[发明专利]一种小信号模拟三相交流电网控制器及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及模拟三相交流电网控制器及其方法，尤其是小信号模拟三相交流电网控制器及其方法。

背景技术

在AC-DC整流器的实验调试过程中，由于直接加三相强电，对于整流器的检测具有一定的破坏性，对实验人员的人身具有一定的危险性，尤其是高电压大电流场合。另一方面，三相强电的频率、相位和幅值和固定的，而三相交流电网出现故障也是很危险的，如果要进行相关的技术实验，需要改变它的频率、相位和幅值，或者试验电网出现故障(缺相、短路和接地)时整流器的工作状况，直接对三相强电进行相关变换的仪器设备不仅技术难度大，成本高，而且在强电的环境下试验的危险性高、多次重复试验的便利性差。在这种情况下，如果能够研制出一种小信号控制器来模拟三相交流电网，发出小信号的三相交流电，做到频率、相位和幅值可控，同是可以模拟三相交流电网的故障(缺相、短路和接地)，那么无论是从技术难度，成本考虑，还是从实验调试的便利性、安全性出发，都是一劳永逸的好办法，因为它可以提供一个模拟三相交流电网的实验平台，为AC-DC整流器的调试提供便利。

在产生三相正弦波方面，CN101777872A公开了三相正弦波发生电路，其采用查表的方法，将正弦波信号离散化的数值储存在EEPROM中，然后用DA芯片将采样点打出，再经过滤波器得到三相正弦波。该方法存在的主要缺点如下：

①由于是用数字化的方法打出离散的正弦波，因此失真度较高；

②储存正弦波的采样值占用的EEPROM空间较大；

③由于查表打出正弦波的方法多为定时累加得到周期，周期值可以很精确，但换算成频率值，就可能会出现小数点情况，精确度低；

④三相正弦波信号相位差固定不可调，幅值稳定不可调；

⑤不能模拟三相交流电网的故障，缺相、短路和接地。

CN200976565C公开了一种正弦波发生电路，采用运算放大器的正反馈网络振荡产生正弦波。CN101478286A公开了一种方波-正弦波信号转换方法及转换电路，采用N个方波次级信号叠加得到正弦波信号，优点是不需要较高阶数的高频滤波器。CN22076938U公开了一种简易的正弦波移相可调电路，采用RC移相，移相范围为0-∏/2，优点是电路简易，易于调节。上述现有技术存在的缺点如下：

①用运算放大器正反馈振荡的方法得到的正弦波频率不能改变，幅值也不可精确调节；

②采用的是N个方波次级信号叠加得到正弦波信号的方法类方案非常创新，但要产生N个方法需要的方波发生电路较多，在这方面需要投入的硬件电路较大；

③使用RC移相的方法缺点是移相范围太小，0-∏/2。

发明内容

因此，仍然需要发展一种小信号模拟三相交流电网控制器及其方法，其可以解决在AC-DC整流器实验调试过程中直接上三相强电带来的危险性和不便利性，并且可调节性好，实现对多种状态的模拟。

本申请的发明人进行了反复研究，令人惊奇地发现如下技术方案。

本发明的目的之一在于提供一种小信号模拟三相交流电网控制器，其包括顺序连接的电压反馈环、减法器、四阶巴特沃斯有源低通滤波器、RC滤波调理电路、同相放大器、程序放大器、隔直电容器、和电压跟随器；

所述的电压反馈环包括有效值采样芯片和单片机；

所述的单片机用于产生单极性的方波；

所述减法器用于单极性的方波转为双极性的方波；

所述同相放大器用于将依次通过四阶巴特沃斯有源低通滤波器和RC滤波调理电路产生的正弦波的幅值放大，作为程控放大器的参考输入端；

所述程控放大器用于控制同相放大器产生的正弦波的幅值。

根据本发明所述的小信号模拟三相交流电网控制器，优选地，所述的程控放大器包括执行机构和运算放大器。

根据本发明所述的小信号模拟三相交流电网控制器，优选地，所述的程控放大器包括DAC0832芯片和tle2602芯片。

根据本发明所述的小信号模拟三相交流电网控制器，优选地，所述的电压反馈环由有效值采样芯片AD536和MC9S单片机内部AD模块构成。

根据本发明所述的小信号模拟三相交流电网控制器，优选地，所述的单片机产生三路峰值为0～5V单极性的方波。

根据本发明所述的小信号模拟三相交流电网控制器，优选地，所述减法器将单极性的方波转为峰值为-2.5V～+2.5V的双极性的方波。

根据本发明所述的小信号模拟三相交流电网控制器，优选地，四阶巴特沃斯有源低通滤波器的截止频率为60Hz。