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1、10申请公布号CN102025167A43申请公布日20110420CN102025167ACN102025167A21申请号201010509094722申请日20101015H02J3/38200601H02J3/0120060171申请人陈林地址523000广东省东莞市莞城区步步高小区8栋88号72发明人陈林74专利代理机构天津市北洋有限责任专利代理事务所12201代理人曹玉平54发明名称一种开关电源节能老化系统57摘要本发明涉及电子产品技术领域，尤其涉及一种开关电源节能老化系统，其包括有被老化电源、节能电子负载，被老化电源的输入端连接电网，被老化电源的输出端连接节能电子负载的输入端，节。
2、能电子负载的输出端反馈连接回电网，节能电子负载向电网注入包含谐波含量的电流波形，用于补偿降低系统输入电流中的谐波含量，节能电子负载控制并网电流中含有同等含量的高次谐波，进行补偿，使得系统输入电流中仅含有基波成分，而不含谐波成分，达到治理系统谐波的效果，本发明一方面节约了老化用电，另一方面在基本不增加或者增加很小的成本的情况下，治理了谐波，为电源厂省去了购买大量滤波器的成本。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书5页附图3页CN102025181A1/1页21一种开关电源节能老化系统，它包括有被老化电源、节能电子负载，被老化电源的输入端连接电网，被老化。
3、电源的输出端连接节能电子负载的输入端，节能电子负载的输出端反馈连接回电网，其特征在于节能电子负载向电网注入包含谐波含量的电流波形，用于补偿降低系统输入电流中的谐波含量。2根据权利要求1所述的一种开关电源节能老化系统，其特征在于所述节能电子负载输出的并网电流中的谐波含量是根据系统输入电流或者被老化电源输入电流中的谐波含量变化而变化，通过控制节能电子负载输出的并网电流谐波含量的大小而使系统输入电流中的谐波含量降低。3根据权利要求1或2所述的一种开关电源节能老化系统，其特征在于所述节能电子负载包括用于检测系统和/或被老化电源输入电流谐波含量的谐波电流检测单元、负载电流控制单元、DCAC电路、DSP控。
4、制电路，其中，负载电流控制单元的输入端连接被老化电源的输出端，负载电流控制单元的输出端连接DCAC电路的输入端，DCAC电路的输出端反馈连接回电网，谐波电流检测单元的输出端连接DSP控制电路的输入端，DSP控制电路的输出端连接DCAC电路的输入端；负载电流控制单元将被老化电源输出电压转换为385V的直流母线电压并同时控制负载电流的波形和大小；DCAC电路负责将385V直流母线电压变换为交流电回馈到电网中，并控制并网电流的大小和波形；DSP控制电路检测电网电压的大小、频率和相位以及并网电流、母线电压，根据上述这些值产生SPWM驱动波驱动DCAC电路的IGBT，同时DSP控制电路负责和系统上位机进。
5、行通讯以获取电流设置指令。4根据权利要求3所述的一种开关电源节能老化系统，其特征在于所述系统包括检测系统输入电流IIN的系统输入电流传感器、检测被老化电源输入电流IP的被老化电源输入电流传感器、检测能电子负载输出并网电流IE的并网电流传感器三个电流传感器中的两个或两个以上，其中，系统输入电流传感器串联在系统输入端，其输出端连接谐波电流检测单元的输入端；被老化电源输入电流传感器串联在被老化电源输入端，其输出端连接谐波电流检测单元的输入端；并网电流传感器串联在DCAC电路的输出端，其输出端连接DSP控制电路的输入端。5根据权利要求4所述的一种开关电源节能老化系统，其特征在于所述系统输入电流传感器、。
6、被老化电源输入电流传感器、并网电流传感器为检流电阻互感器、电流互感器或霍尔电流传感器。6根据权利要求4所述的一种开关电源节能老化系统，其特征在于所述系统输入电流传感器或被老化电源输入电流传感器检测被老化电源输入电流IP或系统输入电流IIN，将系统输入电流IIN或老化电源输入电流IP送到DSP控制电路中进行数字运算计算其谐波含量并送给并网电流控制单元，由并网电流控制单元控制并网电流中产生同等含量的高次谐波进行补偿。7根据权利要求3所述的一种开关电源节能老化系统，其特征在于所述谐波电流检测单元通过傅立叶变换分解得到系统或者被老化电源的输入电流各次谐波的含量，通过通讯总线传递给DSP控制电路。8根据。
7、权利要求3所述的一种开关电源节能老化系统，其特征在于所述DSP控制电路采用型号为TMS320F2808的数字信号处理芯片。权利要求书CN102025167ACN102025181A1/5页3一种开关电源节能老化系统技术领域0001本发明涉及电子产品技术领域，尤其涉及一种开关电源节能老化系统。背景技术0002传统的开关电源老化方法是利用大功率电阻作模拟负载进行烧机老化，电能浪费巨大。近年，已出现了一些专利技术文献，比如1、中国专利申请号为2006100419398，专利名称为能量回馈型交直流通用能量回馈型电子负载模拟装置的专利；2、中国专利申请号为2007201790671，专利名称为一种开关电。
8、源节能烧机设备的专利，这些专利文献公开的电子负载基本结构如图1所示，电子负载20包括两个部分负载电流控制单元22、并网电流控制单元23。负载电流控制单元22将被老化电源21输出的直流电变换成高压的直流电，同时控制其输入电流即控制被老化电源的输出电流，并网电流控制单元23将高压直流电变成交流电，回馈到电网中，达到节能的目的，并网电流控制单元23通过控制其输出电流以保证并网电流和电网电压同相。该电子负载20一般包括两个电流传感器负载电流检测传感器、并网电流检测传感器。0003上述的电子负载虽然实现了能量的循环利用，但是会导致系统输入电流的谐波含量增大，对电网的稳定产生了很大的负面影响。另外，使用了。
9、以上节能电子负载20的三相系统中，由于系统高次谐波电流占据很大部分，导致系统的零线电流甚至比相线电流还大，零线电流的大小和被老化电源21的输入电流谐波有关，因此具有不确定性，这样电力部门不好评估零线电流的大小，存在很大的安全隐患。产生以上问题的原因是以上专利文献中提到的节能电子负载20输出的并网电流波形是和电网同相的标准正弦波，但是由于被老化电源21的输入电流往往不是标准的正弦波，而是包含有一定的高次谐波，导致系统从电网补充的电流含有大量的高次谐波。0004以下从数学上解释该节能电子负载会导致系统总谐波含量增加。假设被老化电源输入电流只包括基波和三次谐波，谐波成分为基波的20，即其输入电流为I。
10、PSINT02SIN3T。假设节能电子负载的效率为80，其输出并网电流中只含有基波成分，即并网电流IE08SINT。那么系统总输入电流IINIPIESINT02SIN3T08SINT02SINT02SIN3T。可以看出三次谐波的幅值和基波的幅值都为02，谐波成分为基波的100，谐波含量大大增加。0005谐波是指电流中所含有的频率为基波的整数倍的电量，主要是由于正弦电压加压于非线性负载，基波电流发生畸变产生。谐波的典型危害有00061、污染电网，减少电网的有效容量，增加电网建设投资；00072、损害电表计算电能的准确性；00083、降低电流的功率因数，浪费电能；00094、缩短电气设备和机密仪器。
11、的使用寿命，甚至损坏设备；00105、引起局部并联谐振和串联谐振，严重降低供电安全；00116、谐波电流增加变压器铜损，铁损与杂散损耗，导致负载容量下降，变压器发说明书CN102025167ACN102025181A2/5页4热和浪费电能；00127、引发控制设备、继电保护装置误动作，烧毁设备或误跳闸；00138、降低断路器开断能力，加大了断路器容量的配置；00149、增加电缆线路损耗，降低传输能力，加速电缆绝缘老化和缩短电缆使用寿命；001510、影响通讯系统，降低通讯质量，导致计算机无法正常工作，甚至系统崩溃，信息丢失。0016电源是一种典型的非线性负载，其会对电网产生谐波干扰，虽然如今的。
12、电源需要满足一定的谐波标准，但是由于电源生产厂家大量的电源同时老化工作，往往总谐波是相当可观的，为了降低谐波，满足供电部门对其谐波的要求，生产厂家往往需要购买专门的有源或者无源电力滤波器，该电力滤波器价格昂贵，造成了生产成本的大幅提升。虽然传统的节能电子负载能够减少电源厂老化时的用电，但是会带来谐波含量增加的问题，而老化用电往往占一个电源厂80以上的用电，随着节能电子负载的大量使用，整个电源厂的谐波问题越来越突出，该问题越来越成为节能电子负载的应用瓶颈。发明内容0017本发明的目的就是针对现有技术存在的不足而提供一种具有谐波治理功能的开关电源节能老化系统，本发明的节能电子负载能够治理由被老化电。
13、源本身引起的系统输入电流谐波，保证系统从电网索取的电流为干净的正弦波，从而减小了谐波导致的谐波的附加损耗、系统对电力系统的影响、三相系统中的零线电流等一系列问题。0018为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是0019一种开关电源节能老化系统，它包括有被老化电源、节能电子负载，被老化电源的输入端连接电网，被老化电源的输出端连接节能电子负载的输入端，节能电子负载的输出端反馈连接回电网，节能电子负载向电网注入包含谐波含量的电流波形，用于补偿降低系统输入电流中的谐波含量。0020所述节能电子负载输出的并网电流中的谐波含量是根据系统输入电流或者被老化电源输入电流中的谐波含量变化而变化，通过控制节能电子。
14、负载输出的并网电流谐波含量的大小而使系统输入电流中的谐波含量降低。0021所述节能电子负载包括用于检测系统和/或被老化电源输入电流谐波含量的谐波电流检测单元、负载电流控制单元、DCAC电路、DSP控制电路，其中，负载电流控制单元的输入端连接被老化电源的输出端，负载电流控制单元的输出端连接DCAC电路的输入端，DCAC电路的输出端反馈连接回电网，谐波电流检测单元的输出端连接DSP控制电路的输入端，DSP控制电路的输出端连接DCAC电路的输入端；负载电流控制单元将被老化电源输出电压转换为385V的直流母线电压并同时控制负载电流的波形和大小；DCAC电路负责将385V直流母线电压变换为交流电回馈到电。
15、网中，并控制并网电流的大小和波形；DSP控制电路检测电网电压的大小、频率和相位以及并网电流、母线电压，根据上述这些值产生SPWM正弦波脉宽调制驱动波驱动DCAC电路的IGBT，同时DSP控制电路负责和系统上位机进行通讯以获取电流设置指令。0022所述系统包括检测系统输入电流IIN的系统输入电流传感器、检测被老化电源说明书CN102025167ACN102025181A3/5页5输入电流IP的被老化电源输入电流传感器、检测能电子负载输出并网电流IE的并网电流传感器三个电流传感器中的两个或两个以上，其中，系统输入电流传感器串联在系统输入端，其输出端连接谐波电流检测单元的输入端；被老化电源输入电流传。
16、感器串联在被老化电源输入端，其输出端连接谐波电流检测单元的输入端；并网电流传感器串联在DCAC电路的输出端，其输出端连接DSP控制电路的输入端。0023所述系统输入电流传感器、被老化电源输入电流传感器、并网电流传感器为检流电阻互感器、电流互感器或霍尔电流传感器。0024所述系统输入电流传感器或被老化电源输入电流传感器检测被老化电源输入电流IP或系统输入电流IIN，将系统输入电流IIN或老化电源输入电流IP送到DSP控制电路中进行数字运算计算其谐波含量并送给并网电流控制单元，由并网电流控制单元控制并网电流中产生同等含量的高次谐波进行补偿。0025所述谐波电流检测单元通过傅立叶变换分解得到系统或者。
17、被老化电源的输入电流各次谐波的含量，通过通讯总线传递给DSP控制电路。0026所述DSP控制电路采用数字信号处理芯片TMS320F2808。0027本发明有益效果在于0028本发明包括有被老化电源、节能电子负载，被老化电源的输入端连接电网，被老化电源的输出端连接节能电子负载的输入端，节能电子负载的输出端反馈连接回电网，节能电子负载向电网注入包含谐波含量的电流波形，用于补偿降低系统输入电流中的谐波含量，节能电子负载控制并网电流中含有同等含量的高次谐波，进行补偿，使得系统输入电流中仅含有基波成分，而不含谐波成分，达到治理系统谐波的效果，本发明一方面节约了老化用电，另一方面在基本不增加或者增加很小的。
18、成本的情况下，治理了谐波，为电源厂省去了购买大量滤波器的成本。0029另外，系统包括检测系统输入电流IIN的系统输入电流传感器、检测被老化电源输入电流IP的被老化电源输入电流传感器、检测能电子负载输出并网电流IE的并网电流传感器三个电流传感器中的两个或两个以上，本发明在现有技术的基础上增加一个或者一个以上的电流传感器，用于检测被老化电源的输入电流IP或者系统的输入电流IIN，将IP或者IIN送到DSP控制电路中，通过数字运算，将其谐波含量计算出来，送给并网电流控制单元，并网电流控制单元控制并网电流中含有同等含量的高次谐波，进行补偿，达到治理谐波的效果。附图说明0030图1是现有技术的结构方框图。
19、；0031图2是本发明的结构方框图；0032图3是本发明的系统控制框图；0033图4是本发明负载电流控制单元的电路原理图；0034图5是本发明DCAC电路的电路原理图。具体实施方式0035下面结合附图对本发明作进一步的说明，见图2所示，粗线条表示的是能量流说明书CN102025167ACN102025181A4/5页6向，细线条表示的是信号流向，本发明公开的开关电源节能老化系统包括有被老化电源1、节能电子负载10，被老化电源1的输入端连接电网，被老化电源1的输出端连接节能电子负载10的输入端，节能电子负载10的输出端反馈连接回电网，节能电子负载10向电网注入包含谐波含量的电流波形，用于补偿降低。
20、系统输入电流中的谐波含量。节能电子负载10输出的并网电流中的谐波含量是根据系统输入电流或者被老化电源1输入电流中的谐波含量变化而变化，通过控制节能电子负载10输出的并网电流谐波含量的大小而使系统输入电流中的谐波含量降低。0036其中，节能电子负载10包括用于检测系统和/或被老化电源1输入电流谐波含量的谐波电流检测单元4、负载电流控制单元2、DCAC电路3、DSP控制电路5，其中，负载电流控制单元2的输入端连接被老化电源1的输出端，负载电流控制单元2的输出端连接DCAC电路3的输入端，DCAC电路3的输出端反馈连接回电网，谐波电流检测单元4的输出端连接DSP控制电路5的输入端，DSP控制电路5的。
21、输出端连接DCAC电路3的输入端；负载电流控制单元2将被老化电源1输出电压转换为385V左右的直流母线电压并同时控制负载电流的波形和大小；DCAC电路3负责将385V直流母线电压变换为交流电回馈到电网中，并控制并网电流的大小和波形；DSP控制电路5检测电网电压的大小、频率和相位以及并网电流、母线电压，根据上述这些值产生SPWM驱动波驱动DCAC电路3的4个IGBT，同时DSP控制电路5负责和系统上位机进行通讯以获取电流设置指令。0037本发明的系统包括检测系统输入电流IIN的系统输入电流传感器CS1、检测被老化电源1输入电流IP的被老化电源输入电流传感器CS2、检测能电子负载输出并网电流IE的。
22、并网电流传感器CS4三个电流传感器中的两个或两个以上，其中，系统输入电流传感器CS1串联在系统输入端，其输出端连接谐波电流检测单元4的输入端；被老化电源输入电流传感器CS2串联在被老化电源1输入端，其输出端连接谐波电流检测单元4的输入端；并网电流传感器CS4串联在DCAC电路3的输出端，其输出端连接DSP控制电路5的输入端。本发明在现有技术的基础上增加一个或者一个以上的电流传感器，用于检测被老化电源1的输入电流IP或者系统的输入电流IIN，将IP或者IIN送到DSP控制电路5中，通过数字运算，将其谐波含量计算出来，送给并网电流控制单元，并网电流控制单元控制并网电流中含有同等含量的高次谐波，进行。
23、补偿，使得系统输入电流中仅含有基波成分，而不含谐波成分，达到治理谐波的效果。由于IINIPIE，所以三个电流检测传感器系统输入电流传感器CS1、被老化电源输入电流传感器CS2、并网电流传感器CS4实际只需要任意两个即可。假如IPSINT02SIN3T，则只需控制IE08SINT02SIN3T，那么IINIPIE02SINT，即系统输入电流只有基波成分，达到治理谐波的效果。0038系统输入电流传感器CS1、被老化电源输入电流传感器CS2、并网电流传感器CS4、被老化电源输出电流传感器CS3为检流电阻互感器、电流互感器或霍尔电流传感器，分别用于检测系统输入电流IIN、被老化电源1输入电流IP、被老。
24、化电源1输出电流IO、并网电流IE。由于IINIPIE，实际系统中系统输入电流传感器CS1、被老化电源输入电流传感器CS2、并网电流传感器CS4三个电流传感器只需要两个即可，系统输入电流传感器CS1、被老化电源输入电流传感器CS2、并网电流传感器CS4用来检测三个电说明书CN102025167ACN102025181A5/5页7流，最终达到控制并网电流波形，使得系统输入电流波形为干净的正弦波的目的。被老化电源输出电流传感器CS3用来控制被老化电源1的输出电流，使得被老化电源1的负载电流大小可以通过软件动态设定。0039系统输入电流传感器或被老化电源输入电流传感器检测被老化电源1输入电流IP或系。
25、统输入电流IIN，将系统输入电流IIN或老化电源输入电流IP送到DSP控制电路5中进行数字运算计算其谐波含量并送给并网电流控制单元，由并网电流控制单元控制并网电流中产生同等含量的高次谐波进行补偿。谐波电流检测单元4通过傅立叶变换分解得到系统或者被老化电源1的输入电流各次谐波的含量，通过通讯总线传递给DSP控制电路5。0040其中，DSP控制电路5采用数字信号处理芯片TMS320F2808，其内部的AD采样和EPWM接口可以方便的实现并网电流的数字控制。见图3，作为本发明的系统控制框图，其控制环包括一个外环和一个内环，外环是385V母线电压环，通过保持母线电压的稳定来保证节能电子负载10输入功率。
26、和输出功率的匹配，当输入功率比输出功率大，则母线电压会增高，这时，增大并网电流，则母线电压会降低。同样，当输入功率比输出功率小，则母线电压会降低，这时，减小并网电流，则母线电压会升高。母线电压实际值和反馈值的差经过PI调节器后得到并网电流基波幅值的给定，其加上被老化电源1的谐波电流即得到并网电流的给定。内环是并网电流环，该环保证并网电流和给定电流一致。0041见图4，为负载电流控制单元2电路原理简图，电感L1、开关功率管Q1、二极管D1、电容C1构成一个BOOST升压电路，将被老化电源1输出的低压直流电33V/12V/5V升高到54V，该电路同时控制被老化电源1的输出电流IO的大小。Q2、Q3。
27、、Q4、Q5、C2、T1、D2、D3、D4、D5、C3构成一个全桥隔离升压电路，用于将54V电压升高到385V直流母线。0042见图5，为DCAC电路3原理简图，开关功率管Q5、Q6、Q7、Q8、二极管D12、D13、D14、D15构成一个全桥逆变电路，用于将385V直流电转变成交流电。电感L3用于滤除并网电流中的高次谐波，开关K1用于将逆变电路和电网隔开，当电网电压或者频率不正常时断开开关K1，以保护逆变器内部电路。0043当然，以上所述仅是本发明的较佳实施例，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。说明书CN102025167ACN102025181A1/3页8图1图2说明书附图CN102025167ACN102025181A2/3页9图3图4说明书附图CN102025167ACN102025181A3/3页10图5说明书附图CN102025167A。