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一种控制电路及变频移相大电流发生器

阅读：418发布：2024-01-22

专利汇可以提供一种控制电路及变频移相大电流发生器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开控制电路及变频移相大电流发生器。该控制电路包括：波形发生电路、乘法器电路、反馈电路和电流互感器。波形发生电路用于生成频率、角度可调的正弦波交流信号；乘法器电路用于将波形发生电路输入的第一波形信号与反馈电路输入的第二波形信号相乘后输出给IGBT驱动电路；反馈电路用于将电流互感器采集的升流变压器输出的电流进行预处理，得到第二波形信号。通过波形发生电路生成频率、角度可调的正弦波信号并输入到乘法器电路中，同时反馈信号经过预处理后输入到乘法器电路，并在乘法器中与正弦波信号相乘后输出到IGBT驱动电路驱动IGBT控制升流变压器输出电流，可实现对输出电流的精度控制，以及频率、相位可调。，下面是一种控制电路及变频移相大电流发生器专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种控制电路，其特征在于，应用于变频移相大电流发生器，所述变频移相大电流发生器还包括：升流变压器和IGBT驱动电路；所述控制电路包括：波形发生电路、乘法器电路、反馈电路和电流互感器；
所述波形发生电路，用于生成频率、角度可调的正弦波交流信号，并输出到所述乘法器电路；
所述乘法器电路，用于将所述波形发生电路输入的第一波形信号与所述反馈电路输入的第二波形信号相乘后输出给所述IGBT驱动电路，以控制所述IGBT驱动电路控制所述升流变压器输出电流；
所述电流互感器用于采集所述升流变压器输出的电流；
所述反馈电路，用于将所述电流互感器采集的所述升流变压器输出的电流进行预处理，得到所述第二波形信号，并发送给所述乘法器电路。
2.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述波形发生电路包括：单片机和数模转换电路；所述单片机用于生成数字信号；所述数模转换电路用于将所述数字信号转换成正弦波交流信号。
3.根据权利要求2所述的控制电路，其特征在于，所述单片机用于接收用户输入的用于输出预设电流的设置指令，并根据所述设置指令生成满足所述预设电流的数字信号。
4.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述控制电路还包括：第一调理电路，设置于所述波形发生电路和所述乘法器之间，所述第一调理电路用于对所述正弦波交流信号进行信号放大后输出给所述乘法器电路。
5.根据权利要求4所述的控制电路，其特征在于，所述第一调理电路包括：第一放大电路和第二放大电路，所述波形发生电路的输出端与所述第一放大电路的输入端连接，所述第一放大电路的输出端与所述第二放大电路的输入端连接，所述第二放大电路的输出端与所述乘法器电路的第一输入端连接。
6.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述反馈电路包括：真值转换电路和加法器电路，所述真值转换电路的输入端与所述电流互感器的输出端连接，所述真值转换电路的输出端与所述加法器电路的输入端连接，所述加法器电路的输入端还与一调节电流连接，所述加法器电路的输出端与所述乘法器电路的第二输入端连接；
所述真值转换电路，用于将所述电流互感器采集的电流信号转换成真有效值信号输出；所述加法器电路，用于将所述真有效值信号与所述调节电流相加后输出。
7.根据权利要求6所述的控制电路，其特征在于，所述反馈电路还包括：第三放大电路，所述真值转换电路的输入端经所述第三放大电路与所述电流互感器的输出端连接，所述第三放大电路，用于将所述电流互感器采集的电流信号放大后输出给所述真值转换电路。
8.根据权利要求6所述的控制电路，其特征在于，所述反馈电路还包括：第四放大电路，所述加法器电路经所述第四放大电路与所述乘法器电路的第二输入端连接。
9.根据权利要求1-8任一项所述的控制电路，其特征在于，所述控制电路还包括：第二调理电路，所述乘法器电路的输出端经所述第二调理电路与所述IGBT驱动电路连接，所述第二调理电路，用于对所述乘法器电路输出的波形信号进行信号放大后输出给所述IGBT驱动电路。
10.一种变频移相大电流发生器，其特征在于，包括：升流变压器、IGBT驱动电路和如权利要求1-9任一项所述的控制电路，所述控制电路与所述IGBT驱动电路连接，所述IGBT驱动电路还与直流供电源和所述升流变压器连接。

说明书全文

一种控制电路及变频移相大电流发生器

技术领域

[0001] 本发明属于电流源技术领域，具体涉及一种控制电路及变频移相大电流发生器。

背景技术

[0002] 大电流发生器是电力、电气行业在调试中需要大电流场所的必需设备，主要用于各种热继电器，电流继电器，电动机保护器，接触器，空气开关，高低压开关柜，断路器，微机型继电保护屏等电气设备的校验；也应用于一次母线保护及各种电流互感器的测试。目前市场上的大电流发生器采用的是降压升流的方式，前级通过自耦式变压器控制升流变压器的输入电流来达到调节电流的目的，这种方式的调节精度受限于自耦变压器的匝数。调节速度较慢，供电电压发生改变后电流也会发生变化。

发明内容

[0003] 鉴于此，本发明实施例在于提供一种控制电路及变频移相大电流发生器，以有效地改善现有变频移相大电流发生器调节速度慢和精度不高的技术问题。

[0004] 本发明的实施例是这样实现的：

[0005] 第一方面，本发明实施例提供了一种控制电路，应用于变频移相大电流发生器，所述变频移相大电流发生器还包括：升流变压器和IGBT驱动电路。所述控制电路包括：波形发生电路、乘法器电路、反馈电路和电流互感器。所述波形发生电路，用于生成正弦波交流信号，并输出到所述乘法器电路。所述乘法器电路，用于将所述波形发生电路输入的第一波形信号与所述反馈电路输入的第二波形信号相乘后输出给所述IGBT驱动电路，以控制所述IGBT驱动电路控制所述升流变压器输出电流。所述电流互感器用于采集所述升流变压器输出的电流。所述反馈电路，用于将所述电流互感器采集的所述升流变压器输出的电流进行预处理，得到所述第二波形信号，并发送给所述乘法器电路。

[0006] 本申请实施例中，通过波形发生电路生成频率、角度可调的正弦波信号，并输入到乘法器电路中，同时反馈信号经过预处理后输入到乘法器电路，并在乘法器中与正弦波信号相乘后输出到IGBT驱动电路驱动IGBT控制升流变压器输出电流，通过反馈信号的大小来对应调整生成的正弦波信号，即可实现对输出电流的精度控制，以及频率、角度(相位)可调。

[0007] 结合第一方面，在第一方面的一种可能的实施方式中，所述波形发生电路包括：单片机和数模转换电路；所述单片机用于生成数字信号；所述数模转换电路用于将所述数字信号转换成正弦波交流信号。本申请实施例中，使用单片机进行正弦波的控制，可以实现数字化的相位角和频率控制，相对于模拟量的控制方式会更加精准抗干扰性更高，再采用数模转转电路将单片机生成的数字信号转换成正弦波交流信号，保证了后续的电路运行，使得最终输出的电流的频率以及相位可调，实现了在原有恒流源的基础上增加的移相功能，同时满足了高精度的电流输出调节，电流相位的快速精准调节。

[0008] 结合第一方面，在第一方面的一种可能的实施方式中，所述单片机用于接收用户输入的用于输出预设电流的设置指令，并根据所述设置指令生成满足所述预设电流的数字信号。本申请实施例中，单片机根据用户的设置指令来生成所需的数字信号，从源头上保证了输出电流的可靠性和稳定性。

[0009] 结合第一方面，在第一方面的一种可能的实施方式中所述控制电路还包括：第一调理电路，设置于所述波形发生电路和所述乘法器之间，所述第一调理电路用于对所述正弦波交流信号进行信号放大后输出给所述乘法器电路。本申请实施例中，通过第一调理电路对波形发生电路生成的正弦波信号进行放大，可进一步提高最终输出的电流大小。

[0010] 结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，所述第一调理电路包括：第一放大电路和第二放大电路，所述波形发生电路的输出端与所述第一放大电路的输入端连接，所述第一放大电路的输出端与所述第二放大电路的输入端连接，所述第二放大电路的输出端与所述乘法器电路的第一输入端连接。本申请实施例中，通过两级放大电路来实现对电流的放大，避免波形在放大的过程中失真。

[0011] 结合第一方面，在第一方面的一种可能的实施方式中，所述反馈电路包括：真值转换电路和加法器电路，所述真值转换电路的输入端与所述电流互感器的输出端连接，所述真值转换电路的输出端与所述加法器电路的输入端连接，所述加法器电路的输入端还与一调节电流连接，所述加法器电路的输出端与所述乘法器电路的第二输入端连接；所述真值转换电路，用于将所述电流互感器采集的电流信号转换成真有效值信号输出；所述加法器电路，用于将所述真有效值信号与所述调节电流相加后输出。本申请实施例中，通过真值转换电路对电流互感器采集的电流值进行真有效值转换，进而可以根据该真有效值的大小来设置设定的调节电流的大小，以此来调节升流变压器的输出电流，提高了精度及控制的线性度，便于给定电流的控制，进而保证了最终输出电流的稳定性和可靠性。

[0012] 结合第一方面，在第一方面的一种可能的实施方式中，所述反馈电路还包括：第三放大电路，所述真值转换电路的输入端经所述第三放大电路与所述电流互感器的输出端连接，所述第三放大电路，用于将所述电流互感器采集的电流信号放大后输出给所述真值转换电路。本申请实施例中，通过第三放大电路对电流互感器采集的电流进行放大后，再进行真有效值转换，可以提高在转换时的转换误差，提高转换结果的准确性。

[0013] 结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，所述反馈电路还包括：第四放大电路，所述加法器电路经所述第四放大电路与所述乘法器电路的第二输入端连接。本申请实施例中，通过对加法器电路输出的电流进行进一步放大后再输入到乘法器电路中与生成的正弦波信号进行相乘，得到幅度可变的交流信号，以合成达到足够驱动大功率升流器的信号。

[0014] 结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，所述控制电路还包括：第二调理电路，所述乘法器电路的输出端经所述第二调理电路与所述IGBT驱动电路连接，所述第二调理电路，用于对所述乘法器电路输出的波形信号进行信号放大后输出给所述IGBT驱动电路。本申请实施例中，采用第二调理电路对乘法器电路输出的波形信号进行放大，进一步提高了输出电流的大小。

[0015] 第二方面，本发明实施例还提供了一种变频移相大电流发生器，包括：升流变压器、IGBT驱动电路和上述第一方面实施例的任一种可能的实施方式提供的控制电路，所述控制电路与所述IGBT驱动电路连接，所述IGBT驱动电路还与直流供电源和所述升流变压器连接。本申请实施例中，不再采用在升流变压器的输入侧通过自耦式变压器来控制电流，以到达调节升流变压器的输入电流的目的，而是将原来在输入侧的降压变压器取消掉直接整流(相当于直流供电源)后输出到IGBT驱动电路，经过IGBT调整后输出给升流变压器，同时通过控制电路来精度控制输出电流的大小，实现电流的频率、角度(相位)可调，使得该变频移相大电流发生器可以应用于多种场合。

[0016] 本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

[0017] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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。通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

[0018] 图1示出了本发明实施例提供的一种电流升流器的结构示意图。

[0019] 图2示出了本发明实施例提供的一种控制电路的结构示意图。

[0020] 图3示出了本发明实施例提供的另一种控制电路的结构示意图。

[0021] 图4示出了本发明实施例提供的一种调理电路的电路连接示意图。

[0022] 图5示出了本发明实施例提供的一种反馈电路的电路连接示意图。

[0023] 图6示出了本发明实施例提供的一种乘法器电路与第二调离电路的电路连接示意图。

[0024] 图标：100－变频移相大电流发生器；10－控制电路；11－波形发生电路；12－第一调理电路；121－第一放大电路；122－第二放大电路；13－电流互感器；14－反馈电路；141－第三放大电路；142－真值转换电路；143－第四放大电路；15－乘法器电路；16－第二调理电路；20－IGBT驱动电路；30－升流变压器；40－直流供电源。

具体实施方式

[0025] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

[0026] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

[0027] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0028] 在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0029] 为了满足高精度的电流输出调节，用于检测仪器上，用于计量产品需要高精度调节，电流相位的快速精准调节，本申请实施例提供了一种变频移相大电流发生器100，如图1所示。该变频移相大电流发生器100包括：升流变压器30、IGBT驱动电路20、直流供电源40和控制电路10。所述控制电路10与所述IGBT驱动电路20连接，所述IGBT驱动电路20还与直流供电源40和升流变压器30连接。本申请实施例中，不再采用在升流变压器30的输入侧通过自耦式变压器来控制电流，以到达调节升流变压器30的输入电流的目的，而是将原来在输入侧的降压变压器取消掉，直接整流后(此时整流后的输入侧相当于直流供电源40)输出到IGBT驱动电路20，经过IGBT调整后输出给升流变压器30，与现有方式相比提高了IGBT的输入电压同时又降低了输出电流的开口电压，根据功率公式：P＝UI，在同等功率情况下电压提高后流经IGBT的电流降低，从而降低了对IGBT的要求，最后通过升流变压器30降低了输出电流的开口电压，提升了输出电流。通过这种方式可以将原来几十安的电流提升到几千安培。

[0030] 其中，需要说的是，目前市场上的大电流发生器大部分采用的是降压升流的方式，前级通过自耦式变压器来控制后级升流变压器的输入电压，从而达到调节升流变压器输出电流大小的目的，这种方式的大电流发生器其调节精度受限于自耦变压器的匝数，供电电源的稳定性等因素。其主要缺点是不能改变频率，多相输出时不能进行相位调节，且精度和稳定度较差，调节速度较慢，不能实现大小电流之间的瞬间转换，其供电电源发生波动后电流也会发生波动。所以受常规大电流发生器以上缺点的影响，常规的大电流发生器在用于一次母线保护实验时，只能模拟频率为50HZ、角度为120度下的通流调试，这样的实验并不能真实模拟发生故障时的现象，也就不能更好的制作预防措施，因为在线路发生故障时，电压，电流，相位，频率都是同时在变化的，它的同时变化，传统大电流发生器无法实现。

[0031] 其中，需要说的是，上述汇总现有技术存在的缺陷是发明人经过长期的探索发现的，进而提出了本方案，以改善上述缺陷，因此上述问题的发现过程以及本发明实施例针对上述问题所提出的解决方案，都应该是发明人在本发明过程中对本发明做出的贡献。

[0032] 其中，市电经过整流桥整流后得到稳定的直流电源，即可作为直流供电源40，可直接输出到IGBT驱动电路20。控制电路10用于精度控制输出电流的大小，实现电流的频率、角度(相位)可调，使得该变频移相大电流发生器100配上设计的软件可以用于多种场合，如各种热继电器，电流继电器，电动机保护器，接触器，空气开关，高低压开关柜，断路器，微机型继电保护屏等基础设备的研究，电力研究方面的检测，新型材料的研究(例如测试铜包钢材料，铜包铝材料等材料以及测试应用这些材料的接线端子、连接器在不同频率，不同相位下的温度变化的情况)，电网故障的模拟，配电设备调试，仪表的检测等。

[0033] 作为一种实施方式，如图2所示。所述控制电路10包括：波形发生电路11、乘法器电路15、反馈电路14和电流互感器13。其中，所述波形发生电路11的输出端与乘法器电路15的第一输入端连接，反馈电路14的输出端与乘法器电路15的第二输入端连接，乘法器电路15的输出端与IGBT驱动电路20连接，IGBT驱动电路20的输出端与升流变压器30的输入端连接，IGBT驱动电路20的输入端还与直流供电源40连接。

[0034] 所述波形发生电路11，用于生成频率、角度可调的正弦波交流信号，并输出到所述乘法器电路15。作为一种实施方式，该波形发生电路11包括单片机(如STM32单片机)和数模转换电路。该单片机与数模转换电路的输入端连接，该数模转换电路的输出端与乘法器电路15的第一输入端连接。所述单片机用于生成数字信号，所述数模转换电路用于将所述数字信号转换成正弦波交流信号。

[0035] 其中，可选地，单片机接收用户输入的用于输出预设电流的设置指令，并根据所述设置指令生成满足所述预设电流的数字信号。其中，需要说明的是，单片机根据正弦计算公式对寄存器中的循环数组指针赋值生成数字信号，其中，数组指针用于描绘正弦波形，通过定时调用数组指针数据赋值DAC(数模转换电路)从而得到基准正弦波形。通过改变数组指针的起始位置即可实现对输出波形的角度(相位)的改变，通过修改数值指针间的时间间隔即可实现对频率的修改，通过修改数组指针的数量即可实现对移相分辨率的改变，以用1800个数组指针来描绘正弦波形为例，进行说明，移相分辨率可以到达360度/1800＝0.2度，也即1个数值指针对波形相位的改变为0.2度，假设从0－1799的顺序对这1800个数组指针依次赋值，生成的正弦波形的起始角度为零度，则要生成起始角度为90度的正弦波形，则可以从第450个数组指针开始赋值，此时赋值的顺序为450－1799，0－449。假设要生成频率为50Hz(也即周期为20ms)的正弦波形，则数据指针间的时间间隔为20/1800＝1/90ms，也即第一个数组指针赋值后，每隔1/90ms的时间间隔赋值下一个数值指针，把1800个数组指针全部赋值完即可生成频率为50Hz的正弦波形；又例如，若要生成频率为5Hz(也即周期为
200ms)的正弦波形，则数据指针间的时间间隔为200/1800＝1/9ms。通过上述方式，单片机便可以根据用户输入的设置指令生成满足设置要求的数字信号，根据输出频率大小、相位大小调节指针数组的大小从而有更大的频率范围和移相范围。

[0036] 其中，需要说明的是，不能将上述示例的数组指针理解成是对本申请的限制，其可以相应的增加或减少，例如增加至3600个数组指针，或者减少到900个数组指针。其中，数组指针的数量越多，其生成的正弦波形更加精细，失真率更低，移相移的角度越精准，同时对单片机的性能要求越高，因此在使用时，应结合单片机的性能和实际需要进行合理选择。其中，通过这样的方式可以提供一种频率在20－1000HZ内可调，相位在0－360度之间可调的正弦波形信号。

[0037] 由于本申请实施例提供的变频移相大电流发生器100产生的电流的大小、频率、相位都是可以调节变化的，使得可以真实的模拟电网中的各种故障，还能提高检测效率。另外在角度，相位，电流，电压发生变化的状态下，其整个回路中的熔断器，接线端子、连接电缆、连接铜排、断路器、互感器、仪表等器件的温度变化，电阻变化，可靠性都能真实的反映出来。就以模拟一次母线保护实验时，目前只能模拟频率为50HZ、角度为120度下的故障情况，因此不能真实的模拟故障发生时的情况，因此，真实的故障下，电流、频率、角度都是时刻变化的，并不限于上述的50HZ、120度等数值。如测试高压隔离开关时，需要测试在电流大幅度变化、频率大幅变化、角度大幅变化的情况下，其能不能在规定时间内正常的脱扣，以及接线端子和铜排的发热情况，阻值变化情况是否正常。其中，作为一种可选的实施方式，生成正弦波波形的方式可以是采用波形发生器来实现。

[0038] 作为一种可选的实施方式，该控制电路10还包括：第一调理电路12，如图3所示。所述第一调理电路12用于对所述正弦波交流信号进行信号放大后输出给所述乘法器电路15。可选地，经DAC生成的波形可以是经过2级运算放大后进入乘法器电路15，此时，如图4所示，该第一调理电路12包括：第一放大电路121和第二放大电路122。其中，所述波形发生电路11的输出端与所述第一放大电路121的输入端连接，所述第一放大电路121的输出端与所述第二放大电路122的输入端连接，所述第二放大电路122的输出端与所述乘法器电路15的第一输入端连接。其中，需要说明的是，该第一调理电路12还可以包括滤波电路，如RC滤波电路。

[0039] 该第一放大电路121以及第二放大电路122均可以是采用目前市面上的主流放大电路，作为一种实施方式，该数模转换电路(AD7945)与第一调理电路12的电路连接图可以为图4所示的示意图。其中，该第一放大电路121(图4中左边虚线框所示)包括：第一放大器U1、第一电容C1、第一电阻R1。第二放大电路122(图4中右边虚线框所示)包括：第二放大器U2、第二电容C2、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6以及第一稳压二极管D1。第一放大器U1的反相输入端与所述数模转换电路(图4中的U3)的输出端(Iout1)连接，所述第一放大器U1的同相输入端接地，所述第一放大器U1的输出端经所述第一电容C1与自身的反相输入端连接，所述第一放大器U1的输出端经所述第一电阻R1与所述数模转换电路的反馈端(RFB)连接，所述第一放大器U1的输出端还经第二电阻R2与所述第二放大器U2的反相输入端连接。所述第二放大器U2的反相输入端还经并联的所述第三电阻R3和所述第二电容C2与自身的输出端连接，所述第二放大器U2的反相输入端还经所述第四电阻R4与所述数模转换电路的基准端(Vref)连接，所述第二放大器U1的同相输入端与所述第五电阻R5的一端连接，所述第五电阻R5的另一端与所述第一稳压二极管D1的负极连接，所述第一稳压二极管D1的正极与所述数模转换电路的基准端(Vref)连接，所述第一稳压二极管D1的正极还经所述第六电阻R6与所述基准电压连接，所述第五电阻R5的另一端还接地。

[0040] 所述反馈电路14，用于将所述电流互感器13采集的所述升流变压器30输出的电流进行预处理，得到第二波形信号，并发送给所述乘法器电路15。如图5所示，其中，电流互感器13用于采集升流变压器30输出的电流，并传输给反馈电路14。作为一种实施方式，该反馈电路14包括：真值转换电路142和加法器电路。此时，对应的预处理为：对电流互感器13采集的电流信号进行真有效值转换处理和将真有效值信号与给定的调节电流做加法运算处理。

[0041] 所述真值转换电路142的输入端与所述电流互感器13的输出端连接，所述真值转换电路142的输出端与所述加法器电路的输入端连接，所述加法器电路的输入端还与一调节电流连接，所述加法器电路的输出端与所述乘法器电路15的第二输入端连接。所述真值转换电路142，用于将所述电流互感器13采集的电流信号转换成真有效值信号输出。其中，真值转换电路142输出的真有效值信号为两路，一路输入给加法器电路跟给定的调节电流做加法运算后输送给乘法器电路15，一路送给单片机以便单片机将其呈现给显示屏进行显示，以便根据该真有效值控制调节电流的值，以调节升流变压器30最终输出的电流，使其趋于稳定。所述加法器电路，用于将所述真有效值信号与所述调节电流相加后输出，也即，将真值转换电路142输出的一路真有效值信号与单片机输出的调节电流进行加法运算后输出给乘法器电路15。

[0042] 其中，调节电流除了可以是单片机根据真有效值来输出对应的电流外，也可以是通过控制滑动变阻器的方式来调节设定电流的大小。例如，所需的电流为100A，通过电流互感器13采集后经真有效值转换后，假设电流只有90A，此时，通过调节设定电流(Iref)的大小，即可使最终输出的电流稳定在100A。通过调节该电流的大小，可以使升流变压器30输出的电路稳定在所需的范围内，能实现输出电流的准确调节，提高了精度及控制的线性度，便于给定电流的控制。

[0043] 作为一种可选实施方式，该反馈电路14还包括：第三放大电路141，所述真值转换电路142的输入端经所述第三放大电路141与所述电流互感器13的输出端连接，所述第三放大电路141，用于将所述电流互感器13采集的电流信号放大后输出给所述真值转换电路142。该种实施方式下，对应的预处理为：对电流互感器13采集的电流信号先进行放大处理后再做真有效值转换处理以及将真有效值信号与给定的调节电流做加法运算处理。

[0044] 作为一种可选的实施方式，所述反馈电路14还包括：第四放大电路143，所述加法器电路经所述第四放大电路143与所述乘法器电路15的第二输入端连接。由于加法器电路的作用是将两路电流相加，为了节约成本，可选地，可以将加法器电路与第四放大电路143进行合并，此时，两路电流信号均与第四放大电路143的输入端连接，也即这两路电流信号将在第四放大电路143的输入端进行叠加后输入第四放大电路143。该种实施方式下，对应的预处理为：对电流互感器13采集的电流信号先进行放大处理后再做真有效值转换处理，然后再将真有效值信号与给定的调节电流做加法运算处理，最后对加法运算处理后的电流做放大处理后输出给乘法器电路15。

[0045] 为了便于理解，下面以反馈电路14包括第三放大电路141、真值转换电路142、加法器电路和第四放大电路143的电路图为例进行说明，其电路图如图5所示。其中，第三放大电路141(图5中右边虚线框所示)包括：第三放大器U4、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9。真值转换电路142(图5中的中间虚线框所示)包括转换器U5和第十电阻R10。第四放大电路
143(图5中左边虚线框所示)包括：第四放大器U6、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第二稳压二极管D2、第十四电阻R14和第三电容C3。

[0046] 其中，第三放大器U4的同相输入端经第七电阻R7与电流互感器13的输出端连接，第三放大器U4的反相输入端经第八电阻R8接地，第三放大器U4的反相输入端还经第九电阻R9与自身的输出端连接，第三放大器U4的输出端经第十电阻R10与转换器U5的输入端(Vin)连接。转换器U5的缓冲输出端(BUFFOUT)输出的真有效值信号一路经I显示端与单片机连接，一路与第四放大器U6的反相输入端连接，转换器U5的均方根输出端(RMSOUT)还与自身的缓存输入端(BUFFIN)和基准输入端(DENINPUT)连接，转换器U5的缓存输入端(BUFFIN)还与自身的缓冲输出端(BUFFOUT)连接。第四放大器U6的反相输入端经第十三电阻R13与自身的输出端连接，第四放大器U6的反相输入端还经第二稳压二极管D2与自身的输出端连接，以及第四放大器U6的反相输入端还经串联的第十四电阻R14和第三电容C3与自身的输出端连接，第四放大器U6的反相输入端还经第十二电阻R12与一调节电流(Iref)连接。也即Iref端输入的电流信号以及真有效值信号在第四放大器U6的反相输入端进行相加后输入第四放大器U6。第四放大器U6的同相输入端经一电阻接地。

[0047] 其中，图5中的Iin端连接电流互感器13的输出端，I显示端连接单片机，Iref端连接单片机，Iout端连接乘法器电路15的第二输入端。

[0048] 作为一种实施方式，所述乘法器电路15，用于将所述波形发生电路11输入的第一波形信号与所述反馈电路14输入的第二波形信号相乘后输出给所述IGBT驱动电路20，以控制所述IGBT驱动电路20控制所述升流变压器30输出电流。其中，该乘法器电路15在将第一波形信号和第二波形信号进行乘法运算时不会改变波形信号的频率、角度等特性。其中，需要说明的是，此处描述的乘法器电路15的用途是相对于不包含第一调理电路12来说的控制电路10来说的，当控制电路10包含第一调理电路12时，此时，所述乘法器电路15，用于将所述第一调理电路12输入的第三波形信号与所述反馈电路14输入的第二波形信号相乘后输出给所述IGBT驱动电路20。

[0049] 作为一种可选的实施方式，该控制电路10还包括：第二调理电路16(如图3所示)。此时，所述乘法器电路15的输出端经所述第二调理电路16与所述IGBT驱动电路20连接，所述第二调理电路16，用于对所述乘法器电路15输出的波形信号进行信号放大后输出给所述IGBT驱动电路20，以控制所述IGBT驱动电路20控制所述升流变压器30输出电流。

[0050] 可选地，该第二调理电路16可以包括，但不限于第五放大电路，例如，还可以包括滤波电路如RC滤波电路，或者包括多级放大电路，例如与第一调理电路12的结构类似。

[0051] 为了便于理解，下面将结合图6所示的乘法器电路15和第二调理电路16的电路连接图为例进行说明。所述乘法器电路15(图6中左边虚线框所示)包括：乘法器U7、二极管D3、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第四电容C4、第十七电阻R17、第十八电阻R18。所述第二调理电路16(图6中右边虚线框所示)包括：第五放大器U8、第十九电阻R19和第二十电阻R20。二极管D3的正极端与反馈电路14的输出端连接，二极管D3的负极端经第十六电阻R16与乘法器的第二输入端(X1)连接，第四电容C4的一端与第一调理电路12的输出端连接，第四电容C4的另一端经第十七电阻R17与乘法器U7的第一输入端(Y1)连接，乘法器U7的输出端(W)与第五放大器U8的同相输入端连接。第五放大器U8的反相输入端经第十九电阻R19接地，第五放大器U8的反相输入端经第二十电阻R20与自身的输出端连接，第五放大器U8的输出端与IGBT驱动电路20连接。其中，图6中的Iout端连接反馈电路14的输出端，sinWAVE端连接第一调理电路12的输出端，A1out端连接IGBT驱动电路20。

[0052] 其中，上述的示出的控制电路10为应用于单相的电网，当应用于双相和三相的电网时，对应增加控制电路10的数量即可，例如，应用于双相的电网时，控制电路10的数量为两路，一路对应一相。

[0053] 其中，需要说明的是，为了输出更大的电流，可以通过移相的方式也使多台变频移相大电流发生器100进行并联，以便输出更大电流。也可同时采用两台变频移相大电流发生器100来模拟电网中的各种故障现象，如模拟两个变电站之间的故障现象，例如，在新建110KV变电站和35KV变电站这两个变电站投运前，可以先通过变频移相大电流发生器100来模拟电压源，以便于检测线路中各元件是否异常，如模拟整个回路在出现线路故障时，电气开关能否起到保护作用，也就是说，模拟输出一个可能出现的相位，电流，电压的源作用于线路中，看对应的跳闸保护电路(电气开关)是否起到作用。

[0054] 综上所述，本申请实施例提供了一种应用于变频移相大电流发生器100中的控制电路10，该控制电路10包括：波形发生电路11、第一调理电路12、乘法器电路15、第二调理d电路、反馈电路14和电流互感器13。本申请实施例中，不再采用在升流变压器30的输入侧通过自耦式变压器来控制电流，以到达调节升流变压器30的输入电流的目的，而是将原来在输入侧的降压变压器取消掉直接整流后(此时，整流后的输入侧相当于直流供电源40)后输出到IGBT驱动电路20，经过IGBT调整后输出给升流变压器30，同时通过控制电路10来精度控制输出电流的大小，实现电流的频率、角度(相位)可调，进一步地，通过单片机根据正弦计算公式对寄存器中的循环数组指针赋值生成数字信号输入给DAC(数模转换电路)从而得到频率、角度可调的基准正弦波形，该正弦波信号通过第一调理电路12放大后进入乘法器电路15。同时反馈交流信号经过真有效值运算后进入加法器与设定的调节电路进行运算后输入到乘法器，并在乘法器中与生成的正弦波波形信号相乘后经过运放扩流后输出到IGBT驱动电路20驱动IGBT控制升流变压器30输出电流，通过反馈信号的大小来对应调整生成的正弦波信号以及给定的电流大小，即可实现对输出电流的精度控制，以及频率、角度(相位)可调，提高了精度及控制的线性度，便于给定电流的控制，进而保证了最终输出电流的稳定性和可靠性。

[0055] 需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

[0056] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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一种控制电路及变频移相大电流发生器

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