[发明专利]反相器输出变压器初级线圈电流的测量电路

说明书

本发明涉及到反相器输出变压器初级线圈电流的直流分量的测量电路。

在电力反相器中，由于反相器输出变压器初级线圈电流中直流分量的存在，导致了变压器饱和问题。

直到目前为止使用带有空气间隙的变压器，来削弱直流分量，使饱和问题可以忽略不计。然而无间隙变压器的大量使用使饱和问题成为一大难题。能将直流分量消除是最为理想的，为了实现这个目的，必须测出直流分量，并用于反相器控制电路，使直流分量自动地减少到零。

由于交流分量（基波频率）相对于直流分量而言其幅值较大，使用RC滤波器将导致一个较大的相位偏移，这个相位偏移使所设计的用于自动控制的反馈回路产生不平衡。

本发明的目的是得到一个测量电路，这个测量电路即简单又有效，不会引起任何相位偏移，并能对以上的问题给出一个恰当的解答。

根据本发明，测量电路具有以下特点，它包含一个测量装置和一个积分器，测量装置可以产生一个代表流过线圈电流的信号，积分器可以对电流一个周期的交流分量信号进行积分，积分器的输出信号在所说的每周期起始点被清零，并输出到在清零以前，用来采样的采样及保持环节，用这种方法，可提供一个输出信号，此信号代表前一周期内出现的直流分量的平均幅值。

在变压器负荷不变或变化较慢时，这个电路可正常工作，但是在负荷发生突变时，该电路不能正确测量直流分量。

为解决第二个问题，在本发明的实施例中，积分器的输出信号通过一个有运算放大器的中间环节施加到采样和保持环节，该运算放大器正极输入端接地，负极输入端由第一个电阻与积分器输出端联接，由第二个电阻与采样及保持环节的输入端相联，第三个电阻器放置在运算放大器输出端和采样及保持环节的输入端之间，用此方法在采样周期内以限制测量电路输出信号的最大可能的变化量。

从本发明以下几个示意图中，其它的优点和特点将更加显而易见，这些附图只提供非限制性的例子，示意图说明如下：

-图1是以电路图的形式表示本发明第一个实施例的测量电路。

-图2是图1电路中出现的信号V1、V2和V3的波形图。

-图3是图1的电路中，在冲击负荷情况下，V1、V2和V3的波形图。

-图4是以电路图形式表示本发明中第二个实施例的测量电路。

-图5代表图4所示电路中信号V5的波形图。

-图6是一个模拟图，表示由本发明的测量电路构成的反相器。

图1所表示的测量电路，包括初级运算放大器10，该放大器对电压V1组成的输入信号累计，而V1代表一个正弦交流分量V和一个直流分量V₀合成的电流。电压V1经过电阻R1加在放大器10的负极输入端，放大器正极输入端接地，负极输入端通过电容C1与其输出端联结。因而该放大器构成了积分器，其输出电压V2见下式：

V2＝- 1/(R1C1) ∫vldt

根据本发明，为了消除输入信号V1中的交流分量，并且在积分器输出端得到一个与该信号的直流分量成正比的信号，在交流分量的周期T内进行积分。积分器的清零是借助于一个常开的开关12，这个开关与电容C1并联，它在每个周期的起始点短时闭合。在较佳的实施例中，该开关可采用任何半导体开关，此开关由表示交流电流过零的信号K1控制。若该测量电路用于反相器上，此类型的周期信号总是可以得到的。

图2是信号V1和V2的波形图。V1的波形是直流分量V0和交流分量V迭加而成V₁＝V₀+V。在相应于交流分量V的一个周期的时间T的终点，我们得到一个信号：

V₂＝- 1/(R1C1) ∫^T₀Vldt＝- (VO)/(R1C1) ·T

其中V0是常量，V2是在时刻O，T，2T……清零。

在实际中，信号V1中不仅仅含有直流分量V0和正弦交流分量V，还有后者的一些高次谐波。对基波频率50HZ的信号V来说，主要包括2KHz的谐波，这些谐波在积分周期T（对50Hz基波为20ms）中被滤掉。最大的误差相应于该谐波的一个半波，但它的幅值很小，可以忽略不计。