一种一体式高频高压电源的制作方法

本发明属于电力电缆故障测试技术领域，涉及一种电缆故障测试所需的高压电源，尤其是一种一体式高频高压电源。

背景技术：

在国民经济飞速发展，人民生活水平不断提高的今天，人们对供电的可靠性和连续性的要求也越来越高。电力电缆大部分敷设在地下、室内、沟道、矿井内，由于电缆本身结构和受自然环境影响，极易发生故障现象。为了减少不必要的大面积停电，缩短停电时间，提高供电可靠性和连续性，减少工业、农业生产过程中的损失，电缆故障解决的效率非常关键。

然而，一般情况下，在电缆故障测试过程中，高压电源设备必不可少。传统的高压源，是由调压控制器、变压器、高压电容、放电棒及连接线组成，若需要脉冲高压测试，还需要一种特定的放电球隙，手动调压，并根据实际需要，手动调整放电球隙距离，很不方便。另一种新型高压电源，往往不能集成高压电容，只是简单的将传统的“三大件”，优化成了“两大件”，还是没有从根本上解决设备集成化、一体化、携带便捷化的问题，依然保留着分体仪器测试的性质。还有一种较为优化的电源，集成化设计，依然采用变压器的原理，但遗憾的是非常笨重，测试人员至少需要两人以上才可以移动，不符合当今生产生活的节奏，影响测试工作效率。

目前，虽然电缆故障测试所需的高压电源种类繁多，但这些电源往往存在仪器种类多、接线繁琐、设备笨重、高压裸露、操作机械化的弊端。例如，在需要脉冲高压输出时，测试人员往往要根据故障性质而多次调节放电球隙，需要升压后又手动放电，又升压，频繁机械，不够智能，从而给测试人员带来很多麻烦。

技术实现要素：

针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种易携带、智能化、人性化的一体式高频高压电源。

本发明是通过以下技术方案来解决的：

一种一体式高频高压电源，包括以PWM电路为主通道，经过高频变压器、升压装置给高压电容进行储能，控制电路通过高压采样电阻获取实时高压，形成对脉冲输出控制装置、直流高压放电装置的控制，各模块均固定在结构支架内，配备操作面板和电源机箱；

所述电源机箱为一体式高频高压电源的机壳；

所述结构支架为电源整体物理结构框架，固定在电源机箱内；

所述PWM电路是基于脉冲宽度调制技术控制的开关电源电路，通过调制MOS管栅极的偏置，实现对MOS管导通时间的改变，从而实现开关稳压电源输出的改变，PWM电路输出接至高频变压器初级；

所述控制电路是基于单片机技术的脉冲输出控制、放电控制、急停启动控制、采样滤波电路；

所述高频变压器是采用UF系列磁芯的高频开关电源变压器；

所述高压电容为用于储能的电容；

所述脉冲输出控制装置一端连接高压电容高压极，另一端接至面板插座，开关作用，受控制电路信号驱动，输出单次或者连续高压脉冲；

所述直流高压放电装置一端连接高压电容高压极，另一端连接放电电阻至接地柱，用于泄放残留高压电量；

所述操作面板为绝缘板，包含显示器、接线座和操作按钮等，操作面板固定在结构支架顶部。

进一步，所述升压装置采用倍压原理，元器件焊接后进行绝缘密封处理。

进一步，所述高压电容采用油浸绝缘工艺制作，用螺丝紧固在结构支架底板上，电极用绝缘胶密封处理；

进一步，所述源机箱为工控塑料机箱。

进一步，所述采样电阻为大功率高压玻璃釉电阻。

进一步，所述采样电阻为大功率高压玻璃釉电阻和小功率金属膜电阻串联组成。

本发明与现有技术相比，其技术效果在于：

1、一体式设计、结构紧凑、重量轻、易携带、接线简单、易操作，将传统的分体设备集成化，减少接线种类，降低使用者接线出错率，让使用更加便捷；

2、输出高压具有单次脉冲和连续脉冲功能，能分别配合故障测试仪和定点仪查找故障，传统上脉冲输出依靠固定间距的球隙击穿的方式，不能控制脉冲输出频率，长时间工作会导致球隙触点表面碳化而影响输出脉冲频率，而本发明依靠真空灭弧室和软件配合，智能控制脉冲输出；

3、同时具有直流高压输出功能，若外接球隙同样可以工作，应用多元化；

4、具有自动放电功能，不再需要传统的放电棒放电，紧急停止或者断电等任何情况下，均可自动泄放内置高压电容上的残留高压，无需人为操作，放电智能化、安全化；

5、具有应急停止键，在任意情况下均可一键急停，电源自动降压放电，安全可靠。

【附图说明】

图1为本发明所述一体式高频高压电源的系统框图；

图2为本发明所述一体式高频高压电源控制电路结构框图。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：

参见图1，本发明所述的一体式高频高压电源主要由PWM(Pulse Width Modulation)电路、控制电路、高频变压升压电路、滤波电路、限流电阻、高压电容、脉冲输出控制装置、直流高压放电装置、采样电阻、显示装置和电源电路等组成。

PWM电路为主通道，经过高频变压器、升压装置给高压电容进行储能，控制电路通过高压采样电阻获取实时高压，形成对脉冲输出控制装置、直流高压放电装置的控制，各模块均固定在结构支架内，配备操作面板和电源机箱；

所述PWM电路是基于脉冲宽度调制技术控制的开关电源电路，该电路通过调制MOS管栅极的偏置，来实现对MOS管导通时间的改变，从而实现开关稳压电源输出的改变，整体电路设计合理规范，电路输出接至高频变压器初级；所述控制电路是基于单片机技术的脉冲输出控制、放电控制、急停启动控制、采样滤波电路；所述高频变压升压电路是采用UF系列磁芯的高频开关电源变压器和倍压原理组成的，整个电路器件可靠焊接后进行绝缘密封处理，防止其升高电压后对空气放电；所述滤波电路是由于PWM技术得到了较高频率的调制波形，必须进行滤波方可得到较为纯正的基波；所述限流电路是防止过载而采用的限流保护电路；所述高压电容为主要储能电容，油浸绝缘工艺，用螺丝紧固在结构支架底板上，电极用绝缘胶密封处理；所述脉冲输出控制装置一端连接高压电容高压极，另一端接至面板插座，开关作用，受控制电路信号驱动，输出单次或者连续高压脉冲；所述直流高压放电装置一端连接高压电容高压极，另一端连接放电电阻、LED指示灯至面板接地柱，主要泄放残留高压电量，放电电阻为大功率高压玻璃釉电阻；所述采样电阻为大功率高压玻璃釉电阻和小功率金属膜电阻串联组成；所述显示装置是基于三位半的数字A/D转换器组成，输入阻抗高，性能良好，方便安装；所述电源电路是有220V电源输入、EMI电路、消感应电路和高隔离变压器组成，保证工作电源的独立性。

所述操作面板为绝缘板，包含显示器、接线座、操作按钮等，固定在结构支架顶部；所述结构支架为电源整体物理结构框架，固定在电源机箱内；所述电源机箱为一体式高频高压电源的机壳，选择工控塑料机箱。

上述所有部件和装置均安装固定在钢构框架上，结构紧凑，钢构框架上固定电源操作面板，再将此整体固定在工控塑料机箱内。

下述为本发明的最佳实施列：

参见图2，本发明所述一体式高频高压电源控制电路结构框图包含信号输入、控制电路和驱动信号输出三部分。

其中信号输入主要有急停/启动信号、单次脉冲信号、连续脉冲信号和电压信号，这些数字信号全部输入单片机I/O口，经过软件数据处理后，输出触发信号至外围电路，形成各部分驱动信号输出，如急停/启动信号对应控制驱动直流放电装置是否放电、单次脉冲信号和连续脉冲信号对应控制驱动脉冲输出控制装置动作模式等。

本发明所述一体式高频高压电源的应用如下：

以单芯电缆对铠装接地故障为例，将一体式高频高压电源的工作接地与铠装连接，脉冲输出端口与故障电缆线芯连接，保护接地与大地可靠连接，接入工频220V电源即可，操作本电源调压旋钮，并观察显示电压，至此，既可以进行单次脉冲输出而进行故障电缆波形采集，也可以进行连续脉冲输出进行电缆故障点精确定点，方便快捷。此过程从根本上减少了接线种类，低压操作，安全可靠，停机一键急停，自动放电，不需要操作者人为使用放电棒放电。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。