fā)器Ul和第二斯密特觸發(fā)器U2的輸入端，穩(wěn)壓管DW1起到限幅保護(hù)作用； 由第一斯密特觸發(fā)器Ul和第二斯密特觸發(fā)器U2的輸出端連接光隔離驅(qū)動電路的輸入； 光隔離驅(qū)動電路中的第五電阻R5為輸入限流電阻，光隔離驅(qū)動電路輸出端經(jīng)第六電阻R6 與大功率IGBT管T1的柵極G端連接，實(shí)現(xiàn)控制混合開關(guān)電路工作，產(chǎn)生諧波。第一光 隔離驅(qū)動器U3和第二光隔離驅(qū)動器U4均采用TLP250型光隔離驅(qū)動器。
整個(gè)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)采用LabVIEW軟件編程，在上位機(jī)的控制下進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采 集、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)快速測量，并采用MODBUS通信方式與框架式斷路器的控制器 進(jìn)行數(shù)據(jù)比對，校驗(yàn)測量正確性。
權(quán)利要求1、一種低電壓大電流諧波源，其特征在于它包括與電源相線(U)和零線(N)連接的自耦調(diào)壓器(TB1)；混合開關(guān)電路的輸入端(K1)與自耦調(diào)壓器(TB1)的調(diào)節(jié)端(P)連接；諧振選擇電路的(S1)端與混合開關(guān)電路的輸出端(K2)連接，諧振選擇電路的(S2)端與自耦調(diào)壓器(TB1)的公共端和零線(N)連接；升流變壓器(TB2)初級線圈的一端與諧振選擇電路的(S1)端和混合開關(guān)電路的輸出端(K2)連接，升流變壓器(TB2)初級線圈的另一端與零線(N)連接，升流變壓器(TB2)次級線圈的(a、b)端與被測物連接；IGBT觸發(fā)電路與混合開關(guān)電路連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低電壓大電流諧波源，其特征在于所述的升流變壓器(TB2) 的次級線圈上連接電流互感器(TA1)，電流互感器(TA1)與變換器連接，變換器與數(shù)據(jù)采 集系統(tǒng)連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的低電壓大電流諧波源，其特征在于所述的混合開關(guān)電路由 第一二極管(D1)、第二二極管(D2)、第三二極管(D3)、第四二極管(D4)、大功率IGBT管 (Tl)、壓敏電阻(RV1)和第一電阻(R1)組成，第一二極管(D1)的陽極和第二二極管(D2)的 陰極與混合開關(guān)電路的輸入端(K1)連接，第一二極管(D1)的陰極與大功率IGBT管(T1) 的漏極(D)、壓敏電阻(RV1)的一端和第三二極管(D3)的陰極連接，第二二極管(D2)的陽極 與大功率IGBT管(T1)的源極(S)、第一電阻(R1)的一端和第四二極管(D4)的陽極連接，第 一電阻(R1)的另一端和壓敏電阻(RV1)的另一端連接，第三二極管(D3)的陽極和第四二極 管(D4)的陰極與混合開關(guān)電路輸出端(K2)連接，大功率IGBT管(T1)的柵極(G)與IGBT 觸發(fā)電路連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的低電壓大電流諧波源，其特征在于所述的諧振選擇電路由 第一電位器(RW1)、第一電容(C1)、第二電容(C2)、第三電容(C3)、第四電容(C4)和多路 選擇開關(guān)(SW1)組成，第一電位器(RW1)的一端和調(diào)節(jié)端連接的(S1)端與混合開關(guān)電路的 輸出端(K2)和升流變壓器(TB2)初級線圈的一端連接，第一電位器(RW1)的另一端分別與 第一電容(C1)、第二電容(C2)、第三電容(C3)、第四電容(C4)的一端連接，第一電容(C1)、 第二電容(C2)、第三電容(C3)、第四電容(C4)的另一端分別與多路選擇開關(guān)(SW1)的4個(gè)轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)連接，多路選擇開關(guān)(SW1)的撥動端(S"與電源零線(N)、自耦調(diào)壓器(TB1)的公 共端和升流變壓器(TB2)初級線圈的另一端連接。
5、根據(jù)權(quán)利要求l所述的低電壓大電流諧波源，其特征在于所述的IGBT觸發(fā)電路 由變壓器(TB3)、全橋(QD4)、第二電阻(R2)、第三電阻(R3)、第四電阻(R4)、第五電阻(R5)、 第二電位器(RW2)、第五電容(C5)、穩(wěn)壓管(DW1)、第一斯密特觸發(fā)器(U1)、第二斯密特 觸發(fā)器(U2)、第一光隔離驅(qū)動器(U3)、第二光隔離驅(qū)動器(U4)組成，變壓器(TB3)初級線 圈的兩端分別與電源相線(V)和零線(N)連接，變壓器(TB3)次級線圈的兩端與全橋(QD4) 的二交流輸入端連接，全橋(QD4)直流輸出十端與第二電阻(R2)的一端連接，第二電阻(R2) 的另一端與第二電位器(RW2)的一端連接，第二電位器(RW2)的調(diào)節(jié)端與第三電阻(R3) 的一端連接，第三電阻(R3)的另一端與第四電阻(R4)的一端、穩(wěn)壓管(DW1)的陰極、第一 斯密特觸發(fā)器(U1)和第二斯密特觸發(fā)器(U2)的輸入端連接，第四電阻(R4)的另一端與第五 電容(C5)的一端連接，全橋(QD4)的直流輸出—端、第二電位器(RW"的另一端、第五電 容(C5)的另一端和穩(wěn)壓管(DW1)的陽極接地，第一斯密特觸發(fā)器(U1)和第二斯密特觸發(fā)器 (U2)的輸出端與第二光隔離驅(qū)動器(U4)的3端連接，第二光隔離驅(qū)動器(U4)的2端與第一 光隔離驅(qū)動器(U3)的3端連接，第一光隔離驅(qū)動器(U3)的2端與第五電阻(R5)的一端連接， 第五電阻(R5)的另一端接直流電源+12，第一光隔離驅(qū)動器(U3)的8端和第二光隔離驅(qū)動 器(U4)的8端接直流電源+15V，第一光隔離驅(qū)動器械(U3)的5端和第二光隔離驅(qū)動器(U4) 的5端接直流電源一15V，第一光隔離驅(qū)動器(U3)的6、7端和第二光隔離驅(qū)動器(U4)的6、 7端與第六電阻(R6)的一端連接，第六電阻(R6)的另一端與混合開關(guān)電路中大功率IGBT 管(T1)的柵極(G)連接。
專利摘要一種低電壓大電流諧波源，屬于電流型諧波源。包括與電源相線U和零線N連接的自耦調(diào)壓器TB1；混合開關(guān)電路的輸入端K1與自耦調(diào)壓器TB1的調(diào)節(jié)端P連接；諧振選擇電路的S1端與混合開關(guān)電路的輸出端K2連接，諧振選擇電路的S2端與自耦調(diào)壓器TB1的公共端和零線N連接；升流變壓器TB2初級線圈的一端與諧振選擇電路的S1端和混合開關(guān)電路的輸出端K2連接，升流變壓器TB2初級線圈的另一端與零線N連接，升流變壓器TB2次級線圈的a、b端與被測物連接；IGBT觸發(fā)電路與混合開關(guān)電路連接。優(yōu)點(diǎn)有利于產(chǎn)生豐富的諧波分量；使諧振點(diǎn)的電壓幅值得到提升；在短時(shí)工作時(shí)其帶負(fù)載能力可達(dá)到額定電流的2～3倍。
文檔編號G01R1/28GK201373889SQ20092004146
公開日2009年12月30日 申請日期2009年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月31日
發(fā)明者涂水林, 啟 謝, 顧啟民 申請人:常熟理工學(xué)院