三相中频电源远程电压补偿三闭环反馈调节装置

摘要

三相中频电源远程电压补偿三闭环反馈调节装置，包括远程电压补偿反馈信号传输线、远程电压传感器、本机电压传感器、本机电流传感器、积分调节器(I)、比例微分调节器(PD)和三闭环反馈信号叠加器；由三相中频电源远程输出电压补偿及本机电压、电流双闭环瞬时值调节的叠加和调节反馈，构成中频电源的三闭环反馈系统；远程电压补偿反馈信号传输线对中频电源负载设备上得到的实际中频电压进行实时采样，再反馈回中频电源本机与中频电源本机电压反馈、电流反馈同时进行闭环反馈调节，确保负载设备上得到的电压为负载设备实际所需电压。给负载提供准确的电源电压，大幅提高中频电源电压动态响应速度，使整个中频电源系统更稳定。

权利要求

1.三相中频电源远程电压补偿三闭环反馈调节装置，其特征在于，主要包括远程电压补偿反馈信号传输线、远程电压传感器、本机电压传感器、本机电流传感器、积分调节器、比例微分调节器和三闭环反馈信号叠加器；由三相中频电源远程输出电压补偿及本机电压、电流双闭环瞬时值调节的叠加和调节反馈构成中频电源的三闭环反馈系统；远程电压补偿反馈信号传输线对中频电源负载设备上得到的实际电压进行实时采样，再反馈回中频电源本机，与中频电源本机电压反馈、电流反馈同时进行闭环反馈调节，确保负载设备上得到的电压为负载设备实际所需电压；同时，根据负载设备电流大小实时自动调节。

2.根据权利要求1所述的三相中频电源远程电压补偿三闭环反馈调节装置，其特征在于，所述三闭环反馈系统对中频电源的本机输出同时进行电压、电流瞬时值采样、积分、比例、微分调节后，再与中频电源远程从负载设备上传回的电压补偿反馈采样信号进行三闭环反馈叠加，叠加后的信号送到中频电源系统PWM脉冲宽度调节器，通过不断检测输出电压、电流以及远程反馈信号的变化，与标准的三相400Hz中频方波比较，经过控制组件的PWM脉冲宽度调节，实时三相同步直接调节主频电源主开关管开关脉冲方波的占空比。

3.根据权利要求2所述的三相中频电源远程电压补偿三闭环反馈调节装置，其特征在于，所述PWM脉冲宽度调节器的输入端连接有三闭环反馈信号叠加器，三闭环反馈信号叠加器将接收到的远程电压反馈信号、本机电流反馈信号和本机电压反馈信号叠加后反馈到PWM脉冲宽度调节器；

所述远程电压反馈信号是通过远程电压传感器经由远程电压补偿反馈信号传输线，对负载设备的电压信号实时采集，并将采集的电压信号依次输入积分调节器和比例微分调节器处理后得到的；

所述本机电流反馈信号是通过本机电流传感器对本机电源电流输出模块的电流信号实时采样，再将采集的电流信号依次输入积分调节器和比例微分调节器处理后得到的；

所述本机电压反馈信号是通过本机电压传感器对本机电源电压输出模块的电压信号实时采样，再将采集的电压信号依次输入积分调节器和比例微分调节器处理后得到的。

说明书

三相中频电源远程电压补偿三闭环反馈调节装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种中频电源的闭环反馈调节装置，具体涉及一种能够实现远程电压补偿的三相中频电源三闭环反馈调节装置。

背景技术

[0002] 目前，广泛应用于工业领域的传统中频电源与所接负载设备之间通常是采用电缆传输三相电压，当中频电源与负载设备之间的距离较远而且工作负载又很大时，传输电缆上就会产生较大的压降，而传统的中频电源无法监测传输电缆上的电压损失，无法实时调节输出电压，造成实际负载设备上得到的工作电压不能达到负载设备正常工作规定的电压值，严重影响负载设备的正常运转。

[0003] 传统的中频电源一般采用单电压闭环反馈工作方式，如图1所示，主要由本机电压传感器、比例调节器(P)、PWM脉冲宽度调节器组成，其工作原理参见图2，本机电压传感器U对中频电源输出电压进行直接采样，比例调节器(P)N将采样信号按比例误差放大后传输给PWM脉冲宽度调节器，PWM脉冲宽度调节器调节中频电源主开关管的开关占空比，稳定输出电压，从而形成单电压闭环反馈。这种反馈方式，只对中频电源的输出电压进行采样，造成中频电源系统的动态反应速度太慢，当负载电流突然变化或者中频电源轻载时，系统动态调整时间太长，瞬态调节能力差，不能及时跟踪调整中频电源主开关管的开关占空比，系统不能及时稳定输出，容易造成输出电压下降或升高，不能满足负载设备的工作需要。

发明内容

[0004] 针对现有技术中的上述不足，本发明的目的在于提供一种在远程输配电过程中能够给负载设备提供准确的电源电压，系统反应速度快，能及时反馈、调整输出电压、电流值，并具有高稳定性和可靠性的三相中频电源远程电压补偿三闭环反馈调节装置。

[0005] 本发明的技术方案是：三相中频电源远程电压补偿三闭环反馈调节装置，主要包括远程电压补偿反馈信号传输线、远程电压传感器、本机电压传感器、本机电流传感器、积分调节器(I)、比例微分调节器(PD)和三闭环反馈信号叠加器；由三相中频电源远程输出电压补偿及本机电压、电流双闭环瞬时值调节的叠加和调节反馈构成中频电源的三闭环反馈系统；远程电压补偿反馈信号传输线对中频电源负载设备上得到的实际电压进行实时采样，再反馈回中频电源本机与中频电源本机电压反馈、电流反馈同时进行闭环反馈调节，确保负载设备上得到的电压为负载设备实际所需电压；同时，根据负载设备电流大小实时自动调节。

[0006] 进一步的特征是，所述三闭环反馈系统对中频电源的本机输出电压同时进行电压、电流瞬时值采样、积分、比例、微分(PID)调节后，再与中频电源远程从负载设备上传回的电压补偿反馈采样信号进行三闭环反馈叠加，叠加后的信号送到中频电源系统PWM脉冲宽度调节器，通过不断检测输出电压、电流以及远程反馈信号的变化，与标准的三相400Hz中频方波比较，经过控制组件的PWM脉冲宽度调节，实时三相同步直接调节开关管开关脉冲方波的占空比。

[0007] 再进一步，所述PWM脉冲宽度调节器的输入端连接有三闭环反馈信号叠加器，三闭环反馈信号叠加器将接收到的远程电压反馈信号、本机电流反馈信号和本机电压反馈信号叠加后反馈到PWM脉冲宽度调节器。

[0008] 相对于现有技术，本发明具有以下优点：

[0009] 1、采用了三相中频电源远程输出电压补偿及本机电压、电流双闭环瞬时值调节的叠加应用调节反馈控制技术，构成整个中频电源的三闭环反馈系统，共同对电源输出进行调节，有效的解决了中频电源输出供电线路过长造成的远程输出电压偏低的问题，大幅提高中频电源电压动态响应速度，使整个中频电源系统更稳定。

[0010] 2、设计了一组远程电压补偿反馈信号传输线，对中频电源负载设备上得到的实际电压进行实时采样，再反馈回中频电源本机与中频电源本机电压反馈、电流反馈同时进行闭环反馈调节，确保了负载设备上得到的电压为负载设备实际所需电压，同时，可以根据负载设备电流大小实时自动调节，有效地解决了中频电源输出电压因供电线路过长造成的远程输出电压偏低的问题。

[0011] 3、对中频电源的本机输出电压同时进行电压、电流瞬时值采样，积分、比例、微分(PID)调节后，再与中频电源远程从负载设备上传回的电压补偿反馈采样信号进行三闭环反馈叠加，叠加后的信号送到中频电源系统PWM脉冲宽度调节器，通过不断检测输出电压、电流以及远程反馈信号的变化，与标准的三相400Hz中频方波比较，经过控制组件的PWM脉冲宽度调节，实时三相同步直接调节开关管开关脉冲方波的占空比，大幅提高中频电源动态调节性能和系统稳定性，稳定输出电压，提高可靠性。

[0012] 4、有效解决了中频电源因输出供电线路过长、工作电流很大时造成远程输出电压偏低的问题，能够给负载提供准确的电源电压，使负载设备能够在额定电压下正常工作。可适用于所有需要远程输配电，且要求负载电压非常准确、稳定的电源系统。当负载电流变化时，电源系统能够快速得到反馈信号，及时跟踪并调整开关管的占空比，系统的动态调整时间较短，瞬态调节能力得到了极大的提升，避免了输出电压的上下波动，保持负载设备处于正常的工作状态。

[0013] 5、三相中频电源远程电压补偿三闭环反馈调节装置，技术先进，可靠性高，通过了低温、高温、交变湿热、垂向振动、横向振动、纵向振动、颠振、电磁兼容等严苛的型式试验验证，各种情况下能够很好的保持正常工作，通用性强，适用于军用和民用的各种电源技术领域。

附图说明

[0014] 图1为现有技术的中频电源单电压闭环反馈的结构框图；

[0015] 图2为现有技术的中频电源单电压闭环反馈的电路原理图；

[0016] 图3为本发明三相中频电源远程电压补偿闭环反馈的结构框图；

[0017] 图4为本发明三相中频电源远程电压补偿闭环反馈的电路原理图；

[0018] 图5为本发明三相中频电源远程电压补偿三闭环反馈调节装置的结构框图；

[0019] 图6为本发明三相中频电源远程电压补偿三闭环反馈调节装置的电路原理图。

具体实施方式

[0020] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

[0021] 如图3和图5所示，本发明的三相中频电源远程电压补偿三闭环反馈调节装置，主要包括远程电压补偿反馈信号传输线、远程电压传感器、本机电压传感器、本机电流传感器、积分调节器(I)、比例微分调节器(PD)和三闭环反馈信号叠加器；其远程电压补偿闭环反馈电路原理图参见图4，由三相中频电源远程电压补偿反馈信号传输线传回中频电源通过远距离传输后，负载设备上实际得到的电压信号值，这个电压反馈信号经过中频电源的远程电压传感器U3采样并进行信号转换，传给积分调节器N5、再传给比例微分调节器(PD)N6，增加中频电源系统远程闭环相位容裕度，增加系统稳定性，通过以上调整后，确定电源系统远程电压补偿稳压调节量。

[0022] 远程电压补偿三闭环反馈调节装置电路原理图见图6，本机电流反馈信号通过本机电流传感器U1采样并进行信号转换，传给积分调节器N1、再传给比例微分调节器(PD)N2，增加中频电源系统电流闭环相位容裕度，确定中频电源系统本机电流反馈补偿稳压调节量，构成中频电源三闭环反馈的内环；

[0023] 本机电压反馈信号通过本机电压传感器U2采样并进行信号转换，传给积分调节器N3、再传给比例微分调节器(PD)N4，增加中频电源系统电压闭环相位容裕度，确定中频电源系统本机电压反馈补偿稳压调节量，构成中频电源三闭环反馈的中环；

[0024] 远程电压反馈信号通过中频电源远程电压传感器U3采样并进行信号转换，传给积分调节器N5、再传给比例微分调节器(PD)N6，增加中频电源系统远程电压闭环相位容裕度，确定中频电源系统远程电压补偿稳压调节量，构成中频电源三闭环反馈的外环；

[0025] 通过以上远程电压补偿三闭环反馈的预调节，再同时传给三闭环反馈信号叠加器N7，由N7对内、中、外三环的反馈预调节量进行综合叠加，输出的信号直接传给中频电源系统PWM脉冲宽度调节器，控制中频电源主开关管的开关占空比，稳定中频电源的输出电压。

[0026] 本发明的设计有效地解决了传统中频电源输出电压因供电线路过长造成的远程输出电压偏低的问题以及传统中频电源系统动态反应速度慢，系统动态调整时间长，瞬态调节能力差的问题。不但在中频电源领域，而且在整个电源供电领域都具有突出的实用价值。

[0027] 本机电流反馈信号、本机电压反馈信号和远程电压反馈信号同时产生，经预调节后，将三路信号都输入三闭环反馈信号叠加器N7，由三闭环反馈信号叠加器N7对内、中、外三环的反馈信号预调节量进行综合叠加，叠加器N7的输出信号直接传递给PWM脉冲宽度调节器，PWM脉冲宽度调节器根据接收到的信号控制中频电源主开关管的开关占空比，以此稳定中频电源的输出电压。

[0028] 本发明克服了传统的中频电源当本机电源与负载设备距离较远，工作电流又很大时，容易出现的电源传输线上压降太大，当中频电源电压传输到负载设备时，可能离负载设备电压要求值已相差很远，造成负载设备工作不正常的缺点。同时，本发明的三相中频电源远程电压补偿三闭环反馈调节装置克服了传统中频电源一般采用的单电压闭环反馈方式所造成的电源系统反馈速度太慢，当负载电流变化时，不能及时跟踪调整开关管的开关占空比，造成输出电压下降或升高的缺点。

[0029] 本发明可广泛应用于军用、民用各种电源技术领域，具有广阔的市场应用前景。