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电源

高精度程控交流电源方案讨论

近来有个高精度交流电压源和电流源(交流的电压和电流都要有,相当于功率源吧)的方案在设计中,对于技术要求感到有心无力。

一: 大概的技术指标如下:

       220V、50Hz的电源输入;

       1:)交流电压输出要求:

             0-400VRMS(可设置多个量程来组合达到,比如0-100v,100v-200v。。。);

             输出精度达到量程的0.05%;

             长时间稳定度达到万五/分钟;

             电压最小步进:不同档位选择(0.05%*满量程)或者50mV,取大者。

             频率45-55hz,0.1hz调节;

             每相20VA负载;

             负载调整率0.05%;

       2:)交流电流输出要求:

             0-10ARMS(可设置多个量程来组合达到,比如0-100mA,100mA-1A。。。);

             输出精度达到量程的0.05%;

             长时间稳定度达到万五/30s;

             电流最小步进:为0.05%*满量程或者5mA,取大者。

             频率45-55hz,0.1hz调节;

             每相20VA负载;

             负载调整率0.05%;

       3:)相位输出要求:

             0-360度每相电压电流的相对相位单独可调节,0.1°可调

       4:)功率因数要求:

             -1——+1;0.05%精度;

       5:)失真度(THD):

             0.05%;

       6:)谐波注入:

             0-21次谐波,相位可调节;

这是蛋疼的要求,不知道你们看明白没有,我也设计了下出品,远远达不到标。

我的方案是用运放和三极管来放大,采用单片机DAC来数控。电压放大采用三极管分立器件,先不说打不达到400V,能在400v一下先搞定再说,失真度还可以,就是精度达不到。以下是我的图:

精度和调节步进达不到,还有 带载时容易爆管子。

我的电流方案是经典的压控恒流源,采用OPA549,也是问题多多,精度达不到要求不说,超级发热,也是采用

单片机控制。图:

我的疑问:

1:像这么宽广的电压和电流输出,精度要求又这么高,一般到底采用什么方案?

     我这里的方案估计应该不是最好的,假设电压就算只需要输出200Vrms,还是应该选择分离

     器件吧?可是我这个电压方案精度无法满足要求,最低要求50mv或者0.05%太变态了吧?

    求高手指点。比如加入硬件PID或者在精度上有个好的方法。

2:电流方案应该不是最佳?据说有人采用LM1875并联输出?那精度是怎么达到的?最低mA级啊!

    请指点更好的方案共勉!

    我的主要问题就是电压和电流的精度都达不到。请兄弟们一起讨论下,实在不行精度可以降低

也可以啊!

    QQ:23472073

提问者:HELLOKITTYNEW 地点:- 浏览次数:10071 提问时间:10-28 14:15
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10条回答
she558742 06-07 16:01

好在输出容量并不大,可以采用线性方式。

我的思路是:输出的电压、电流采用直流方式进行闭环控制,采用有效值芯片装输出的电压、电流转换成直流电压,再与给定的直流电压一起进误差放大器,

误差放大器的输出作为波形发生器的参考电压。

这样可以极好地保证输出有效值的准确性,同时输出波形也不易受反馈系统的影响。波形控制需要小闭环来控制。

但,系统的稳定速度较慢,至少是秒级的。

每相需要的主要元器件:

1片12bit乘法型DAC、1片16bit电压输出型DAC、2片有效值转换器、2通道的16bit以上的直流ADC、

OP27若干、功放、1个次级线圈可串并的工频变压器、1个高精度分压电阻模块、1套高精度无感电流采样电阻。(此处“高精度”并非“准确度”,而是“稳定度”,主要控制老化和温漂)

控制器只需1片STM32就可以了,50Hz加21次谐波也用不着FPGA之类的。

rich_fush 06-08 08:58
信号源必须是DDS的,频率必须晶振,温补晶振是必须的,关键是功放,带负载能力,挂32个电子电能表不会自激,就可以了。升高变压器,原边25V,
Ehunt 06-12 01:30
为了高精度,必须构成深度负反馈才行,加直流自动抵消电路。幅度稳定电路是必须的。
twtgffwer 06-14 21:23
这是准备卖几十百把万一台?六万块的吉时利2002八位半,交流电流档精度也只敢标0.1%
biang51 06-14 17:39


这是很专业的东西,我做过这东西,小问题可以帮你解释一下,我看楼主方案估计就达不到要求
60user177 06-10 18:56
我的疑问:
1:像这么宽广的电压和电流输出,精度要求又这么高,一般到底采用什么方案?

38hot的lilith提出过一个高压校准方案,但仅限直流,其作用是校准放大的比例电阻比值.如果你的设备允许抽取时间做校准的话那应该可以

      我这里的方案估计应该不是最好的,假设电压就算只需要输出200Vrms,还是应该选择分离
      器件吧?可是我这个电压方案精度无法满足要求,最低要求50mv或者0.05%太变态了吧?

精度好不好取决于你的信号源精度+放大精度,如果你的源本身偏差就大,那后面就没有意义.


2:电流方案应该不是最佳?据说有人采用LM1875并联输出?那精度是怎么达到的?最低mA级啊!
     请指点更好的方案共勉!

LM1875不是很适合做这个事情.有点局限性,它不能做跟随器.
找一下经典电流源电路拿元件搭吧.
发热量肯定是不可避免的了,除非你用PWM.

那精度是怎么达到的?最低mA级啊!
看你采样元件的精度和稳定度.
swanegong 06-15 22:39
交流电源不能像直流电源那样搞。有效值本身就不是瞬时概念。
vywyewwx 06-15 15:38
据说(以下的"据说"都是指消息是我半路上听到的,没有依据没有证明,相信不相信自己最决定)8506的标准版是只有DC电压和OHM功能的.AC功能是一块扩展板,需要AC功能的在购买设备时和厂家说清楚要买AC扩展卡.这块AC扩展卡的价格据说比机子还贵.
FLUKE在这个卡里面用了一个特殊的技术(据说就是计量局的AC电压标定技术)来做交流有效值转换.所以转换得到的效果就很好.
而我们市面上用的交流有效值转换芯片其实都不怎么样,低位下能用用,高位下就是一陀+一陀SHI.38hot好像有人评测过这些IC的优点和缺点.
而高位表的AC功能大多是在采购招标时的应付功能,实际使用意义也不大,所以用的也是现有的有效值芯片解决的,精度也就那样.
zsl1220548 06-12 22:49


30年来,精度有没有改变,还是看参数吧,在数据面前,任何修饰说辞都是苍白的.

就用你所说的福禄克吧,现在新款的8846A,交流精度如下,是否比30年前的提高了一个数量级?



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以下复GavinZ :你问我为什么圈电压,是因为摸摸贴的8506A参数只有电压没有电流,对比精度只能选同一物理量。常识认为:作为不同时期的代表作,不可能故意在系统某些方面弱化来降低成本,电压精度能做的很高,就不会把电流精度做的比较低. 当然了,这也许不是绝对,但我没有发现这样的事。

哥来也半步颠 06-08 08:10
交流电流精度是很难做的,以8846A的性能,交流电流也只敢标千分一, 楼主要做个万分五的电流源,我觉得不是一般的难。我强调的是这一点。。。
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