多阶倍压低纹波直流高压发生装置的制作方法

本实用新型涉及一种多阶倍压低纹波直流高压发生装置，属于测试与自动控制技术领域。

背景技术：

随着电力电子和计算机技术的迅速发展，直流输电技术日趋完善，在输送能力和送电距离上已可和特高压交流竞争。多端直流输电技术也取得了一些运行经验，因此对电力材料和设备的高压及特高压直流试验显得尤为重要。另外随着电网改造计划的实施,大量的交联聚乙烯电缆以其优良的性能而被广泛的应用。为了保证敷设后的交联聚乙烯电力电缆的安全运行,需要对其进行直流高压试验。除此之外,电力行业对氧化锌避雷器、磁吹避雷器、发电机、变压器、开关等设备进行也需要进行直流高压试验。

目前国内的直流高压发生器在功能、参数和试验过程等方面，各厂家产品水平不一、参差不齐。本实用新型是根据国内多家试验单位对产品的要求,综合国内各直流高压试验设备生产厂家的产品特点，研制的低纹波系数、高稳定度的直流高压发生器。

本实用新型涉及一种多阶倍压低纹波直流高压发生装置，该装置在电压等级、准确度、稳定度、纹波系数等参数方面有很高的性能。本实用新型率先应用最新的PWM脉宽调制技术和大功率IGBT器件。并根据电磁兼容性理论，采用特殊屏蔽、隔离和接地等措施，使直流高压试验实现了高品质、精确度的科学试验。

技术实现要素：

本实用新型目的是为了克服现有技术的不足而提供一种多阶倍压低纹波直流高压发生装置，该装置是在输出直流高压、特高压的情况下，实现输出电压的高稳定性和低纹波系数，为此次采用新的PWM脉宽调制技术和大功率IGBT器件、设计了全波二副绕组全波6阶倍压整流电路、设计了高精确度的高压分压器，大幅度降低输出直流高压的纹波系数。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种多阶倍压低纹波直流高压发生装置，包括交流电源输入、输入端与所述交流电源输入相电连接用于将交流电转成直流电压信号的全波整流滤波电路、输入端与所述的全波整流滤波电路的输出端相电连接用于将直流电压信号转成脉宽可变的脉冲信号的高频脉宽调制电路、输入端与所述的高频脉宽调制电路的输出端相电连接用于将脉冲信号转成幅度随脉宽不同而变化的直流信号的LC滤波电路、输入端与所述的LC滤波电路的输出端相电连接用于将直流信号转成脉宽固定的脉冲信号的高频逆变电路、输入端与所述的高频逆变电路的输出端相电连接用于将固定脉宽脉冲信号大幅度提高电压等级的隔离升压器、输入端与所述的隔离升压器的输出端相电连接用于将高压交流信号转成高压直流信号的全波倍压整流电路，输入端与所述的全波倍压整流电路的输出端相电连接的高压试品、输入端与所述的高压试品相电连接用于按比例获得试品上电压与电流信息的高压分压器，所述高压分压器的输出电连接电压取样A/D电路、所述高压试品电连接电流取样A/D电路，所述电压取样A/D电路、电流取样A/D电路的输出数据接入单片机，同时单片机还与串口RS232驱动、按键按钮、LCD显示屏电连接，对它们进行控制和管理。

优化地，隔离变压器具有一初级绕组和两个副级绕组,其初级绕组与高频逆变输出的输出端相连接,第一副级绕组的异名端与第二副级绕组的同名端相连接并与地相接,每个副级绕组连接有6阶倍压电路,且两个副级绕组上的多阶倍压电路相对称设置,由于在变压器的两个次级绕组上对称地设置有多阶倍压电路,两路电路相对的纹波电流会互相抵消,适当的调整倍压电路的阶数以及电容的大小,可使得输出电压的波纹大大减少。

优化地，考虑影响所述高压分压器准确度的三个因素，即高压时分压器电阻本身发热（或环境温度变化）造成分压电阻阻值变化、高压时电晕放电造成测量误差、高压时绝缘支架漏电造成测量误差，相应地采用高温度稳定元件（或正负温度元件组合）、分压器充绝缘油、增加屏蔽电阻等方法，提高分压器的电压准确度。

本实用新型的中，将单片机控制技术、A/D技术、D/A技术、模拟放大技术、变频逆变、全波倍压整流技术、精密高压分压器技术、大功率IGBT器件及其驱动技术等综合应用。

由于采用上述技术方案，本实用新型的有益效果：在输出直流高压、特高压情况下，实现输出电压的高准确度、低纹波系数和高稳定度。

附图说明

附图1为本实用新型多阶倍压低纹波直流高压发生装置原理框图；

附图2为本实用新型全波倍压整流原理框图。

具体实施方式

本实用新型多阶倍压低纹波直流高压发生装置，能产生低纹波系数的高压、特高压，用LCD屏实现人机对话，设计了RS232接口可向上位机传送数据同时接收上位机控制指令。

下面将结合附图1对本实用新型实施方案进行详细说明：

如图1所示的多阶倍压低纹波直流高压发生装置的技术方案，包括交流电源输入1、与所述交流电源输入相电连接的全波整流滤波电路2、与所述的全波整流滤波电路2相电连接的高频脉宽调制电路3、与所述的高频脉宽调制电路3相电连接的LC滤波电路4、与所述的LC滤波电路4相电连接的高频逆变电路5、与所述的高频逆变电路5相电连接的隔离升压器6、与所述的隔离升压器6相电连接的全波倍压整流电路7，与所述的全波倍压整流电路7相电连接的高压试品8、与所述的高压试品8相电连接的高压分压器9，所述高压分压器9的输出电连接电压取样A/D电路15、所述高压试品8电连接电流取样A/D电路14，所述电压取样A/D电路15、电流取样A/D电路14接入单片机12，所述单片机12还与串口RS232驱动11、按键按钮10、LCD显示屏13相电连接。

图1中所述高压分压器9为T型滤波器，采用正负温度元件组合地高温度稳定元件设计、同时采用分压器充绝缘油、增加屏蔽电阻等方法，提高分压器的电压准确度。

图1中所述电压取样A/D电路15，是将所述高压分压器9按比例降低的高压进行模数转换并送所述单片机12进行数据处理；所述电流取样A/D电路14，与所述高压试品8电连接，将试品电流数据送所述单片机12进行数据处理。

图1中所述单片机12通过调节所述高频脉宽调制电路3的脉冲宽度，来调节所述高压试品8上的输出高压。

图1中所述高频逆变电路5由大功率IGBT器件及其驱动电路组成，接收并处理所述单片机12发出的固定脉宽的脉冲信号。

下面将结合附图2对本实用新型实施方案进行详细说明：

如图2所示为本实用新型多阶倍压低纹波直流高压发生装置的全波倍压整流原理图，图中所述高频逆变输出21的输出与隔离变压器22的初级绕组相电连接，所述隔离变压器22的次级输出有2个绕组，共接12个所述快恢复二极管24 ，及9个所述电容23，从倍压整流的末端得到高压输出25.

图2中所述隔离变压器具有一初级绕组和两个副级绕组,其初级绕组与高频逆变输出的输出端相连接,第一副级绕组的异名端与第二副级绕组的同名端相连接并与地相接,每个副级绕组连接有6阶倍压电路,且两个副级绕组上的多阶倍压电路相对称设置,由于在变压器的两个次级绕组上对称地设置有多阶倍压电路,两路电路相对的纹波电流会互相抵消,适当的调整倍压电路的阶数以及电容的大小,可使得输出电压的波纹大大减少。

以上对本实用新型所实施的多阶倍压低纹波直流高压发生装置进行了解释和说明，其可以用于产生低纹波系数、高准确度、高稳定度的直流高压信号。本实用新型具有显著的技术进步应该会带来可观的经济效益。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。