基于IGBT控制的干式空心电抗匝间绝缘检测装置的制作方法

本实用新型涉及绝缘检测装置的技术领域，更具体地，涉及基于IGBT控制的干式空心电抗匝间绝缘检测装置。

背景技术：

35kV电抗器是电力系统无功补偿的重要设备,干式空心电抗器由于其抗大电流冲击能力强、线性度好、抗饱和能力强等优点而得到广泛应用，但也存在局部温升高、匝间绝缘击穿等问题。电力公司连续发生多起35kV干式空心电抗器烧毁事件，造成较大影响。为降低设备故障率，新增匝间绝缘耐压试验为出厂例行试验，按照《35kV干式空心电抗器技术规范》要求，对新入网电抗器的选材、工艺及试验等环节提出新的技术要求，规范设备选型及订货。提高对运行设备的缺陷检测力度，及时发现带病设备。现场同步开展干式空心电抗器匝间绝缘检测工作，切实提高35kV干式空心电抗器运行可靠性。

现有电抗器匝间绝缘检测装置中的高压电子开关为纯进口关键部件，采用可控硅进行通断，现场应用时，存在因多次耐压使得高压电子开关稳定性不好的问题，时常使得无法耐压或者耐压中断，不仅对匝间绝缘检测整体装置的电子部件产生影响，也对被试电抗器及检修电源等造成较大的影响。

综合多项现有专利及技术分析，现有技术只用放电球隙进行放电，或者高压电子开关采用可控硅串联阀组构成，而可控硅需要电流脉冲驱动开通，一旦开通，通过门极无法关断，需要主电路电流关断或很小才能关断。使得现场使用时，常出现加压中断等问题。

技术实现要素：

本实用新型为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供基于IGBT控制的干式空心电抗匝间绝缘检测装置，采用IGBT高压电子开关，并通过FPGA开发相应的IGBT控制电路，使得干式空心电抗器绝缘检测采样速率提升，高频的采集速率使得检测系统的检测装置的检测频率大于100MS/S,可以用于判断微小的频率变化，进而更加精确的对干式空心电抗器的健康状况进行准确判断，提升电网安全运行水平。

本实用新型的技术方案是：基于IGBT控制的干式空心电抗匝间绝缘检测装置，其中，包括直流高压发生器、限流电阻、IGBT高压开关、电容、被试空心电抗器、测试分压器，电源为采用中频倍压方式输出的大容量直流高压发生器DC，大容量直流高压发生器、限流电阻、电容和被试空心电抗器串联组成闭合回路，测试分压器与被试空心电抗器并联。

本实用新型中，在实际的匝间绝缘缺陷检测时,电抗器上所施加的电压的幅值必须达到一定要求,而且检测系统的检测装置的检测频率至少要大于100MS/S,才能判别微小的频率变化，而基于FPGA控制的IGBT高压电子开关控制电路与高压电子开关D则可以实现这一要求,通过控制高压电子开关的通断,高压电子开关断开时,大容量直流高压发生器对电容充电,高压电子开关D闭合后,电容和被试空心电抗器形成谐振回路,高压电子开关控制电路通过控制高压电子开关通断,使电容器对被试空心电抗器进行间歇放电,从而在被试空心电抗器上产生高频脉冲振荡电压，利用波形检测装置检测被试空心电抗器的输出波形，即可判断被试空心电抗器是否存在匝间绝缘缺陷。

与现有技术相比，有益效果是：本实用新型采用IGBT高压电子开关，并通过FPGA开发相应的IGBT控制电路，使得干式空心电抗器绝缘检测采样速率提升，高频的采集速率使得检测系统的检测装置的检测频率大于100MS/S,可以用于判断微小的频率变化，进而更加精确的对干式空心电抗器的健康状况进行准确判断，提升电网安全运行水平。

附图说明

图1是本实用新型主电路原理示意图。

图2是本实用新型IGBT控制开发系统示意图。

图3是本实用新型IGBT高压电子开关控制电路示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

如图1所示，基于IGBT控制的干式空心电抗匝间绝缘检测装置，其中，包括直流高压发生器1、限流电阻2、IGBT高压开关3、电容4、被试空心电抗器5、测试分压器6，电源为采用中频倍压方式输出的大容量直流高压发生器DC，大容量直流高压发生器、限流电阻、电容和被试空心电抗器串联组成闭合回路，测试分压器与被试空心电抗器并联。

本实用新型中，在实际的匝间绝缘缺陷检测时,电抗器上所施加的电压的幅值必须达到一定要求,而且检测系统的检测装置的检测频率至少要大于100MS/S,才能判别微小的频率变化，而基于FPGA控制的IGBT高压电子开关控制电路与高压电子开关D则可以实现这一要求,通过控制高压电子开关的通断,高压电子开关断开时,大容量直流高压发生器对电容充电,高压电子开关D闭合后,电容和被试空心电抗器形成谐振回路,高压电子开关控制电路通过控制高压电子开关通断,使电容器对被试空心电抗器进行间歇放电,从而在被试空心电抗器上产生高频脉冲振荡电压，利用波形检测装置检测被试空心电抗器的输出波形，即可判断被试空心电抗器是否存在匝间绝缘缺陷。

如图2中，是高压电子开关的控制开发系统，内部有丰富的门资源与硬件乘法器，工作频率可达420MHz，高速A/D通道采样率可达105MSPS，高速D/A通道采样率可达125MSPS，32位的GPIO和FPDP接口建立了与外界高速数据通道，具有高度的并行运算能力，实时性更强。更适合干式空心电抗器的绝缘检测装置的要求。ADC通道进行采样，完成对交流侧电压和电流信号和直流输出侧电压信号的采样；在平台内部构建控制模型，判断模型的正确性，并编译成FPGA代码；用DIO模块将控制脉冲打包成32位数据，由板载FPGA生成控制逻辑，根据GPIO的配置图来分配数据，从GPIO口输出六路PWM脉冲控制主电路IGBT开关状态；用SDRAM、RDTEX实时记录采样的数据，观察控制模型中各部分的信号状态。

如图3中，干式空心电抗器匝间绝缘检测装置的IGBT高压电子开关的高速控制系统由FPGA控制系统、CPCI工控机、主电路、硬件接口电路等设备构成。系统先采集直流侧输入电压、输入电流、直流输出侧电压，将这些采集的信号通过信号调理后送到FPGA平台的A/D口，并转换到所能接受的范围内，用FPGA控制系统完成系统的控制方法，最后，将平台GPIO口输出的控制脉冲通过驱动、过电流保护电路控制主电路的IGBT高压电子开关的通断。

干式空心电抗器匝间绝缘检测装置的IGBT高压电子开关的高速控制系统由FPGA控制系统、CPCI工控机、主电路、硬件接口电路等设备构成。系统先采集直流侧输入电压、输入电流、直流输出侧电压，将这些采集的信号通过信号调理后送到FPGA平台的A/D口，并转换到所能接受的范围内，用FPGA控制系统完成系统的控制方法，最后，将平台GPIO口输出的控制脉冲通过驱动、过电流保护电路控制主电路的IGBT高压电子开关的通断。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。