全自動電容電感測試儀穩(wěn)定性分析與設(shè)計,輸出功率大,在電子、機電行業(yè),特別是在精密加工機械、半導(dǎo)體加工設(shè)備的制造、交流儀器儀表的調(diào)校、磁性材料的測量等測試系統(tǒng)中,作為激勵源或信息源得到廣泛的應(yīng)用，也可以取代傳統(tǒng)的電動機－發(fā)電機機組,在航天航空航海和精密加工等行業(yè)得到應(yīng)用。

1工作原理

交流穩(wěn)頻電源根據(jù)其工作方式可分為波形控制式和逆變器式。波形控制式是將信號源輸出的正弦波信號作為基準,采用線性放大器進行功率放大,通過耦合度高的線性變壓器與負載相連。這種穩(wěn)頻電源波形失真小,穩(wěn)定度高。逆變器式與波形控制式的主電路結(jié)構(gòu)基本相同,只是采用開關(guān)式逆變器取代線性放大器,通過正弦波脈沖寬度調(diào)制技術(shù)(SPWM),使主電路中的電力電子器件工作于超音頻范圍的開關(guān)狀態(tài),輸出正弦波脈寬調(diào)制波,然后再通過濾波電路還原成正弦波,這種穩(wěn)頻電源效率高,無噪聲。但由于工作在開關(guān)狀態(tài),有一定的開關(guān)干擾,波形失真程度較大,其應(yīng)用范圍受到一定的限制。目前,一般多采用波形控制式穩(wěn)頻電源作為測試激勵源,采用逆變器式作為大功率驅(qū)動電源。

根據(jù)輸出交流電源的相數(shù),穩(wěn)頻電源可分為單相式,兩相正交式和三相對稱式。單一輸出量的穩(wěn)頻穩(wěn)壓源由于各相間的相移恒定,因此不需要移相調(diào)節(jié)電路。當(dāng)輸出物理量既要求有電壓回路,還要求有電流回路,且電壓與電流的相位差要求既能調(diào)節(jié)又能穩(wěn)定以適應(yīng)不同負載時,則相應(yīng)的穩(wěn)頻穩(wěn)壓/穩(wěn)流電源應(yīng)包括電壓和電流輸出回路。

 

（a）單相式CVCF

(b)兩相正交式CVCF (c)三相對稱式CVCF

 

穩(wěn)頻穩(wěn)壓電源的穩(wěn)幅原理取決于圖2所示的穩(wěn)幅放大電路。其中精密整流電路將穩(wěn)頻穩(wěn)壓源輸出的交流電壓取樣,經(jīng)整流變換為幅值與輸出的交流量成正比的直流電壓Uf,穩(wěn)幅放大電路將此Uf作為幅值反饋電壓,并與基準源Uj相比較,取其偏差量Uj－Uf進行積分放大,以改變可變增益放大器的增益。當(dāng)頻率穩(wěn)定、幅值也穩(wěn)定的信號源輸出的正弦波通過可變增益放大器時,由于其增益取決于偏差量,故使輸入到功率放大器的信號幅值改變,從而自動調(diào)節(jié)其輸出的幅值。如由于某一原因使穩(wěn)壓源的輸出幅值Uo下降時,則經(jīng)過精密整流后的幅值反饋電壓Uf也降低,使比較器的偏差量增大,經(jīng)積分放大后,使可變增益放大器的增益提高,從而使功率放大器的輸入信號增大,穩(wěn)頻穩(wěn)壓源的輸出幅值Uo增大,以達到幅值穩(wěn)定的目的。

波形反饋環(huán)是將穩(wěn)頻穩(wěn)壓源的輸出量取樣后,以負反饋的形式反饋到功率放大器的輸入端,使功率放大器的凈輸入信號為輸入信號與反饋信號的偏差。通過這一較強的負反饋以減小功率放大器的非線性失真,使穩(wěn)頻穩(wěn)壓源的輸出波形盡量接近信號源的輸出波形。