一种基于高电压恒压源功放输出的交流双电源备投系统的测试仪

摘要

本发明公开了基于高电压恒压源功放输出的交流电源备投系统测试仪，包括信号处理给定单元，以及与所述信号处理给定单元连接的推挽级输出级、功率放大级、采样保护、输出网络，交流输出和模块电源，其特征在于，所述的信号处理给定单元配置为将外接输入的交流小电压信号与功率放大级输出的交流电压反馈信号减法运算，输出放大的误差信号；所述的推挽输出级配置为将误差信号的正半波和负半波进行放大；所述的功率放大级配置为将正半波和负半波进行功率放大，输出交流正弦波电压；所述的输出网络配置为对交流正弦波电压的负载进行容性和感性的相位补偿；所述的采样保护配置为负载超出设定电压或电流阈值时进行断开外接给定的小信号和输出电压。

说明书

技术领域

本发明属于测试仪器技术领域，尤其涉及一种基于高电压恒压源功放输出的交流双电源备投系统的测试仪。

背景技术

在电力生产和传输过程中，为保证供电可靠性，最大限度地减少用户停电，变电站和重要用户一般采用双电源或者多电源互为备用的供电方式，备用电源自动投切装置(简称“备自投装置”)是实现此功能的智能控制装置，其安全可靠运行保证备用电源自动投切成功的关键。

交流双电源备投装置的主要测试项目是备投控制器是否能可靠地动作，互为备用。

传统的备投控制器测试装置主要是通过手动调压的方式把交流三相交流电压加在备投控制器上，以检测控制器装置的动作特性。然而此种检测方式存在很多缺点，如调压设备笨重、不隔离的高压输出可能危及试验人员人身安全，试验结果分散性较高等。

为了解决上述问题，发明了一种基于大功率MOS器件的单相高达300V输出的交流电源备投装置测试仪。本测试装置是根据给定的信号以一定的增益倍率放大信号，从而输出精度可靠的交流电压，且幅值、相位、频率单独可调，整体集成安装在一个箱子内，安全可靠、携带方便。

发明内容

这种基于高电压恒压源功放输出的交流双电源备投系统测试仪，是这样实现的：

测试仪包括信号处理给定单元，以及与所述信号处理给定单元连接的推挽级输出级、功率放大级、采样保护、输出网络，交流输出和模块电源。所述的信号处理给定单元配置为将电源模块输入的交流电压信号与功率放大级输出的交流电压反馈信号做减法运算，输出放大后的误差信号；所述的推挽输出级配置为将误差信号的正半波和负半波进行放大；所述的功率放大级配置为将正半波和负半波进行功率放大，输出高电压的交流正弦波电压；所述的输出网络配置为对交流正弦波电压的负载进行容性和感性的相位补偿；所述的采样保护配置为负载超出电压或电流阈值时进行断电保护。

作为本发明中的一种改进，所述的模块电源包括220V交流出入接口，两级EMI滤波器，AC/DC模块电源，第一端子和第二端子，其中所述的AC/DC模块电源设置于两级EMI滤波器之间。

作为本发明中的一种改进，所述模块电源的第一端子和第二端子分别连接有±450V电源，±450V电源给功放电路的三极管J5027、2SK1968、ATP10050供电。

作为本发明中的一种改进，外接给定的交流电压信号(如外接发生器输出的交流小信号)为交流给定小信号，功率放大级输出的交流电压反馈信号交流反馈小信号。

作为本发明中的一种改进，所述的交流输出连接有第三端子、第四端子，所述的第三端子、第四端子连接到待测负载备投设备输入端，用于负载测试设备提供正弦波电压。

本发明保基于高电压恒压源功放输出的交流电源备投系统的测试仪输出高达AC300V的有效电压值，且全范围精度可靠的交流电压输出，还要幅值、相位、频率单独可调。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的实施方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简要地介绍。显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的模块框图。

图2是本发明信号给定处理单元的原理图。

图3是本发明推挽级输出的原理图。

图4是本发明功率放大的原理图。

图5是发明输出网络的原理图。

图6是本发明采样保护的原理图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。

结合附图1～6，一种基于高电压恒压源功放输出的交流电源备投系统测试仪，包括信号处理给定单元，以及与所述信号处理给定单元连接的推挽级输出级、功率放大级、采样保护、输出网络，交流输出和模块电源；

具体地，信号处理给定单元配置为将外接给定输入的交流小电压信号(0～7VRMS)与功率放大级输出的交流电压反馈信号(0～7VRMS)做减法运算，输出放大后的误差信号，此单元采用高精密运放OPA2277UK，能够保证输出待放大电压信号的稳定性，由Z＝1/(2πfc)，其中电容C1＝200pF,R4＝6.8K可计算出次级放大倍数Au≈8000。

具体地，推挽输出级配置为将待放大的交流电压信号的正半波和负半波进行放大。此级三极管采用高耐压三极管J5027和2SK1968，通过电阻R2正偏置和R14负偏置把正负半波放大，由三极管共基级电路特性，Au＝βRc/(rbe+(1+β)Re),由三极管J5027的β＝100和三极管2SK1968的β＝40，R2＝4.7K、R7＝6.6K、R9＝6.6K、R14＝2.7K，分别计算正负半波放大倍数为18和19。

具体地，功率放大级配置为将正半波和负半波进行功率放大，输出交流正弦波电压。此级采用高耐压大功率MOSFET管ATP10050，MOSFET以源极跟随器的方式接入电路,由MOS的特性源极跟随器具有电流放大特性进行功率放大，进而驱动负荷。增益的设定：Avg＝K×Vo(Rf/R)改变电路中的反馈分压电阻Rf和R的值以改变电路放大倍数，Vo为功放输出电压，在给定信号Vi为定值的条件下改变Rf和R阻值大小，以调整闭环增益，从而得到所需的输出电压值，设定Vi＝7VRMS,由Au＝43，得Avg＝32.7，Vo＝300V。

具体地，输出网络配置为对交流正弦波电压的负载进行容性和感性的相位补偿；CB1＝100pF、R12＝10K，当感性负载加重时，输出电压的相位就会滞后偏移，CB1和R12就对滞后的相位超前补偿；L1＝6uH、R11＝2Ω，当容性负载加重时，输出电压的相位就会超前偏移，CB1和R12就对超前的相位滞后补偿。

具体地，采样保护电路配置为负载超出电设定压或电流阈值时自动断开外接给定的小信号。设定输出20V断开输出而保护，RW1＝6Ω则采样输出1.2V的电压，经过分压电阻输出0.7左右的电压使三级管导通，进而驱动光耦导通，再把导通的光耦信号给外接信号处理给定单元，信号处理给定单元断开给定信号和输出电压，进而保护电路器件。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围。