專利名稱：在一個(gè)工頻周期內(nèi)快速穩(wěn)定交流電流的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在一個(gè)工頻周期內(nèi)快速穩(wěn)定交流電流的裝置，屬于交流穩(wěn)流設(shè)備。
背景技術(shù)：
在用戶用電過(guò)程中電流的有效值和波形和某些預(yù)定指標(biāo)之間發(fā)生了較大的偏差， 因此需要對(duì)電流進(jìn)行穩(wěn)定。目前穩(wěn)定電流有效值一般采用穩(wěn)流器，其一種穩(wěn)流器是用穩(wěn)定 負(fù)載電壓的方法來(lái)穩(wěn)定負(fù)載電流或者在需要穩(wěn)定電流的電路中串入電抗器(俗稱鎮(zhèn)流器) 來(lái)限制和穩(wěn)定負(fù)載電流。前者不能穩(wěn)定由于自熱現(xiàn)象引起的阻抗變化的負(fù)載電流變動(dòng)，后 者不能解決由于電壓緩慢變化而引起的負(fù)載電流變動(dòng)，因此穩(wěn)流效果欠佳。再者負(fù)載特性 五花八門，很難做成規(guī)格系列的產(chǎn)品，因此上述穩(wěn)流器的應(yīng)用受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種在一個(gè)工頻周期內(nèi)快速穩(wěn)定交流電流的
直ο本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案本發(fā)明由電流互感器、第一電流/電壓轉(zhuǎn)換器、標(biāo)準(zhǔn)電流發(fā)生器、第二電流/電壓 轉(zhuǎn)換器、比較器、固定放大器、第一耦合變壓器組成；所述電流互感器的初級(jí)與負(fù)載串聯(lián)，所 述電流互感器的次級(jí)接第一電流/電壓轉(zhuǎn)換器的輸入端，所述第一電流/電壓轉(zhuǎn)換器的輸 出端接所述比較器的一個(gè)輸入端，所述第一電流/電壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓為Uy ；所述標(biāo)準(zhǔn) 電流發(fā)生器的輸出端接所述第二電流/電壓轉(zhuǎn)換器的輸入端，所述第二電流/電壓轉(zhuǎn)換器 的輸出電壓為ux，所述第二電流/電壓轉(zhuǎn)換器的輸出端接所述比較器的另一個(gè)輸入端，所述 比較器的輸出電壓為Uxy ；所述比較器的輸出電壓Uxy與所述第二電流/電壓轉(zhuǎn)換器的輸出 電壓Ux串聯(lián)后接所述固定放大器的輸入端，所述固定放大器的輸出端接所述第一耦合變壓 器的初級(jí)，所述第一耦合變壓器的次級(jí)并聯(lián)在由所述負(fù)載與電流互感器的初級(jí)串聯(lián)組成的 支路的兩端。本發(fā)明的工作原理如下本發(fā)明不需要測(cè)試計(jì)算，而是利用更換人為制作的標(biāo)準(zhǔn)電流與實(shí)際電流分別轉(zhuǎn)換 成電壓后進(jìn)行比較，找出差值再經(jīng)放大器放大到一定功率的形式快速返回原電路，以抵消 偏離電流，從而得到了理想的電流，達(dá)到了穩(wěn)定電流的目的。本發(fā)明的有益效果如下(1)制作的標(biāo)準(zhǔn)電流穩(wěn)定度應(yīng)在500ms以上，對(duì)一個(gè)工頻周期20ms而言，標(biāo)準(zhǔn)電流 是相對(duì)穩(wěn)定的。本發(fā)明對(duì)信號(hào)的處理過(guò)程連續(xù)，整個(gè)處理過(guò)程不超過(guò)1ms，處理速度極快，處 理結(jié)果可滿足工程的需要。(2)本裝置是通過(guò)更換電流的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電流的穩(wěn)定，使負(fù)載上的電流與標(biāo)準(zhǔn) 電流一致，從而達(dá)到負(fù)載電流的穩(wěn)定狀態(tài)。經(jīng)本裝置治理的電流穩(wěn)定度及波形失真度均可 達(dá)到以上。
(3)本裝置應(yīng)用范圍廣，其容量可根據(jù)用戶需要自行選擇，用戶可通過(guò)更換標(biāo)準(zhǔn)來(lái) 適應(yīng)負(fù)載電流的需要。綜上所述，本裝置具有環(huán)保、優(yōu)質(zhì)、高效、快速等特點(diǎn)，具有穩(wěn)定交流電流的作用。


圖1為本發(fā)明的原理框圖。
圖2為電流互感器、第一耦合變壓器的安裝位置示意圖。圖3為本發(fā)明的比較器的電路原理圖。圖4為固定放大器的電路原理圖。在圖1-4中，IC1-IC4的型號(hào)為μ A741，A為三相交流電源的A相，N為三相交流 電源的零線，Ux 為標(biāo)準(zhǔn)電流發(fā)生器產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)電流經(jīng)第二電流/電壓轉(zhuǎn)換器后的電壓(即 第二電流/電壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓)，Uy 為電流互感器采樣的負(fù)載電流經(jīng)第一電流/電壓 轉(zhuǎn)換器后的電壓(即第一電流/電壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓)，Uxy 為比較器的輸出電壓，Uin: 電網(wǎng)供電電壓，Ul 為將負(fù)載偏離電流處理后，再由第一耦合變壓器耦合，進(jìn)而形成與負(fù)載 并聯(lián)的支路上的電壓，IBQ 標(biāo)準(zhǔn)電流發(fā)生器，Ib 標(biāo)準(zhǔn)電流。
具體實(shí)施例方式由圖1-4所示的實(shí)施例可知，它由電流互感器、第一電流/電壓轉(zhuǎn)換器、標(biāo)準(zhǔn)電流 發(fā)生器、第二電流/電壓轉(zhuǎn)換器、比較器、固定放大器、第一耦合變壓器組成；所述電流互感 器的初級(jí)與負(fù)載串聯(lián)，所述電流互感器的次級(jí)接第一電流/電壓轉(zhuǎn)換器的輸入端，所述第 一電流/電壓轉(zhuǎn)換器的輸出端接所述比較器的一個(gè)輸入端，所述第一電流/電壓轉(zhuǎn)換器的 輸出電壓為Uy ；所述標(biāo)準(zhǔn)電流發(fā)生器的輸出端接所述第二電流/電壓轉(zhuǎn)換器的輸入端，所 述第二電流/電壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓為υχ，所述第二電流/電壓轉(zhuǎn)換器的輸出端接所述比 較器的另一個(gè)輸入端，所述比較器的輸出電壓為Uxy ；所述比較器的輸出電壓Uxy與所述第二 電流/電壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓Ux串聯(lián)后接所述固定放大器的輸入端，所述固定放大器的輸 出端接所述第一耦合變壓器的初級(jí)，所述第一耦合變壓器的次級(jí)并聯(lián)在由所述負(fù)載與電流 互感器的初級(jí)串聯(lián)組成的支路的兩端。所述電流互感器為Τ4，電流互感器Τ4的初級(jí)Ll與負(fù)載Z串聯(lián)；所述第一電流/電 壓轉(zhuǎn)換器由電阻R12組成；電阻R12與電流互感器Τ4的次級(jí)L2并聯(lián)后的一端接地，其另一 端為E點(diǎn)；所述第二電流/電壓轉(zhuǎn)換器由電阻Rll組成；電阻Rll與所述標(biāo)準(zhǔn)電流發(fā)生器 IBQ并聯(lián)后的一端接地，其另一端為D點(diǎn)。所述比較器由運(yùn)算放大器IC1、電阻R13-R16組成；運(yùn)算放大器ICl的正向輸入端 3腳經(jīng)電阻R14接所述D點(diǎn)，運(yùn)算放大器ICl的負(fù)向輸入端2腳經(jīng)電阻R13接所述E點(diǎn)，電 阻R15接在運(yùn)算放大器ICl的3腳與地之間，電阻R16接在運(yùn)算放大器ICl的6腳與2腳 之間，運(yùn)算放大器ICl的輸出電壓為Uxy ；所述固定放大器由第一反相電壓放大器、移相器、第二反相電壓放大器、功率放大 器組成；第一反相電壓放大器的輸出端依次經(jīng)移相器、第二反相電壓放大器接功率放大器 的輸入端，所述功率放大器的輸出端接所述第一耦合變壓器Τ6的初級(jí)，第一耦合變壓器Τ6 的初級(jí)的中心抽頭接Veel ；所述第一反相電壓放大器由運(yùn)算放大器IC2、電阻R23-R24、電位器RW1組成；所述比較器的輸出電壓Uxy與所述第二電流/電壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓扎串聯(lián) 后的支路的一端經(jīng)電阻R23接運(yùn)算放大器IC2的負(fù)向輸入端2腳，所述支路的另一端接地； 電阻R24接在運(yùn)算放大器IC2的正向輸入端3腳與地之間，電位器RW1接在運(yùn)算放大器IC2 的6腳與2腳之間；所述移相器由運(yùn)算放大器IC3、電阻R25-R26、電位器RW2、電容C2組成； 運(yùn)算放大器IC3的負(fù)向輸入端2腳經(jīng)電阻R25接運(yùn)算放大器IC2的輸出端6腳，電容C2與 電位器冊(cè)2串聯(lián)后接在運(yùn)算放大器IC2的輸出端6腳與地之間，電位器RW2的一端接地，運(yùn) 算放大器IC3的正向輸入端3腳接電容C2與電位器RW2的節(jié)點(diǎn)；電阻R26接在運(yùn)算放大器 IC3的6腳與2腳之間；所述第二反相電壓放大器由運(yùn)算放大器IC4、電阻R27-R28、電位器 RW3組成； 運(yùn)算放大器IC4的負(fù)向輸入端2腳經(jīng)電阻R27接運(yùn)算放大器IC3的輸出端6腳， 電阻R28接在運(yùn)算放大器IC4的正向輸入端3腳與地之間，電位器RW3接在運(yùn)算放大器IC4 的6腳與2腳之間；所述功率放大器為由晶體管Q1-Q2、第二耦合變壓器T5、電阻R29-R31 組成的推挽放大器，第二耦合變壓器T5的初級(jí)接在運(yùn)算放大器IC4的輸出端6腳與地之 間，第二耦合變壓器T5的次級(jí)分別接晶體管Q1和晶體管Q2的基極，第二耦合變壓器T5次 級(jí)的中心抽頭分別經(jīng)電阻R29和電阻R30接VCCl和地；晶體管Q1和晶體管Q2的發(fā)射極并 聯(lián)后經(jīng)電阻R31接地；晶體管(Q1)和晶體管(Q2)的集電極分別接所述第一耦合變壓器T6 的初級(jí)，所述第一耦合變壓器T6初級(jí)的中心抽頭接V。el，所述第一耦合變壓器T6的次級(jí)與 由負(fù)載Z和電流互感器T4的初級(jí)L1串聯(lián)后組成的支路并聯(lián)。本發(fā)明的工作原理如下如果單相交流電壓加在負(fù)載兩端時(shí)，在負(fù)載中將有交流電流流過(guò)，其大小及波形 與所加電壓和阻抗性質(zhì)有關(guān)，把流過(guò)負(fù)載的電流叫實(shí)際電流Is ；Is由兩部分組成即把供電 電流叫Ig，把U1產(chǎn)生的與Is中變動(dòng)電流相反的電流叫偏離電流IP，IS = Ig+IP ；將偏離電流 Ip經(jīng)本裝置電子處理后變成相應(yīng)的偏離電壓U1，將上述偏離電壓U1加在負(fù)載Z的兩端，此 時(shí)偏離電壓U1為負(fù)載Z提供了一個(gè)與Is變動(dòng)電流相反的電流抵消了負(fù)載電流中電流變化 的部分，從而達(dá)到了負(fù)載電流的穩(wěn)定。具體做法是做一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電流Ib (見圖3)，使Ib = Is，并使Ib與供電電壓頻率相 同，波形穩(wěn)定、相位穩(wěn)定、幅值穩(wěn)定。將此標(biāo)準(zhǔn)電流Ib經(jīng)第二電流/電壓轉(zhuǎn)換器R12轉(zhuǎn)換成 電壓Ux。將13經(jīng)1 1的電流互感器T4采樣后再經(jīng)第一電流/電壓轉(zhuǎn)換器R11轉(zhuǎn)換成電 壓Uy。將扎與化同時(shí)送入比較器(見圖3)，IC1的正向輸入端經(jīng)電阻附4接仏，其負(fù)向輸 入端經(jīng)電阻R13接Uy，比較器輸出的電壓即為偏離電壓Uxy，將、與扎疊加后的結(jié)果作為固 定放大器的輸入信號(hào)(見圖4)。固定放大器的總放大倍數(shù)為a倍，移相角為Y，第一耦合 變壓器T6的變比為1 1。當(dāng)Uxy = 0時(shí)，只剩下Ux。當(dāng)調(diào)整固定放大器放大量為a及移相角為、使固定放 大器的輸出電壓U1與負(fù)載Z的供電電壓Uin完全相同時(shí)即可實(shí)現(xiàn)U1與Uin的并聯(lián)，此時(shí)U1 與uin并聯(lián)同時(shí)為負(fù)載Z供電，但此時(shí)U1不給負(fù)載Z提供電流，就好像電網(wǎng)中的發(fā)電機(jī)剛并 網(wǎng)不發(fā)電一樣。當(dāng)Uxy興0時(shí)，所述輸出電壓U1將做相應(yīng)的變化，U1為負(fù)載提供了一個(gè)與Is變動(dòng) 電流相反的電流從而實(shí)現(xiàn)了負(fù)載電流的穩(wěn)定。本發(fā)明具有如下電流治理功能本裝置起到了穩(wěn)定交流電流的作用當(dāng)負(fù)載電路中只有有功電流時(shí)，做一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電流Ib使其等于實(shí)際電流Is，將標(biāo)準(zhǔn)電流Ib送入第二電流/電壓轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為Ux，再將實(shí) 際電流Is采樣后的電流經(jīng)第一電流/電壓轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成電壓Uy，如圖3所示，將Ux、Uy同時(shí) 送入比較器的輸入端；此時(shí)IC1輸出電壓為Uxy，Uxy與Ux疊加后送入固定放大器的輸入端， 則所述輸出電壓U1作相應(yīng)變化，其結(jié)果導(dǎo)致負(fù)載中的變動(dòng)電流做相反的變化，因此負(fù)載中 的電流得到了穩(wěn)定。起到了交流電流穩(wěn)定器的作用。
權(quán)利要求
一種在一個(gè)工頻周期內(nèi)快速穩(wěn)定交流電流的裝置，其特征在于它由電流互感器、第一電流/電壓轉(zhuǎn)換器、標(biāo)準(zhǔn)電流發(fā)生器、第二電流/電壓轉(zhuǎn)換器、比較器、固定放大器、第一耦合變壓器組成；所述電流互感器的初級(jí)與負(fù)載串聯(lián)，所述電流互感器的次級(jí)接第一電流/電壓轉(zhuǎn)換器的輸入端，所述第一電流/電壓轉(zhuǎn)換器的輸出端接所述比較器的一個(gè)輸入端，所述第一電流/電壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓為(Uy)；所述標(biāo)準(zhǔn)電流發(fā)生器的輸出端接所述第二電流/電壓轉(zhuǎn)換器的輸入端，所述第二電流/電壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓為(Ux)，所述第二電流/電壓轉(zhuǎn)換器的輸出端接所述比較器的另一個(gè)輸入端，所述比較器的輸出電壓為(Uxy)；所述比較器的輸出電壓(Uxy)與所述第二電流/電壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓(Ux)串聯(lián)后接所述固定放大器的輸入端，所述固定放大器的輸出端接所述第一耦合變壓器的初級(jí)，所述第一耦合變壓器的次級(jí)并聯(lián)在由所述負(fù)載與電流互感器的初級(jí)串聯(lián)組成的支路的兩端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在一個(gè)工頻周期內(nèi)快速穩(wěn)定交流電流的裝置，其特征在于所 述電流互感器為(T4)，電流互感器(T4)的初級(jí)(L1)與負(fù)載(Z)串聯(lián)；所述第一電流/電 壓轉(zhuǎn)換器由電阻(R12)組成；電阻(R12)與電流互感器(T4)的次級(jí)(L2)并聯(lián)后的一端接 地，其另一端為E點(diǎn)；所述第二電流/電壓轉(zhuǎn)換器由電阻(R11)組成；電阻(R11)與所述標(biāo) 準(zhǔn)電流發(fā)生器(IBQ)并聯(lián)后的一端接地，其另一端為D點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的在一個(gè)工頻周期內(nèi)快速穩(wěn)定交流電流的裝置，其特征在于所 述比較器由運(yùn)算放大器(IC1)、電阻(R13-R16)組成；運(yùn)算放大器(IC1)的正向輸入端3腳 經(jīng)電阻(R14)接所述D點(diǎn)，運(yùn)算放大器(IC1)的負(fù)向輸入端2腳經(jīng)電阻(R13)接所述E點(diǎn)， 電阻(R15)接在運(yùn)算放大器(IC1)的3腳與地之間，電阻(R16)接在運(yùn)算放大器(IC1)的 6腳與2腳之間，運(yùn)算放大器(IC1)的輸出電壓為Uxy。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的在一個(gè)工頻周期內(nèi)快速穩(wěn)定交流電流的裝置，其特征在于所 述固定放大器由第一反相電壓放大器、移相器、第二反相電壓放大器、功率放大器組成；第 一反相電壓放大器的輸出端依次經(jīng)移相器、第二反相電壓放大器接功率放大器的輸入端， 所述功率放大器的輸出端接所述第一耦合變壓器(T6)的初級(jí)，第一耦合變壓器(T6)的初 級(jí)的中心抽頭接V。el ；所述第一反相電壓放大器由運(yùn)算放大器(IC2)、電阻(R23-R24)、電位 器(RW1)組成；所述比較器的輸出電壓(Uxy)與所述第二電流/電壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓(Ux) 串聯(lián)后的支路的一端經(jīng)電阻(R23)接運(yùn)算放大器(IC2)的負(fù)向輸入端2腳，所述支路的另 一端接地；電阻(R24)接在運(yùn)算放大器(IC2)的正向輸入端3腳與地之間，電位器(RW1)接 在運(yùn)算放大器(IC2)的6腳與2腳之間；所述移相器由運(yùn)算放大器(IC3)、電阻(R25-R26)、 電位器(RW2)、電容(C2)組成；運(yùn)算放大器(IC3)的負(fù)向輸入端2腳經(jīng)電阻(R25)接運(yùn)算 放大器(IC2)的輸出端6腳，電容(C2)與電位器(RW2)串聯(lián)后接在運(yùn)算放大器(IC2)的輸 出端6腳與地之間，電位器(RW2)的一端接地，運(yùn)算放大器(IC3)的正向輸入端3腳接電容 (C2)與電位器(RW2)的節(jié)點(diǎn)；電阻(R26)接在運(yùn)算放大器(IC3)的6腳與2腳之間；所述 第二反相電壓放大器由運(yùn)算放大器(IC4)、電阻(R27-R28)、電位器(RW3)組成；運(yùn)算放大器 (IC4)的負(fù)向輸入端2腳經(jīng)電阻(R27)接運(yùn)算放大器(IC3)的輸出端6腳，電阻(R28)接在 運(yùn)算放大器(IC4)的正向輸入端3腳與地之間，電位器(RW3)接在運(yùn)算放大器(IC4)的6腳 與2腳之間；所述功率放大器為由晶體管(Q1-Q2)、第二耦合變壓器(T5)、電阻(R29-R31) 組成的推挽放大器，第二耦合變壓器(T5)的初級(jí)接在運(yùn)算放大器(IC4)的輸出端6腳與地 之間，第二耦合變壓器(T5)的次級(jí)分別接晶體管(Q1)和晶體管(Q2)的基極，第二耦合變壓器(T5)次級(jí)的中心抽頭分別經(jīng)電阻(R29)和電阻(R30)接V。el和地；晶體管(Q1)和晶 體管(Q2)的發(fā)射極并聯(lián)后經(jīng)電阻(R31)接地；晶體管(Q1)和晶體管(Q2)的集電極分別接 所述第一耦合變壓器(T6)的初級(jí)，所述第一耦合變壓器(T6)初級(jí)的中心抽頭接V。。i，所述 第一耦合變壓器(T6)的次級(jí)與由負(fù)載(Z)和電流互感器(T4)的初級(jí)(L1)串聯(lián)后組成的 支路并聯(lián)。
全文摘要
本發(fā)明涉及在一個(gè)工頻周期內(nèi)快速穩(wěn)定交流電流的裝置，它由電流互感器、第一電流/電壓轉(zhuǎn)換器、標(biāo)準(zhǔn)電流發(fā)生器、第二電流/電壓轉(zhuǎn)換器、比較器、固定放大器、第一耦合變壓器組成。本發(fā)明的有益效果是具有環(huán)保、優(yōu)質(zhì)、高效、快速等特點(diǎn)，具有穩(wěn)定交流電流的作用。
文檔編號(hào)G05F1/14GK101866192SQ20101018146
公開日2010年10月20日 申請(qǐng)日期2010年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月25日
發(fā)明者牛世斌 申請(qǐng)人:牛世斌