本實(shí)用新型涉及一種多階倍壓低紋波直流高壓發(fā)生裝置，屬于測(cè)試與自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著電力電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，直流輸電技術(shù)日趨完善，在輸送能力和送電距離上已可和特高壓交流競(jìng)爭(zhēng)。多端直流輸電技術(shù)也取得了一些運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，因此對(duì)電力材料和設(shè)備的高壓及特高壓直流試驗(yàn)顯得尤為重要。另外隨著電網(wǎng)改造計(jì)劃的實(shí)施,大量的交聯(lián)聚乙烯電纜以其優(yōu)良的性能而被廣泛的應(yīng)用。為了保證敷設(shè)后的交聯(lián)聚乙烯電力電纜的安全運(yùn)行,需要對(duì)其進(jìn)行直流高壓試驗(yàn)。除此之外,電力行業(yè)對(duì)氧化鋅避雷器、磁吹避雷器、發(fā)電機(jī)、變壓器、開(kāi)關(guān)等設(shè)備進(jìn)行也需要進(jìn)行直流高壓試驗(yàn)。

目前國(guó)內(nèi)的直流高壓發(fā)生器在功能、參數(shù)和試驗(yàn)過(guò)程等方面，各廠家產(chǎn)品水平不一、參差不齊。本實(shí)用新型是根據(jù)國(guó)內(nèi)多家試驗(yàn)單位對(duì)產(chǎn)品的要求,綜合國(guó)內(nèi)各直流高壓試驗(yàn)設(shè)備生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品特點(diǎn)，研制的低紋波系數(shù)、高穩(wěn)定度的直流高壓發(fā)生器。

本實(shí)用新型涉及一種多階倍壓低紋波直流高壓發(fā)生裝置，該裝置在電壓等級(jí)、準(zhǔn)確度、穩(wěn)定度、紋波系數(shù)等參數(shù)方面有很高的性能。本實(shí)用新型率先應(yīng)用最新的PWM脈寬調(diào)制技術(shù)和大功率IGBT器件。并根據(jù)電磁兼容性理論，采用特殊屏蔽、隔離和接地等措施，使直流高壓試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了高品質(zhì)、精確度的科學(xué)試驗(yàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種多階倍壓低紋波直流高壓發(fā)生裝置，該裝置是在輸出直流高壓、特高壓的情況下，實(shí)現(xiàn)輸出電壓的高穩(wěn)定性和低紋波系數(shù)，為此次采用新的PWM脈寬調(diào)制技術(shù)和大功率IGBT器件、設(shè)計(jì)了全波二副繞組全波6階倍壓整流電路、設(shè)計(jì)了高精確度的高壓分壓器，大幅度降低輸出直流高壓的紋波系數(shù)。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：一種多階倍壓低紋波直流高壓發(fā)生裝置，包括交流電源輸入、輸入端與所述交流電源輸入相電連接用于將交流電轉(zhuǎn)成直流電壓信號(hào)的全波整流濾波電路、輸入端與所述的全波整流濾波電路的輸出端相電連接用于將直流電壓信號(hào)轉(zhuǎn)成脈寬可變的脈沖信號(hào)的高頻脈寬調(diào)制電路、輸入端與所述的高頻脈寬調(diào)制電路的輸出端相電連接用于將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)成幅度隨脈寬不同而變化的直流信號(hào)的LC濾波電路、輸入端與所述的LC濾波電路的輸出端相電連接用于將直流信號(hào)轉(zhuǎn)成脈寬固定的脈沖信號(hào)的高頻逆變電路、輸入端與所述的高頻逆變電路的輸出端相電連接用于將固定脈寬脈沖信號(hào)大幅度提高電壓等級(jí)的隔離升壓器、輸入端與所述的隔離升壓器的輸出端相電連接用于將高壓交流信號(hào)轉(zhuǎn)成高壓直流信號(hào)的全波倍壓整流電路，輸入端與所述的全波倍壓整流電路的輸出端相電連接的高壓試品、輸入端與所述的高壓試品相電連接用于按比例獲得試品上電壓與電流信息的高壓分壓器，所述高壓分壓器的輸出電連接電壓取樣A/D電路、所述高壓試品電連接電流取樣A/D電路，所述電壓取樣A/D電路、電流取樣A/D電路的輸出數(shù)據(jù)接入單片機(jī)，同時(shí)單片機(jī)還與串口RS232驅(qū)動(dòng)、按鍵按鈕、LCD顯示屏電連接，對(duì)它們進(jìn)行控制和管理。

優(yōu)化地，隔離變壓器具有一初級(jí)繞組和兩個(gè)副級(jí)繞組,其初級(jí)繞組與高頻逆變輸出的輸出端相連接,第一副級(jí)繞組的異名端與第二副級(jí)繞組的同名端相連接并與地相接,每個(gè)副級(jí)繞組連接有6階倍壓電路,且兩個(gè)副級(jí)繞組上的多階倍壓電路相對(duì)稱設(shè)置,由于在變壓器的兩個(gè)次級(jí)繞組上對(duì)稱地設(shè)置有多階倍壓電路,兩路電路相對(duì)的紋波電流會(huì)互相抵消,適當(dāng)?shù)恼{(diào)整倍壓電路的階數(shù)以及電容的大小,可使得輸出電壓的波紋大大減少。

優(yōu)化地，考慮影響所述高壓分壓器準(zhǔn)確度的三個(gè)因素，即高壓時(shí)分壓器電阻本身發(fā)熱（或環(huán)境溫度變化）造成分壓電阻阻值變化、高壓時(shí)電暈放電造成測(cè)量誤差、高壓時(shí)絕緣支架漏電造成測(cè)量誤差，相應(yīng)地采用高溫度穩(wěn)定元件（或正負(fù)溫度元件組合）、分壓器充絕緣油、增加屏蔽電阻等方法，提高分壓器的電壓準(zhǔn)確度。

本實(shí)用新型的中，將單片機(jī)控制技術(shù)、A/D技術(shù)、D/A技術(shù)、模擬放大技術(shù)、變頻逆變、全波倍壓整流技術(shù)、精密高壓分壓器技術(shù)、大功率IGBT器件及其驅(qū)動(dòng)技術(shù)等綜合應(yīng)用。

由于采用上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的有益效果：在輸出直流高壓、特高壓情況下，實(shí)現(xiàn)輸出電壓的高準(zhǔn)確度、低紋波系數(shù)和高穩(wěn)定度。

附圖說(shuō)明

附圖1為本實(shí)用新型多階倍壓低紋波直流高壓發(fā)生裝置原理框圖；

附圖2為本實(shí)用新型全波倍壓整流原理框圖。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型多階倍壓低紋波直流高壓發(fā)生裝置，能產(chǎn)生低紋波系數(shù)的高壓、特高壓，用LCD屏實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話，設(shè)計(jì)了RS232接口可向上位機(jī)傳送數(shù)據(jù)同時(shí)接收上位機(jī)控制指令。

下面將結(jié)合附圖1對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明：

如圖1所示的多階倍壓低紋波直流高壓發(fā)生裝置的技術(shù)方案，包括交流電源輸入1、與所述交流電源輸入相電連接的全波整流濾波電路2、與所述的全波整流濾波電路2相電連接的高頻脈寬調(diào)制電路3、與所述的高頻脈寬調(diào)制電路3相電連接的LC濾波電路4、與所述的LC濾波電路4相電連接的高頻逆變電路5、與所述的高頻逆變電路5相電連接的隔離升壓器6、與所述的隔離升壓器6相電連接的全波倍壓整流電路7，與所述的全波倍壓整流電路7相電連接的高壓試品8、與所述的高壓試品8相電連接的高壓分壓器9，所述高壓分壓器9的輸出電連接電壓取樣A/D電路15、所述高壓試品8電連接電流取樣A/D電路14，所述電壓取樣A/D電路15、電流取樣A/D電路14接入單片機(jī)12，所述單片機(jī)12還與串口RS232驅(qū)動(dòng)11、按鍵按鈕10、LCD顯示屏13相電連接。

圖1中所述高壓分壓器9為T(mén)型濾波器，采用正負(fù)溫度元件組合地高溫度穩(wěn)定元件設(shè)計(jì)、同時(shí)采用分壓器充絕緣油、增加屏蔽電阻等方法，提高分壓器的電壓準(zhǔn)確度。

圖1中所述電壓取樣A/D電路15，是將所述高壓分壓器9按比例降低的高壓進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換并送所述單片機(jī)12進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；所述電流取樣A/D電路14，與所述高壓試品8電連接，將試品電流數(shù)據(jù)送所述單片機(jī)12進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

圖1中所述單片機(jī)12通過(guò)調(diào)節(jié)所述高頻脈寬調(diào)制電路3的脈沖寬度，來(lái)調(diào)節(jié)所述高壓試品8上的輸出高壓。

圖1中所述高頻逆變電路5由大功率IGBT器件及其驅(qū)動(dòng)電路組成，接收并處理所述單片機(jī)12發(fā)出的固定脈寬的脈沖信號(hào)。

下面將結(jié)合附圖2對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明：

如圖2所示為本實(shí)用新型多階倍壓低紋波直流高壓發(fā)生裝置的全波倍壓整流原理圖，圖中所述高頻逆變輸出21的輸出與隔離變壓器22的初級(jí)繞組相電連接，所述隔離變壓器22的次級(jí)輸出有2個(gè)繞組，共接12個(gè)所述快恢復(fù)二極管24 ，及9個(gè)所述電容23，從倍壓整流的末端得到高壓輸出25.

圖2中所述隔離變壓器具有一初級(jí)繞組和兩個(gè)副級(jí)繞組,其初級(jí)繞組與高頻逆變輸出的輸出端相連接,第一副級(jí)繞組的異名端與第二副級(jí)繞組的同名端相連接并與地相接,每個(gè)副級(jí)繞組連接有6階倍壓電路,且兩個(gè)副級(jí)繞組上的多階倍壓電路相對(duì)稱設(shè)置,由于在變壓器的兩個(gè)次級(jí)繞組上對(duì)稱地設(shè)置有多階倍壓電路,兩路電路相對(duì)的紋波電流會(huì)互相抵消,適當(dāng)?shù)恼{(diào)整倍壓電路的階數(shù)以及電容的大小,可使得輸出電壓的波紋大大減少。

以上對(duì)本實(shí)用新型所實(shí)施的多階倍壓低紋波直流高壓發(fā)生裝置進(jìn)行了解釋和說(shuō)明，其可以用于產(chǎn)生低紋波系數(shù)、高準(zhǔn)確度、高穩(wěn)定度的直流高壓信號(hào)。本實(shí)用新型具有顯著的技術(shù)進(jìn)步應(yīng)該會(huì)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

上述實(shí)施例只為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此領(lǐng)域技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并加以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡根據(jù)本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。