本發(fā)明涉及電源領(lǐng)域，特別涉及一種電源模式控制方法、控制裝置及三相變頻電源。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的三相電源輸出電壓，輸出頻率設(shè)定都是相同，相間角是固定240°和120°，相角不可以任意調(diào)節(jié)，電壓不可以每一相獨(dú)立調(diào)節(jié)，應(yīng)用領(lǐng)域具有局限，不能應(yīng)用于現(xiàn)在新型的測試條件與測試標(biāo)準(zhǔn)。

對應(yīng)某些電力設(shè)備試品，按照國家/行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，需要使用三相變頻電源進(jìn)行試驗(yàn)。一旦發(fā)現(xiàn)問題，則需要采用不同參數(shù)的變頻電源做進(jìn)一步的試驗(yàn)及分析,但進(jìn)行試驗(yàn)需要多購買一臺甚至多臺變頻電源，既增加了設(shè)備的購買費(fèi)用，又提高了測試的人力成本。

現(xiàn)有技術(shù)中三相電源的工作模式單一，無法滿足新型的測試條件和測試標(biāo)準(zhǔn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明提供了一種電源模式控制方法、控制裝置及三相變頻電源，通過分別對輸出電壓、輸出頻率及相間角的設(shè)定，模擬各種國家的電網(wǎng)電壓，滿足各種測試標(biāo)準(zhǔn)，提高電源自身的利用率。所述技術(shù)方案如下：

一方面，本發(fā)明提供了一種電源模式控制方法，用于設(shè)定三相變頻電源的工作模式，所述方法包括：

將三相的電壓均設(shè)定為其中一單相的電壓，將三相的頻率均設(shè)定為所述單相的頻率，并獨(dú)立設(shè)定三相的相位角，進(jìn)而控制所述電源工作在第一模式；

獨(dú)立設(shè)定三相的電壓，將三相的頻率均設(shè)定為其中一單相的頻率，并獨(dú)立設(shè)定三相的相位角，進(jìn)而控制所述電源工作在第二模式；

獨(dú)立設(shè)定三相的電壓和頻率，進(jìn)而控制所述電源工作在第三模式。

另一方面，本發(fā)明提供了一種電源模式控制裝置，用于設(shè)定三相變頻電源的工作模式，所述裝置包括第一電壓設(shè)定模塊、第一頻率合成模塊、第二電壓設(shè)定模塊、第二頻率合成模塊、第三電壓設(shè)定模塊、第三頻率合成模塊及控制器；

所述控制器用于控制所述第一電壓設(shè)定模塊、第二電壓設(shè)定模塊和/或第三電壓設(shè)定模塊設(shè)定電源的三相電壓，并控制所述第一頻率合成模塊、第二頻率合成模塊和/或第三頻率合成模塊設(shè)定電源的三相頻率。

進(jìn)一步地，響應(yīng)于所述第一頻率合成模塊、第二頻率合成模塊或第三頻率合成模塊設(shè)定三相的頻率，所述第一頻率合成模塊、第二頻率合成模塊或第三頻率合成模塊還用于設(shè)定三相電源的相位角。

進(jìn)一步地，所述控制器控制第一電壓設(shè)定模塊、第二電壓設(shè)定模塊或第三電壓設(shè)定模塊設(shè)定電源的三相電壓，并控制第一頻率合成模塊、第二頻率合成模塊或第三頻率合成模塊設(shè)定電源的三相頻率，及控制第一頻率合成模塊設(shè)定第一相的相位角、第二頻率合成模塊設(shè)定第二相的相位角、第三頻率合成模塊設(shè)定第三相的相位角，進(jìn)而控制所述電源工作在第一模式；

所述控制器控制第一電壓設(shè)定模塊設(shè)定第一相的電壓、第二電壓設(shè)定模塊設(shè)定第二相的電壓、第三電壓設(shè)定模塊設(shè)定第三相的電壓，并控制第一頻率合成模塊、第二頻率合成模塊或第三頻率合成模塊設(shè)定電源的三相頻率，及控制第一頻率合成模塊設(shè)定第一相的相位角、第二頻率合成模塊設(shè)定第二相的相位角、第三頻率合成模塊設(shè)定第三相的相位角，進(jìn)而控制所述電源工作在第二模式；

所述控制器控制第一電壓設(shè)定模塊設(shè)定第一相的電壓、第二電壓設(shè)定模塊設(shè)定第二相的電壓、第三電壓設(shè)定模塊設(shè)定第三相的電壓，并控制第一頻率合成模塊設(shè)定第一相的頻率、第二頻率合成模塊設(shè)定第二相的頻率、第三頻率合成模塊設(shè)定第三相的頻率，進(jìn)而控制所述電源工作在第三模式。

進(jìn)一步地，所述三相變頻電源的主電路包括12個igbt，3個濾波單元及3個隔離變壓單元，所述三相變頻電源的每相由4個igbt組成全橋逆變電路，所述濾波單元和隔離變壓單元均與三相一一對應(yīng)。

進(jìn)一步地，所述裝置還包括arm處理器，所述第一電壓設(shè)定模塊、第一頻率合成模塊、第二電壓設(shè)定模塊、第二頻率合成模塊、第三電壓設(shè)定模塊、第三頻率合成模塊由fpga實(shí)現(xiàn)。

進(jìn)一步地，所述裝置還包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器用于將設(shè)定的三相電壓數(shù)字量轉(zhuǎn)換為三相電壓模擬量。

進(jìn)一步地，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器包括設(shè)定電壓數(shù)模轉(zhuǎn)換器及單位正弦波數(shù)模轉(zhuǎn)換器，所述設(shè)定電壓數(shù)模轉(zhuǎn)換器和單位正弦波數(shù)模轉(zhuǎn)換器的數(shù)量均為三個，且設(shè)定電壓數(shù)模轉(zhuǎn)換器和單位正弦波數(shù)模轉(zhuǎn)換器均與變頻電源的三相一一對應(yīng)。

進(jìn)一步地，所述控制器包括第一相輸出電壓控制器、第二相輸出電壓控制器及第三相輸出電壓控制器。

再一方面，本發(fā)明提供了一種三相變頻電源，所述電源利用如上所述的電源模式控制裝置進(jìn)行模式設(shè)定。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案帶來的有益效果如下：

1)三相變頻電源的每一相可以獨(dú)立調(diào)節(jié)電壓和頻率，擴(kuò)大了三相電源的適用場景和領(lǐng)域；

2)可以對三相設(shè)定各種電氣參數(shù)，使單個三相變頻電源具有多種工作模式，提高單個三相電源的利用率；

3)精確實(shí)現(xiàn)一定頻率范圍內(nèi)的正弦波波形，穩(wěn)定度高。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的電源模式控制裝置的框架示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的電源模式控制裝置的控制邏輯圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的三相變頻電源的主電路示意圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的三相變頻電源在第一模式下電壓的第一實(shí)際輸出圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的三相變頻電源在第一模式下電壓的第二實(shí)際輸出圖；

圖6是本發(fā)明實(shí)施例提供的三相變頻電源在第二模式下電壓的第一實(shí)際輸出圖；

圖7是本發(fā)明實(shí)施例提供的三相變頻電源在第二模式下電壓的第二實(shí)際輸出圖；

圖8是本發(fā)明實(shí)施例提供的三相變頻電源在第三模式下電壓的實(shí)際輸出圖。

具體實(shí)施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分的實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

需要說明的是，本發(fā)明的說明書和權(quán)利要求書及上述附圖中的術(shù)語“第一”、“第二”等是用于區(qū)別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應(yīng)該理解這樣使用的數(shù)據(jù)在適當(dāng)情況下可以互換，以便這里描述的本發(fā)明的實(shí)施例能夠以除了在這里圖示或描述的那些以外的順序?qū)嵤?。此外，術(shù)語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、裝置、產(chǎn)品或設(shè)備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或?qū)τ谶@些過程、方法、產(chǎn)品或設(shè)備固有的其它步驟或單元。

實(shí)施例1

在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，提供了一種電源模式控制方法，用于設(shè)定三相變頻電源的工作模式，所述方法包括：

將三相的電壓均設(shè)定為其中一單相的電壓，即將單相電壓設(shè)定值作為三相電壓的給定值，比如，將u相電壓設(shè)定值同時作為u相電壓給定值、v相電壓給定值及w相電壓給定值，將三相的頻率均設(shè)定為所述單相的頻率，即將單相頻率設(shè)定值作為三相頻率的給定值，比如，將u相頻率設(shè)定值同時作為u相頻率給定值、v相頻率給定值及w相頻率給定值，并獨(dú)立設(shè)定三相的相位角，所述相位角可以隨意設(shè)定分配，進(jìn)而控制所述電源工作在第一模式；

獨(dú)立設(shè)定三相的電壓，即將u相電壓設(shè)定值作為u相電壓給定值，將v相電壓設(shè)定值作為v相電壓給定值，將w相電壓設(shè)定值作為w相電壓給定值，將三相的頻率均設(shè)定為其中一單相的頻率，即將單相頻率設(shè)定值作為三相頻率的給定值，比如，將u相頻率設(shè)定值同時作為u相頻率給定值、v相頻率給定值及w相頻率給定值，并獨(dú)立設(shè)定三相的相位角，所述相位角可以隨意設(shè)定分配，進(jìn)而控制所述電源工作在第二模式；

獨(dú)立設(shè)定三相的電壓和頻率，即將u相電壓設(shè)定值作為u相電壓給定值，將v相電壓設(shè)定值作為v相電壓給定值，將w相電壓設(shè)定值作為w相電壓給定值，即將u相頻率設(shè)定值作為u相頻率給定值，將v相頻率設(shè)定值作為v相頻率給定值，將w相頻率設(shè)定值作為w相頻率給定值，此時相位角不可設(shè)定，進(jìn)而控制所述電源工作在第三模式。

實(shí)施例2

實(shí)施例1中的電源模式控制方法依托于電源模式控制裝置實(shí)現(xiàn)，參見圖1，所述電源模式控制裝置包括第一電壓設(shè)定模塊、第一頻率合成模塊、第二電壓設(shè)定模塊、第二頻率合成模塊、第三電壓設(shè)定模塊、第三頻率合成模塊及控制器；

所述控制器用于控制所述第一電壓設(shè)定模塊、第二電壓設(shè)定模塊和/或第三電壓設(shè)定模塊設(shè)定電源的三相電壓，并控制所述第一頻率合成模塊、第二頻率合成模塊和/或第三頻率合成模塊設(shè)定電源的三相頻率。

當(dāng)所述第一頻率合成模塊、第二頻率合成模塊或第三頻率合成模塊設(shè)定三相的頻率時，所述第一頻率合成模塊、第二頻率合成模塊或第三頻率合成模塊還用于設(shè)定三相電源的相位角；相反地，當(dāng)獨(dú)立設(shè)定三相頻率時，相位角無法任意設(shè)定。

在本發(fā)明實(shí)施例中，所述第一電壓設(shè)定模塊為u相電壓設(shè)定模塊，第一頻率合成模塊為u相頻率合成模塊，優(yōu)選采用u相dds(直接數(shù)字式頻率合成器，directdigitalsynthesizer)，第二電壓設(shè)定模塊為v相電壓設(shè)定模塊，第二頻率合成模塊為v相頻率合成模塊(v相dds)，第三電壓設(shè)定模塊為w相電壓設(shè)定模塊，第三頻率合成模塊為w相頻率合成模塊(w相dds)，參見圖1，支路上的開關(guān)k1-k8設(shè)置如圖，控制器控制k1-k8的通斷：

模式一、控制器控制第一電壓設(shè)定模塊、第二電壓設(shè)定模塊或第三電壓設(shè)定模塊設(shè)定電源的三相電壓，并控制第一頻率合成模塊、第二頻率合成模塊或第三頻率合成模塊設(shè)定電源的三相頻率，及控制第一頻率合成模塊設(shè)定第一相的相位角、第二頻率合成模塊設(shè)定第二相的相位角、第三頻率合成模塊設(shè)定第三相的相位角，進(jìn)而控制所述電源工作在第一模式。在本實(shí)施例中，以控制第一電壓設(shè)定模塊(u相電壓設(shè)定模塊)設(shè)定電源的三相電壓，并控制第一頻率合成模塊(u相dds)設(shè)定電源的三相頻率為例進(jìn)行說明：當(dāng)控制開關(guān)k1、k3、k5和k7閉合，而k2、k4、k6和k8斷開，則設(shè)定三相電壓都用u相電壓，三相頻率都用u相頻率，u相dds實(shí)現(xiàn)頻率的設(shè)定及相角的設(shè)定，此為第一模式；

模式二、控制器控制第一電壓設(shè)定模塊設(shè)定第一相的電壓、第二電壓設(shè)定模塊設(shè)定第二相的電壓、第三電壓設(shè)定模塊設(shè)定第三相的電壓，并控制第一頻率合成模塊、第二頻率合成模塊或第三頻率合成模塊設(shè)定電源的三相頻率，及控制第一頻率合成模塊設(shè)定第一相的相位角、第二頻率合成模塊設(shè)定第二相的相位角、第三頻率合成模塊設(shè)定第三相的相位角，進(jìn)而控制所述電源工作在第二模式。在本實(shí)施例中，以控制第一頻率合成模塊(u相dds)設(shè)定電源的三相頻率為例進(jìn)行說明：當(dāng)控制開關(guān)k2、k3、k6和k7閉合，而k1、k4、k5和k8斷開，則獨(dú)立設(shè)定電源三相的電壓值，三相頻率都用u相頻率，u相dds實(shí)現(xiàn)頻率的設(shè)定及相角的設(shè)定，此為第二模式；

模式三、控制器控制第一電壓設(shè)定模塊設(shè)定第一相的電壓、第二電壓設(shè)定模塊設(shè)定第二相的電壓、第三電壓設(shè)定模塊設(shè)定第三相的電壓，并控制第一頻率合成模塊設(shè)定第一相的頻率、第二頻率合成模塊設(shè)定第二相的頻率、第三頻率合成模塊設(shè)定第三相的頻率，進(jìn)而控制所述電源工作在第三模式，即控制開關(guān)k2、k4、k6和k8閉合，而k1、k3、k5和k7斷開，則u相電壓設(shè)定模塊單獨(dú)設(shè)定u相電壓，v相電壓設(shè)定模塊單獨(dú)設(shè)定v相電壓，w相電壓設(shè)定模塊單獨(dú)設(shè)定w相電壓，u相dds實(shí)現(xiàn)u相頻率的設(shè)定，v相dds實(shí)現(xiàn)v相頻率的設(shè)定，w相dds實(shí)現(xiàn)w相頻率的設(shè)定，由于三相電壓和頻率均獨(dú)自設(shè)定，此狀態(tài)下，相角不可設(shè)定，此為第三狀態(tài)。

上述開關(guān)k1-k8均通過程序進(jìn)行控制，優(yōu)選地，通過fpga(現(xiàn)場可編程門陣列，field－programmablegatearray)實(shí)現(xiàn)控制，參見圖2，優(yōu)選地，所述控制裝置還包括arm處理器(acornriscmachine)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器，又稱d/a轉(zhuǎn)換器，簡稱dac，所述dac用于將設(shè)定的三相電壓數(shù)字量轉(zhuǎn)換為三相電壓模擬量，具體包括設(shè)定電壓數(shù)模轉(zhuǎn)換器及單位正弦波數(shù)模轉(zhuǎn)換器，所述設(shè)定電壓數(shù)模轉(zhuǎn)換器和單位正弦波數(shù)模轉(zhuǎn)換器的數(shù)量均為三個，且設(shè)定電壓數(shù)模轉(zhuǎn)換器和單位正弦波數(shù)模轉(zhuǎn)換器均與變頻電源的三相一一對應(yīng)，所述設(shè)定電壓數(shù)模轉(zhuǎn)換器分別為u相電壓設(shè)定dac、v相電壓設(shè)定dac和w相電壓設(shè)定dac，所述單位正弦波數(shù)模轉(zhuǎn)換器分別為u相單位正弦波數(shù)模轉(zhuǎn)換器(usindac)、v相單位正弦波數(shù)模轉(zhuǎn)換器(vsindac)和w相單位正弦波數(shù)模轉(zhuǎn)換器(wsindac)。具體地，所述控制器包括第一相輸出電壓控制器(u相輸出電壓控制器)、第二相輸出電壓控制器(v相輸出電壓控制器)及第三相輸出電壓控制器(w相輸出電壓控制器)。

圖4-圖8示出了三相變頻電源在三種設(shè)定模式下的實(shí)際輸出電壓曲線，其中，

圖4示出了第一模式下：三相電壓統(tǒng)一設(shè)定為220v，三相頻率統(tǒng)一設(shè)定為50hz，相間角設(shè)定為240°和120°情況下的實(shí)際輸出情況；

圖5與圖4的區(qū)別在于相間角發(fā)生變化，圖5中相間角設(shè)定為270°和180°，因此與圖4相比，圖5中的電壓幅值和周期沒有發(fā)生變化，僅僅相位發(fā)生了變化；

圖6示出了三相變頻電源在第二模式下：三相頻率統(tǒng)一設(shè)定為50hz，獨(dú)立設(shè)定電壓：u相電壓設(shè)定為220v，v相電壓設(shè)定為110v，w相電壓設(shè)定為50v，相間角設(shè)定為240°和120°情況下的實(shí)際輸出情況；

圖7與圖6的區(qū)別在于相間角發(fā)生變化，圖6中相間角設(shè)定為270°和180°，因此與圖6相比，圖7中的電壓幅值和周期沒有發(fā)生變化(波形沒有發(fā)生變化)，僅僅相位發(fā)生了變化；

圖8示出了三相變頻電源在第三模式下：獨(dú)立設(shè)定電壓：u相電壓設(shè)定為220v，v相電壓設(shè)定為110v，w相電壓設(shè)定為50v，且獨(dú)立設(shè)定頻率：u相頻率設(shè)定為50hz，v相頻率設(shè)定為60hz，w相頻率設(shè)定為100hz，此時，相位角無法設(shè)定。

實(shí)施例3

在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，提供了一種三相變頻電源，參見圖3，所述三相變頻電源的主電路包括12個igbt(insulatedgatebipolartransistor)，3個濾波單元及3個隔離變壓單元，所述三相變頻電源的每相由4個igbt組成全橋逆變電路，所述濾波單元和隔離變壓單元均與三相一一對應(yīng)，所述三相變頻電源的主電路用12個igbt實(shí)現(xiàn)逆變單元，每相由4個igbt全橋方式逆變，每相獨(dú)立lc濾波及獨(dú)立的隔離變壓器，使三相電源可以實(shí)現(xiàn)以三個完全獨(dú)立的單相電源來使用?；诖穗娐吩O(shè)計的三相變頻電源，利用上述實(shí)施例提供的電源模式控制方法或電源模式控制裝置進(jìn)行模式設(shè)定，使其適用于各種新的測試條件，滿足新的測試標(biāo)準(zhǔn)，豐富三相變頻電源的應(yīng)用功能，提高電源的利用率。

本控制方法用fpga實(shí)現(xiàn)數(shù)字dds技術(shù)可以任意設(shè)定頻率，任意設(shè)定相間角，可以實(shí)現(xiàn)頻率范圍30hz-1000hz的正弦波波形，頻率的穩(wěn)定度可以達(dá)到0.01％，相角穩(wěn)定度±2℃。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。