专利名称：一种高压波形上升速率可调变频电源装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种变频电源装置，尤其涉及一种主要用于变频电机用漆包线的
耐电晕试验和变频电机匝间耐压试验的高压波形上升速率可调变频电源装置。
背景技术：
变频电机的市场随着节能减排规模日益扩大而扩大。但变频器输出的高频陡峭电 压容易造成变频电机的绝缘层损坏，使用寿命短，因此提高变频电机漆包线(抗电晕漆包 线)的耐脉冲电压性能和对变频电机的匝间耐压的试验，已经成为国内外的研究热点。为 了正确评定抗电晕漆包线的质量和确认抗电晕漆包线技术改进的合理性，迫切需要研制绝 缘脉冲耐电强度(耐压)测试装置和对变频电机的匝间耐压试验装置，同时随着环保意识 的加强，对工业废气的处理要求越来越严格，利用脉冲电晕放电等离子体烟气脱硫脱硝技 术处理烟气已经成为国内外的研究热点。
现有变频电源装置存在以下缺陷1、上升速率不能小于100ns ;2、电压等级不能
高于4000V ;3、带容性负载能力差；4、上升速率不能控制；5、稳定性能差。 另一方面，目前市场普通高压大功率开关器件IGBT或M0SFET器件由于受到功率
器件性能的影响，目前市场上没有高耐压高频率高上升速率的IGBT模块，加之本身电容、
电路电感的影响，以及电路分布参数的影响，研制电压高速上升的、高重复率方波发生器十
分困难，技术难度非常大。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种主要用于变频电 机用漆包线的耐电晕试验和变频电机匝间耐压试验的高压波形上升速率可调变频电源装置。 本实用新型的技术方案是由调频调宽的标准方波源、用于调节高压输出的高压 调压模块、用于将高压直流变成双极性高压方波的IGBT高压斩波模块、用于保护IGBT高压 高频模块的保护电路、用于调节输出波形上升速率的波形上升速率调节模块组成，所述调 频调宽的标准方波源的输出端分别与高压调压模块的输入端和IGBT高压高频斩波模块的 输入端连接，高压调压模块输出端与IGBT高压高频斩波模块的输入端连接，保护电路的输 出端接IGBT高压高频斩波模块的输入端，IGBT高压高频斩波模块的输出端与波形上升速 率调节模块的输入端连接。 所述高压调压模块由开关管驱动模块、整流滤波电路、高频开关管、高频升压变压 器、高压整流电路、高压滤波电路构成，所述整流滤波电路输出端和开关管驱动模块输出端 与高频开关管输入端连接，高频开关管输出端与高频升压变压器输入端连接，高频升压变 压器输出端与高压整流电路输入端连接，高压整流电路输出端与高压滤波电路输入端连 接。 所述IGBT高压高频斩波模块采用模块串联技术，IGBT高压高频斩波模块由至少
3两块功能参数一致的IGBT高压高频斩波电路板串联而成，每块单板相当于一个独立的电 源，输出电压为2000V，根据实际电压的需要，可以将多个单板串联起来，使输出电压达到 10000V甚至更高。 所述波形上升速率调节模块采用带假负载调节上升速率的技术，做变频电机用漆
包线的耐电晕试验和变频电机匝间耐压试验时，负载是容性的，负载的大小会影响输出波
形的上升速率。工作时，根据设定的输出波形上升速率的等级，选择相应的假负载，通过高
压继电器切换到相应的假负载上，使输出电压波形上升速率达到设定值。本实用新型输出电压从0V-10000V连续可调，频率从0Hz—30KHz连续可调，
电压波形上升速率可为100ns、200ns、300ns、400ns、500ns，可设定输出，电压占空比从
1% —99%连续可调。
图1是本实用新型一实施例的结构方框图； 图2是图1所示实施例高压调压模块的结构图； 图3是图1所示实施例IGBT高压高频斩波模块的电路方框图； 图4是图1所示实施例波形上升速率调节模块的电路方框图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。 参照图l，本实施例由调频调宽的标准方波源1、高压调压模块2、IGBT高压高频斩 波模块3、保护电路4、波形上升速率调节模块5组成，调频调宽的标准方波源1的输出端分 别与高压调压模块2的输入端和IGBT高压高频斩波模块3的输入端连接，高压调压模块2 输出端与IGBT高压高频斩波模块3的输入端连接，保护电路的4输出端接IGBT高压高频 斩波模块3的输入端，IGBT高压高频斩波模块3的输出端与波形上升速率调节模块5的输 入端连接，波形上升速率调节模块5的输出端将高压输出。 参照图2，高压调压模块2由开关管驱动模块U1、整流滤波电路U2、高频开关管 U3、高频升压变压器U4、高压整流电路U5、高压滤波电路U6构成，所述整流滤波电路U2输 出端和开关管驱动模块Ul输出端与高频开关管U3输入端连接，高频开关管U3输出端与高 频升压变压器U4输入端连接，高频升压变压器U4输出端与高压整流电路U5输入端连接， 高压整流电路U5输出端与高压滤波电路U6输入端连接。 将220V交流市电输入整流滤波电路U2，经整流滤波电路U2整流、滤波后形成 310V直流，310V直流输入高频开关管U3 ;由CPU控制的开关管驱动模块U1送出可调节输出 频率和占空比的P丽信号，该P丽信号作为驱动信号输入高频开关管U3 ;当输出电压范围 在0V-1000V之间时，采用调节P丽脉冲的频率来控制输出电压，使电压波动幅度稳定在1 % 以内；当输出电压在1000V-10000V之间时，采用调节P丽脉冲的占空比来控制输出电压，使 电压波动幅度稳定在1%以内；高频开关管U3在开关管驱动模块U1的驱动下，进行高频率 的开关动作，使310V直流变成高频的脉冲电压，高频脉冲电压送到高频升压变压器U4的初 级，经高频升压变压器U4升压后，从次级输出高压脉冲电压，高压脉冲电压经过高压整流 电路U5和高压滤波电路U6后变成平滑的高压直流，送入IGBT高压高频斩波模块3。[0019] 参照图3， IGBT高压高频斩波模块3由IGBT斩波电路3_1、 IGBT斩波电路3_2、 IGBT斩波电路3-3……IGBT斩波电路3_n等功能参数一致的IGBT高压高频斩波电路板串 联组成；所述IGBT斩波电路3-1的负极输出端接IGBT斩波电路3_2的正极输出端，IGBT 斩波电路3-2的负极输出端接IGBT斩波电路3-3的正极输出端，按此规律依次连接，IGBT 斩波电路3-1正极输出端和IGBT斩波电路3-n的负极输出端输出高压双极性方波。 IGBT驱动信号21根据输出信号的频率和占空比送出相应频率的P丽信号，该P丽 信号依次输入IGBT斩波电路3-1、 IGBT斩波电路3_2、 IGBT斩波电路3_3……IGBT斩波电 路3-n，高压直流22加在IGBT斩波电路3-1、 IGBT斩波电路3-2、 IGBT斩波电路3-3
IGBT斩波电路3-n另一输入端，在P丽信号的驱动下，IGBT斩波电路对高压直流22斩波， IGBT斩波电路输出双极性方波，因IGBT斩波电路输出端的连接规律，使输出电压得到叠 加，从而输出需要的高压。 参照图4，波形上升速率调节模块5由五个并联的高压继电器K1、K2、K3、K4、K5和 依次对应的100ns假负载5-1 、 200ns假负载5_2、 300ns假负载5_3、400ns假负载5_4、 500ns 假负载5-5组成，高压继电器Kl、 K2、 K3、 K4、 K5输出端分别接100ns假负载5-l、200ns假 负载5-2、300ns假负载5_3、400ns假负载5_4、500ns假负载5-5。 从IGBT高压高频斩波模块3输出的高压双极性方波信号输入波形上升速率调节 模块5的高压继电器K1、K2、K3、K4、K5，按照设定的输出高压波形上升速率，选择100ns假 负载5-1、200ns假负载5-2、300ns假负载5_3、400ns假负载5_4或500ns假负载5_5，被选 中的假负载对应的高压继电器闭合，经假负载后，对输入的高压双极性方波信号的上升速 率、频率、占空比进行调整，调整后的高压双极性方波信号从波形上升速率调节模块5被选 中假负载的输出端输出。
权利要求一种高压波形上升速率可调变频电源装置，其特征在于，由调频调宽的标准方波源、高压调压模块、IGBT高压高频斩波模块、保护电路、波形上升速率调节模块组成，调频调宽的标准方波源的输出端分别与高压调压模块的输入端和IGBT高压高频斩波模块的输入端连接，高压调压模块输出端与IGBT高压高频斩波模块的输入端连接，保护电路的输出端接IGBT高压高频斩波模块的输入端，IGBT高压高频斩波模块的输出端与波形上升速率调节模块的输入端连接，波形上升速率调节模块的输出端将高压输出。
2. —种高压波形上升速率可调变频电源装置，其特征在于，由调频调宽的标准方波源、 高压调压模块、IGBT高压高频斩波模块、保护电路、波形上升速率调节模块组成，调频调宽 的标准方波源的输出端分别与高压调压模块的输入端和IGBT高压高频斩波模块的输入端 连接，高压调压模块输出端与IGBT高压高频斩波模块的输入端连接，保护电路的输出端接 IGBT高压高频斩波模块的输入端，IGBT高压高频斩波模块的输出端与波形上升速率调节 模块的输入端连接，波形上升速率调节模块的输出端将高压输出。
3. 根据权利要求1或2所述的高压波形上升速率可调变频电源装置，其特征在于，IGBT 高压高频斩波模块由至少两块功能参数一致的IGBT高压高频斩波电路板串联而成。
4. 根据权利要求1或2所述的高压波形上升速率可调变频电源装置，其特征在于，波 形上升速率调节模块由五个并联的高压继电器K1、K2、K3、K4、K5和依次对应的100ns假负 载、200ns假负载、300ns假负载、400ns假负载、500ns假负载组成，高压继电器Kl、 K2、 K3、 K4、K5输出端分别接100ns假负载、200ns假负载、300ns假负载、400ns假负载、500ns假负 载。
专利摘要一种高压波形上升速率可调变频电源装置，其包括调频调宽的标准方波源、高压调压模块、IGBT高压高频斩波模块、保护电路、波形上升速率调节模块，调频调宽的标准方波源的输出端分别与高压调压模块的输入端和IGBT高压高频斩波模块的输入端连接，高压调压模块输出端与IGBT高压高频斩波模块的输入端连接，保护电路的输出端接IGBT高压高频斩波模块的输入端，IGBT高压高频斩波模块的输出端与波形上升速率调节模块的输入端连接，波形上升速率调节模块的输出端将高压输出。本实用新型稳定性能高，波形上升速率可调，主要用于变频电机用漆包线的耐电晕试验、变频电机匝间耐压试验和可以做为用来处理工业废气的脉冲电晕放电等离子体发生装置。
文档编号H02M7/217GK201499097SQ20092030707
公开日2010年6月2日 申请日期2009年7月30日 优先权日2009年7月30日
发明者万望龙, 张建国, 黄发富 申请人:万望龙