专利名称：一种数字式交变恒流装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种数字式电源装置，特别是涉及一种数字式交变恒流装置。
背景技术：
恒流驱动作为一种电源设计技术，广泛应用于各种电子电器、工业控制中。基于不同的 用电设备和使用条件，恒流驱动的实现方法也不尽相同。用的最为普遍的是直流恒流驱动， 实现方法包括线性恒流驱动和开关型恒流驱动，两者最主要的差别在于工作效率的不同，后 者效率更高。当负载功率较大(体现在所需工作电压较高，如千伏以上，或电流较大，如几 十安以上)时，直流恒流驱动由于电路本身的限制，往往很难满足实际使用要求。
发明内容
本发明是提供一种数字式交变恒流装置，其目的是通过对实际交变电流进行真有效值检 测计算并作为反馈信号，提升了电流控制的准确度，解决了大电流、高电压恒流设计难题， 避免了大功率管的耐压不够和发热量大的问题，使系统成本大幅降低。
为了实现上述目的，本发明是这样实现的， 一种数字式交变恒流装置，包括可控硅交流 调压模块、变压器、负载、电流真有效值检测器、AD转换器、控制器和DA转换器，其特征 在于，所述的可控硅交流调压模块的输入端接电网，输出端接变压器，所述的变压器的输出 端接有负载及电流真有效值传感器，所述的电流真有效值传感器用于检测负载上的交变电流 信号，并把检测、处理后的信号送给AD转换器，所述AD转换器将转换后的数字信号送入控 制器进行分析处理，所述的控制器的输出端接DA转换器，DA转换器的输出端与可控硅交流 调压模块的模拟量控制端相连接。
本发明具有如下优点
1、 交变恒流系统通过对负载施加一交变电流，并使所加交变电流对负载产生的效果与某一直 流电流相同，开创了一种新的负载定电流或定功率控制方法；
2、 相对直流恒流系统而言，本交变恒流系统可以适应更大的电流范围，更宽的电压变化幅度， 解决了大电流、高电压恒流设计难题；
3、 相对直流恒流系统而言，本交变恒流系统避免了大功率管的耐压不够和发热量大的问题， 使系统成本大幅降低；
4、 本交变恒流系统通过对实际交变电流进行真有效值检测计算并作为反馈信号，提升了电流 控制的准确度。
图l为本发明的系统原理框图。
图2为本发明实施例的电路图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
如图l所示，本发明提供一种数字式交变恒流装置，包括可控硅交流调压模块、变压器、 负载、电流真有效值检测器、AD转换器、控制器和DA转换器，其特征在于，所述的可控硅 交流调压模块的输入端接电网，输出端接变压器，所述的变压器的输出端接有负载及电流真 有效值传感器，所述的电流真有效值传感器通过电流互感器检测负载上的交变电流信号，并 把负载上的交变电流转换成与其真有效值成比例的直流电流或电压信号，把该信号送给AD转 换器，AD转换器转换成数字信号后进入送给控制器，控制器通过对比设定电流与负载实际电 流差值，通过诸如PID等算法来决定可控硅的导通角，并通过DA转换器输出模拟量信号控制 实现可控硅导通角的调整。可控硅调压模块由可控硅和控制电路组成，通过模拟信号可以调 节可控硅导通角，实现调节交流电压大小的目的。变压器可以根据负载对电压的要求设计成 升压或降压变压器，以实现设定的负载电流；为了使系统能灵活控制，所述的控制器的输出 端还连接有显示器和用于人机交换的键盘。
该系统采用闭环控制，其工作原理是根据负载线路的电流变化反馈值动态地调整其输入 电压，从而使负载线路保持电流真有效值恒定。该系统直接由电网交流电供电，功率输出大, 并可通过变压器升压或降压，匹配负载端电压输入值，以适应不同的负载。为了更好适应该 系统特殊应用场合下存在的非线性、时滞性或强耦合性，以及外界磁场等干扰的影响，在闭 环控制中可以采用PID控制策略，提高了系统的鲁棒性和抗干扰能力。
如图2所示，其为本发明的的实施例，虚框1为可控硅交流调压模块，通过输入直流电 压可以控制其电压输出的导通角，该输出电压经过变压器(虚框2)升压(或降压)后加载 到负载上。电流互感器(虚框3)，真有效值传感器以及精密电阻R构成电流真有效值检测器， 将负载线路上交变电流信号转化为相应的电压信号，该信号经过电压跟随器(虚框4)输入 到系统控制器(虚框5)。系统控制器对这一真有效值电压信号进行A/D转换，经过处理后便 可得到负载线路上的交流电流真有效值，并作为控制器的反馈输入信号。控制器经过控制算 法计算后，将计算结果进行D/A转换为控制电压，控制电压经过电压放大器(虚框6)放大
一定比例后送给晶闸管交流调压模块的控制电压输入端，形成一个闭环控制系统。
本系统中，电流互感器将负载线路的交变电流值转化为交变电压信号输出，不仅起到电 流变换电压的作用，而且还起到对负载线路与二次设备进行隔离的作用，减少二次设备与负 载线路的相互影响，降低二次设备的耐压要求等级，提高了系统的安全性能。为了使电流互 感器原副边信号变换不失真，在设计或选择互感器时， 一定要注意互感器的工作频率，由于 进入互感器原边的电流信号不是正弦波，而是由晶闸管控制导通角输出的交变电压，含有较 高的高次谐波，因此， 一般工频互感器不能用于本系统，需要选用更高工作频率的互感器。
由于晶闸管本身的特点，当负载所需电流范围较大时，单纯依靠晶闸管控制模块控制交 流电压的导通角并不能满足实际稳流恒流的需要，因此在晶闸管控制模块的后面加入一变压 器，变压器的主要作用就是通过升压或降压，使加载到负载两端的电压正好便于晶闸管控制 导通角调整，特别是当负载所需电压较大(超过交流市电电压)时，使用升压变压器可以有 力地提高带负载的能力。晶闸管控制模块放在变压器前面的目的是降低晶闸管控制模块的耐 压要求。
当然，通过晶闸管导通角控制输出的交变电压，由于是非正弦波，谐波成分较高，经过 常规工频变压器变换后，波形会有畸变。但由于采用闭环控制，这种畸变不会给系统造成不 良影响。
此外，本系统中控制器可以采用单片机，如PIC16F877等，也可以采用其它微控制器或 微处理器。AD转换器可以采用单独的AD转换芯片，如ADC0809，也可以与单片机集成在一起， 即使用集成在单片机内部的AD转换器。DA转换器也是如此。输入输出装置可以是按键、LED 数码管、LCD显示屏、或触摸屏等。
总结本发明的优点如下
5、 交变恒流系统通过对负载施加一交变电流，并使所加交变电流对负载产生的效果与某一直 流电流相同，开创了一种新的负载定电流或定功率控制方法；
6、 相对直流恒流系统而言，本交变恒流系统可以适应更大的电流范围，更宽的电压变化幅度， 解决了大电流、高电压恒流设计难题；
7、 相对直流恒流系统而言，本交变恒流系统避免了大功率管的耐压不够和发热量大的问题， 使系统成本大幅降低；
8、 本交变恒流系统通过对实际交变电流进行真有效值检测计算并作为反馈信号，提升了电流 控制的准确度。
权利要求
1、一种数字式交变恒流装置，包括可控硅交流调压模块、变压器、负载、电流真有效值检测器、AD转换器、控制器和DA转换器，其特征在于，所述的可控硅交流调压模块的输入端接电网，输出端接变压器，所述的变压器的输出端接有负载及电流真有效值传感器，所述的电流真有效值传感器用于检测负载上的交变电流信号，并把检测、处理后的信号送给AD转换器，所述AD转换器将转换后的数字信号送入控制器进行分析处理，所述的控制器的输出端接DA转换器，DA转换器的输出端与可控硅交流调压模块的模拟量控制端相连接。
2、 根据权利要求1所述的一种数字式交变恒流装置，其特征在于，所述的电流真有效值检测 器通过电流互感器获得负载上的交变电流信号。
3、 根据权利要求1或2所述的一种数字式交变恒流装置，其特征在于，所述的负载上的交变 电流信号被电流真有效值检测器转换成与其真有效值成比例的直流电流信号。
4、 根据权利要求1或2所述的一种数字式交变恒流装置，其特征在于，所述的负载上的交变 电流信号被电流真有效值检测器转换成与其真有效值成比例的直流电压信号。
5、 根据权利要求l、 2、 3或4所述的一种数字式交变恒流装置，其特征在于，所述的变压器 可以根据负载对电压的要求设计成升压变压器，也可以设计成降压变压器。
6、 根据权利要求5所述的一种数字式交变恒流装置，其特征在于，所述的控制器的输出端还 连接有显示器和用于人机交换的键盘。
全文摘要
本发明公开了一种数字式交变恒流装置，包括可控硅交流调压模块、变压器、负载、电流真有效值检测器、AD转换器、控制器和DA转换器，其特征在于，所述的可控硅交流调压模块的输入端接电网，输出端接变压器，所述的变压器的输出端接有负载及电流真有效值传感器，所述的电流真有效值传感器用于检测负载上的交变电流信号，并把检测出的实际交变电流信号进行真有效值检测计算并作为反馈信号，其不仅提升了电流控制的准确度，解决了大电流、高电压恒流设计难题，而且避免了大功率管的耐压不够和发热量大的问题，使系统成本大幅降低。
文档编号H02M5/02GK101350566SQ200810071748
公开日2009年1月21日 申请日期2008年9月12日 优先权日2008年9月12日
发明者吴海彬 申请人:福州大学