





选择合适的交流电源用于测试应用时
选择合适的交流电源用于测试应用时,首先考虑待测物正常运行的电气参数,包括电压、电流、功率等,同时须考虑到待测物在输入电压出现波动或者在不同工作模式下时可能出现的浪涌电流或者瞬态电流,通常这种电流的峰值会比待测物的额定工作电流大得多,如下图1所示。尤其是不具备功率因数校正的开关方式或整流器电源、电机等非线性电子设备的启动浪涌电流的峰值电流是其电流有效值的3到4倍,浪涌电流一般会出持续几个周期到几秒钟,如图2所示。根据交流电源支持的电流峰值因数来确交流电源是否提供待测物所需要的峰值电流。谐波——Harmonicw***eform,是指对周期性非正弦交流量进行傅里叶级数分解所得到的大于基波频率整数倍的各次分量。例如致远电子PWR系列可编程交流电源具备高波峰因子设备,波峰因子为3,输出峰值电流是额定输出电流的3倍。通过评估待测物正常和异常运行的电气参数和工作特性,可以初步确定目标可编程交流电源的输出功率。
初级端电路上解决瞬时浪涌电流的典型方法
在电源电路 的初级端电路上,解决瞬时浪涌电流 的典型方法是金属氧化 物可变电阻 (MOV)。这些器件会将输入浪涌电流钳位在一个电平上,该电平使电源元件能够不受到影响并正常工作。选择MOV的主要标准包括工作电压、能量处理性能和峰值脉冲电流性能。
MOV的工作电压是MOV能正常工作不会击穿 (变为导电的)的电压电平。该电压通常是首先要决定的参数,而且很简单。要工作电压,设备的线电压则要增加20%,以允许电源系统的电压增长。电源滤波器,又名“电源EMI滤波器”,或是“EMI电源滤波器”,是一种无源双向网络,是一种对电源中特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除的电气设备。这样做的目的是保证MOV对系统中的瞬时事件做出反应,而不对临时状况做出反应。
系统工作原理与硬件实现
基于DAC波形拟合输出的可编程交流电源系统主要由主控芯片STM32F103ZET6、滤波、功率放大、变压器、显示、按键灯模块构成。系统原理框图如图1所示,CPU2根据输出要求,通过按键、显示环节设置好输出参数,由SPI串行总线将数据传至CPU1,并用其内置12 bit DAC拟合出对应的波形并输出。由于DAC拟合出的波形为阶梯波,需对拟合出的波形进行滤波处理,先低通滤波后串电容进行交流耦合来提高波形质量。之后再对滤波后的波形进行功率放大处理,其中功放环节的增益为20 dB,可以对波形幅值进行适当放大。变频器:则是由交流一直流一交流(调制波)等电路构成的,变频器的标准名称应为变频调速器。功率放大后的波形,按需选择相应的电压型或者电流型变压器接入即可得到所需的输出。在设定好幅值、频率、相位等参数并使之输出期间,CPU2对终输出的信号进行采集并计算,应用PID算法调节误差,使输出快速且稳定地响应至设定值,同时通过LCD液晶屏显示各输出参数。

交流信号频率的调节是通过改变点与点之间输出时间间隔Δt来实现,信号频率与Δt的关系如下:
式中,f为输出信号频率,N为每周波拟合点数(本系统设计N为1 440)。若输出信号f=50 Hz,则Δt为1/72 000 s,由于STM32F103ZET6工作频率在72 MHz,所以只需将触发DAC输出的定时器自动重装载寄存器周期的值设置为999即可。输出交流电压范围——Outputvoltagerang,交流电源正常输出交流电压的范围,比如0~300V。
定时时间值计算公式为:
输出两路交流信号之间相位差的调节则根据波形拟合点数据数组,选择不同的起始位置触发来实现。设两路输出分别为A和B,存放波形拟合点的数组为DATA[2N],N为每周波拟合点数,本系统为1440。若A、B两路触发起始位置分别为DATA[n1]、DATA[n2],当n1=n2时,A路与B路的相位差为0°;当n1=0,n2=360时相位关系为A路超前B路90°。在起机的瞬间,由于C6的存在Q2不导通,电流经RT1构成回路。相位分辨率为360/1440=0.25°, A与B的相位差关系为:
式(5)中,若n1gt;n2,则A路超前B路Ph度;若n1=n2,则同相位;若n1lt;n2,则A路滞后B路Ph度。
幅值的调节由式(1)可知,可通过改变输入DAC寄存器DAC_DHRx中DOR的值实现,即对波形拟合点数组中的数据乘以一个系数α,为V=α×DATA[2N],其中V为输出信号的幅值。