[发明专利]一种用于断路器测试中实现功率因数补偿的电流发生装置

权利要求书

1.一种用于断路器测试中实现功率因数补偿的电流发生装置，其特征在于，设置于交流电压源和断路器之间，其包括整流桥电路、功率因数校正电路、全桥逆变电路、LCR滤波电路、变压器、双闭环PI控制电路及PID控制电路；其中，

所述整流桥电路、功率因数校正电路、全桥逆变电路、LCR滤波电路及变压器依序串接在一起，且所述整流桥电路还与所述交流电压源相连，所述变压器还与所述断路器相连；所述双闭环PI控制电路的第一端和第二端均连接于所述整流桥电路和所述功率因数校正电路之间，第三端连接于所述功率因数校正电路和所述全桥逆变电路之间，第四端连接所述功率因数校正电路；所述PID控制电路连接所述全桥逆变电路，还连接于所述变压器和所述断路器之间；

所述整流桥电路用于将所述交流电压源输入的工频市电转化为直流电并输出；

所述双闭环PI控制电路用于对所述整流桥电路输出的直流电的电压相位及幅值进行电压PI整定以及对所述整流桥电路输出的直流电的电流相位及波形进行电流PI整定，使所述整流桥电路输出的直流电的电压幅值稳定且波纹小，并使所述整流桥电路输入的交流电的电流为正弦波且相位与所述交流电压源的工频市电相位相同，用以对进入所述功率因数校正电路的电流波形进行控制及谐波减少；

所述功率因数校正电路用于将所述双闭环PI控制电路控制所述整流桥电路输出的馒头波电流进行校正，得到幅值稳定及电压纹波小的直流电；

所述PID控制电路用于对所述断路器当前的正弦电流进行采样并整定为期望电流后作为所述全桥逆变电路导通的驱动信号；

所述全桥逆变电路用于通过所述PID控制电路的驱动信号驱动导通后，将所述功率因数校正电路输出的直流电转化为交流电并输出；

所述LCR滤波电路用于将所述全桥逆变电路输出的交流电进行滤波处理，得到所述变压器所需的工频交流电；

所述变压器用于将所得到的工频交流电隔离输出为所述断路器保护特性检测所需的工频正弦电流；

所述功率因数校正电路包括电感L1和电容C1并联形成的升压电路、二极管VD和MOS管VT；其中，

所述电感L1的一端与所述整流桥电路的正输出端及所述双闭环PI控制电路的第二端均相连，另一端与所述二极管VD的正极及所述MOS管VT的漏极均相连；所述电容C1的一端与所述二极管VD的负极、所述全桥逆变电路的正输入端及所述双闭环PI控制电路的第三端均相连，另一端与所述MOS管VT的源极、所述双闭环PI控制电路的第一端、所述整流桥电路的负输出端及所述全桥逆变电路的负输入端均相连；所述MOS管VT的栅极与所述双闭环PI控制电路的第四端相连；

所述双闭环PI控制电路包括电压误差放大器M1、乘法器M2、电流误差放大器M3及比较器M4；其中，

所述电压误差放大器M1的一输入端与所述功率因数校正电路中所述二极管VD的负极和所述电容C1的一端以及所述全桥逆变电路的正输入端均相连，另一输入端与一基准电压源相连，输出端与所述乘法器M2的一输入端相连；所述乘法器M2的另一输入端与所述功率因数校正电路中所述电感L1的一端以及所述整流桥电路的正输出端均相连，输出端与所述电流误差放大器M3的一输入端相连；所述电流误差放大器M3的另一输入端与所述MOS管VT的源极、所述电容C1的一端、所述整流桥电路的负输出端及所述全桥逆变电路的负输入端均相连，输出端与所述比较器M4的一输入端相连；所述比较器M4的另一输入端与一锯齿波信号源相连，输出端与所述功率因数校正电路中所述MOS管VT的栅极相连；

所述MOS管VT为P沟道增强型MOS管；

e(t)是输入控制器的偏差信号，即电流实际输出与电流参考值得差值，u(t)是控制器的输出控制量，PID的控制算式为：

其中，Kp、Ti、Td分别为比例系数、积分时间常数和微分时间常数。

2.如权利要求1所述的用于断路器测试中实现功率因数补偿的电流发生装置，其特征在于，所述交流电压源为220V，相位为0°；所述功率因数校正电路输出电压为311V，电感L1的电感量为0.7mH，电容C1的电容量为4.5mF。

3.如权利要求1所述的用于断路器测试中实现功率因数补偿的电流发生装置，其特征在于，所述全桥逆变电路由四个MOS管VT1～VT4形成的双桥臂电路。