[发明专利]一种变频恒流源输出电路

说明书

本发明公开了一种变频恒流源输出电路，涉及电力电子技术领域。所述变频恒流源输出电路，包括依次连接的整流滤波单元、光耦隔离逆变单元、输出滤波单元、电流反馈调节单元和逆变控制单元，所述逆变控制单元与光耦隔离逆变单元连接；本发明仅采用了模拟信号输出电路，降低了对控制芯片工作速度的要求；同时，对于电流反馈调节单元，无需采用数字采样、模数转换、数字PID逻辑运算等一系列过程，而是直接采用模拟PID电路直接进行恒流控制，实时响应速度快，稳定性高，从而实现更为精准、稳定的信号输出；本发明简化了硬件电路的结构，特别是输出滤波单元中的空心电感线圈，有效地降低了制造成本和装置的体积。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，尤其涉及一种变频恒流源输出电路。

背景技术

电源是各种电子仪器设备中不可缺少的重要组成部分，其性能优劣直接关系到电子设备的性能指标以及能否安全可靠地工作。变频恒流源是一种十分重要的电源设备，因此设计一种性能良好的变频恒流源有着十分重要的现实意义。

随着电力电子技术的不断发展，各种电力设备的检测控制装置及各种大功率仪器均需要一种具备大功率、高精确度输出的变频恒流源，作为注入信号源和功率输出源。变频恒流源的设计思路是交流—直流—交流（AC-DC-AC），即交流电经过整流和逆变，通过一定方式控制逆变后的输出频率和输出电压以实现变频，并采用负反馈方式使负载电流跟踪给定电流，以实现恒流。目前市场上应用的绝大多数逆变控制方式为脉冲宽度调制（PWM）技术，即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效获得所需要的波形。然而PWM技术存在如下缺点：

1、电路结构复杂，成本高，实时响应较差。基于PWM技术的变频恒流源要求控制芯片具备PWM端口，以及较高位数的模数转换器（ADC）端口和较快的单片机工作速度。此外，为实现恒流控制，需要增加数字采样电路，即通过霍尔传感器或电流传感器CT将输出电流变换后送入高速的ADC中，再将变换后的采样值送入控制芯片中，由其将采样值与设定值进行数字PID的逻辑运算，以校正脉冲调制幅度，再由经计算得到的脉冲调制幅度控制逆变单元实现恒流控制。这一过程PWM调整速度较慢，对反馈的实时响应较差，容易出现误差。一种解决方案是采用专门的PWM硬件电路，如TL494单片机，但其价格昂贵，增加了设计成本。

2、元器件体积较大，便携性较差。基于PWM技术的变频恒流源，其输出滤波单元需结合电容及电感线圈进行滤波，其中尤以空心电感线圈体积较大，且较重，不便于减轻装置的整体体积及重量。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种变频恒流源输出电路，仅通过模拟信号电路实现变频恒流源，从而实现更为稳定的信号输出，同时简化硬件电路结构，降低制作成本和装置体积。

本发明是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种变频恒流源输出电路，包括依次连接的整流滤波单元、光耦隔离逆变单元、输出滤波单元、电流反馈调节单元和逆变控制单元，所述逆变控制单元与光耦隔离逆变单元连接；

所述整流滤波单元，用于将交流电源信号整流滤波成稳定的直流电源信号；所述光耦隔离逆变单元，用于通过逆变控制单元控制输出给定频率的交流信号；所述输出滤波单元，用于对给定频率的交流信号进行高次谐波过滤，得到高质量交流信号；所述电流反馈调节单元，用于将高质量交流信号反馈给逆变控制单元的放大单元；所述逆变控制单元，用于对电流反馈调节单元输出的交流信号进行PID负反馈调节，从而控制光耦隔离逆变单元的输出，实现恒流信号的输出。

进一步的，所述整流滤波单元采用直流工作电源，用于将工频交流市电分别变换为±30V、±9V的直流双电源。

进一步的，所述光耦隔离逆变单元采用基于互补推挽结构的半桥式MOS管功率放大电路，输入级采用±9V电源驱动的光电隔离器进行控制，放大级采用±30V电源驱动。

进一步的，所述输出滤波单元采用RC串联滤波电路。