基本信息
- 项目名称：
- 工频测试电源开关功放设计
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 在电子电气产品的测试，调试，和验收的阶段，广泛采用工频测试电源。其性能关键取决于功率放大装置的性能。因而，本设计是工该类电源的关键部分，应用前景广阔.本作品采用了目前电力电子发展最新的无滤波器型改进SPWM技术，结合自动控制技术，克服了目前国内采用线性功率放大器技术的传统测试源无法回避的效率低，体积大，噪音大的弊端，是取代传统测试源的科技发展趋势，目前已处于产品中试阶段，即将进入市场应用阶段。
- 详细介绍：
- 在电子电气产品的测试，调试，和验收的阶段，为了确保电子电器产品的设计品质和安全性，广泛采用工频测试电源。而工频测试电源技术的性能关键取决于功率放大装置的性能。因而，本设计是工频测试电源里的关键部分，应用前景广阔。 本作品采用了目前电力电子发展最新的无滤波器型改进SPWM技术，结合自动控制技术，克服了目前国内采用线性功率放大器技术的传统测试源无法回避的效率低，体积大，噪音大的弊端，是取代传统测试源的科技发展趋势。本设计不仅拥有高效率，低热损耗，低噪声，而且还拥有极低的失真度，完全克服了传统测试源的上述缺点，同时在生产成本上相比亦有所下降，目前已处于产品中试阶段，即将进入市场应用阶段。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 设计目的： 在2010年9月，由于受到郑州市郑州华特测控新技术有限公司的委托，为其公司的单相及三项工频测试电源设计开关型功率放大器。该公司以前的此种产品考虑到输出失真度，采用的是基于传统线性功率放大器。考虑到新产品对低功耗，高功率输出，低失真度，小体积，低成本的要求，决定采用开关型功率放大器的新技术。 随着自动控制技术和PWM技术的发展，使功率放大器可以小型化，高效化和低失真。现在在工业仿电网工频测试电源的测试领域，仍然主要使用热损耗大，效率低的线性功率放大器，使得整个测试仪器体积庞大，而工作产生的高温，又带来了加装大散热片带来的体积成本增大问题和风扇噪音问题。本设计目的就是用最新的技术来解决以上旧技术的弊端。 基本思路： 利用自动控制技术和PWM技术，对传统工频测试电源结构进行改进和替换。 创新点： 1.利用PWM技术，研制成功高效率的功率放大器，不需要大的散热片和风扇，大大降低整个测试电源系统的功耗和体积。 2.利用自动化控制和系统校正技术降低失真。 技术指标： 1.功率放大器效率百分之九十以上。 2.THD少于百分之一。 3.输出功率20瓦以上。 4.输出电压有效值稳定，并达到100-220*120%V连续可调。 5.输出滤波器小巧。 6.输入输出相位差小于0.1度。
科学性、先进性
- 1.在国家可持续发展的理念下，是一项节能环保技术的创新，对绿色能源化的发展具有积极的意义。 2.体积小，效率高，热损耗小，节约成本。 3.采用PWM的调制方法，同时采用国外最新的高效改进BTL的MOSFET的控制方式，大幅减少无用电流流动量和输出滤波器的体积和成本。 主要参考文献 1. Zhang,L.,et al,“Real-Time Power Supply Compensation for Noise-Shaped Class D Amplifier,”Presented at the 117th AES Convention,San Francisco,CA,October 2004. 2. PWM and Class-D Amplifiers with ADSP-BF535 Blackfin Processors,Analog Devices Engineer-to-Engineer Note EE-242
获奖情况及鉴定结果
- 2010年12月，基于本设计的新型测试电源开关功放板电路在郑州市郑州华特测控新技术有限公司进行指标测试，测试结果完全达到了华特公司新型测试电源对功放部分的性能要求。
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 技术共享
作品可展示的形式
- 实物、现场演示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明： 1.将其与被测仪器连接好后，接通电源。 2.进行输出设定。 3.确认后按键输出。 4.测试结束后，先按键停止输出，然后关闭电源。 技术特点： 结合目前国外最高效的新型功率放大技术和自动控制与校正技术为一体的工频测试电源功率放大装置。 优势： 该仪器发热低，效率高，成本低，适用范围极广，推广性强。 适用范围: 对于所有要和220V交流电网有连接的用电设备，在产品可靠性及安全性测试环节，都必须要进行工频测试电源的测试。通过本设计，就可实现测试更高的准确度，更高的效率，更小的体积。
同类课题研究水平概述
- 工频测试电源被广泛应用于电子产品的电源性能测试中。例如一些电器产品的输入频率范围一般是47Hz-63Hz，电压大小范围一般是85V-264V。在这么大的输入范围内，如果只是在市电输入情况下测试，工作没有问题；并不能认为在其他的输入电压，频率范围情况下，也能正常工作。所以就需要测试在230V，50Hz及其可能变动范围内的电压，频率输入的情况。如果只使用自耦式变压器来调整，很难达到要求。这时就需要用工频测试电源来输出需要的电压，频率范围。经过这样测试，才能肯定产品在输入电压规格范围内能正常工作。工频测试电源的功能不光是这些。除了上述的输入电压范围必需要测试外，电压波形的开机角度及关机角度，都有相应的规格需求做测试。此外最重要的，工频测试电源不仅可以仿真正常的市电输出，更要仿真出市电异常输出的状况，借此来看待测物是否还能正常工作。若待测物设计有不完善的考虑，可能供电发生异常，马上就有损坏的可能。除了制造电器产品的厂家需要用到工频测试电源，验收的单位也应配备工频测试电源来确保电器的制造及设计品质。所以，工频测试电源在产品的测试，调试，和验收阶段有很大的应用价值。 目前国内的工频测试电源考虑到失真度，主要采用的仍是线性功率放大器，效率低，体积大，噪音大。本设计不仅拥有高效率，低热损耗，而且还拥有极低的失真度，完全克服了传统测试源的缺点，在生产成本上相比亦有所下降，目前华特公司使用本设计的新型工频测试电源已处于产品中试阶段。
