[发明专利]一种高功率密度交流大电流发生器

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种高功率密度交流大电流发生器，属于电力电子变换器技术领域。

背景技术

大电流互感器检测/校验需要提供50HZ的大电流源(如0～500A可调)，目前国内外传统的方法是采用自耦调压器加上大降压比隔离变压器，通过手动调节自耦调压器输出电压来调节输出电流的大小。该方法存在以下缺点：(1)手动调节不便使用；(2)体积重量大(500A重达数十公斤)，不便利携带；(3)可靠性低；(4)功率因数低。提高该测试设备的效率、减小体积重量使得便于外场检测使用以及提高设备寿命及可靠性是发展趋势。而开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用于几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源实现方式。本专利提出利用电力电子技术来实现大电流可调输出，可以大大提高功率密度和功率因数，实现自动高精度调节，便于携带及使用方便，提高使用寿命及可靠性。

传统的电流互感器原理如附图1。校验电流互感器或电流比较仪的误差,一般以比较法(差值法)为基础。实际接线时,升流器、标准互感器和被试互感器都是各自独立的部分，只需将它们放在适当的位置上，用相应截面的软铜线把标准互感器和被试互感器的一次侧与升流器的输出相连。一般情况下，在1k A以下只要求2kV A的电源容量。随着电流的增大，一次侧导线长度以及回路包围的面积也变大，回路等效电感增大，需要提供的无功功率显著增加，功率因数降低，所需功率快速增大，另一方面，由于经过50Hz降压变压器体积重量很大很不方便携带。

发明内容

所要解决的技术问题：

本发明旨在提出一种高功率密度交流大电流发生器，提高功率密度和功率因数，实现自动高精度调节，便于携带及使用方便，提高使用寿命及可靠性。

技术方案：

为了实现以上功能，本发明提供了一种高功率密度交流大电流发生器，其特征在于：该发生器采用三级式结构，包括一个AC/DC变换器、DC/DC隔离变换器以及DC/AC变换器；所述AC/DC变换器接市电电网，将电网电压变换为380V/DC，输出端连接第二级DC/DC隔离变换器，DC/DC隔离变换器将380V/DC变换为5V/DC，输出端连接第三级DC/AC变换器，电压由5V/DC变换为0～1V/AC。

所述DC/DC隔离变换器采用LLC拓扑，并工作于直流变压器模式，采用多个变压器原边串联副边并联(PSSP)结构。

所述DC/AC变换器采用共直流母线全桥逆变器交错并联实现大电流逆变。

有益效果：

本发明提供的一种高功率密度交流大电流发生器利用电力电子技术来实现，采用三级式结构，其中第一级为Boost PFC，第二级为LLC，由于第一级输出电压值较高且稳定、第三级输出50Hz大电流输出电压只有0～1V，输出电流及波形有闭环稳定控制，所以第二级用于实现高降压比隔离变换，其输出电压稳压精度要求不是很高，可以采用开环变压器工作状态。采用多个变压器原边串联副边并联(PSSP)结构，单个变压器匝比减小，使得原边漏感的值减小，从而使激磁电感与漏感比值增大，变换器的外特性变的更加平坦。第三级采用共直流母线全桥逆变器交错并联实现大电流逆变器，交错并联的控制策略大大降低了输出电流纹波。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

附图1是传统的电流发生器的结构图；

附图2是本发明提供的高功率密度交流大电流发生器示意图；

附图3是本发明中第二级DC/DC隔离变换器电路示意图；

附图4本发明中第三级DC/AC变换器电路示意图；

其中，C_r——谐振电容、L_lkp1、L_lkp2——原边漏感、L_m1、L_m2——激磁电感、L_lks1、L_lks2——副边漏感、R_L——负载、V_O——第二级输出电压；