电力振荡波发生器的制造方法
【专利摘要】一种电力振荡波发生器，包括：调节式直流电源、第一开关器件、第二开关器件、谐振电感、被测试电力设备，调节式直流电源正极侧、第一开关器件、谐振电感、被测试电力设备依次串联连接，且被测试电力设备另一侧和调节式直流电源负极侧接地，第二开关器件与谐振电感、被测试电力设备的串联电路并联连接。该变换器采用串联谐振软开关技术、不需要采用固态高压开关，对于被测试电力设备，克服现有技术局限，振荡电压的幅值可以升高到目前的最高等级。
【专利说明】电力振荡波发生器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种振荡波发生器，具体是输入低压直流电压、不需要采用高压开关、基于串联谐振软开关技术、电力振荡波发生器。
【背景技术】
[0002]阻尼振荡波(DAC)检测技术是近年来国内外密切关注的一种用于高压电力设备现场绝缘性能检测与诊断的新型技术，国内在电缆、变压器、电抗器等现场试验中开展了实际应用，现场发现并解剖验证了因制造、敷设、安装引起的各类缺陷，取得了不错的效果。局限于现有的技术，目前仅仅开展了配电网中压电力设备在阻尼振荡波电压下绝缘性能检测与诊断的现场应用，而超高压、特高压电力设备的研究与应用还具有技术瓶颈，相关的经验和数据完全缺失。
[0003]经对现有技术文献的检索发现，夏荣、赵健康、欧阳本红等《阻尼振荡波电压下IlOkV交联电缆绝缘性能检测》(高电压技术，2010年第36卷第7期，P1753-1759)介绍了典型交联电缆阻尼振荡波测试系统(OWTS)的功能与组成。高压直流电源首先通过线性连续升压方式对被测试电缆进行逐步充电，使之升压到预设值后，固态高压开关(激光触发场效应管)在Ius内闭合，使得被测试电缆电容与测试回路中高压电感产生谐振，从而在被测电缆上产生振荡交流电压，持续时间为ms级。固态高压开关需要具有长时耐受高压直流的能力，且开关动作在Ius内完成，需要的工艺较高，是限制进一步提高阻尼振荡波测试电压等级的关键，因而，目前阻尼振荡波测试系统还还能应用于中低压交联电缆测试。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提出一种电力振荡波发生器，该发生器采用串联谐振软开关技术、不需要采用固态高压开关。
[0005]本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括:调节式直流电源、第一开关器件、第二开关器件、谐振电感、被测试电力设备，调节式直流电源正极侧、第一开关器件、谐振电感、被测试电力设备依次串联连接，且被测试电力设备另一侧和调节式直流电源负极侧接地，第二开关器件与谐振电感、被测试电力设备的串联电路并联连接。
[0006]调节式直流电源正极侧与第一开关器件之间还能够接入二极管，二极管正向对着调节式直流电源正极侧，使得电流只能从调节式直流电源正极侧流向第一开关器件，以保护调节式直流电源。
[0007]第一开关器件和第二开关器件在流过谐振电感的振荡电流为零时切换开关状态，开关频率恒定为谐振电感和被测试电力设备的谐振频率。第一开关器件和第二开关器件的开关状态一直为相反状态，因而只有两种离散的控制状态:第一开关器件导通、第二开关器件关断或第一开关器件关断、第二开关器件导通。
[0008]所述的振荡电流为正弦波形或余弦波形，经谐振电感从被测试电力设备的高压侧流向接地侧，振荡电流称为正向；反之称为反向。振荡电流为正向时，第一开关器件导通，第二开关器件关断，调节式直流电源和谐振电感一起向被测试电力设备充电，被测试电力设备两端的振荡电压幅值升高，称之为升压振荡状态；振荡电流为反向时，第一开关器件关断，第二开关器件导通，被测试电力设备和谐振电感形成回路阻尼振荡，称之为自由振荡状态。在每一个振荡电流的周期内，半个周期为升压振荡状态、半个周期为自由振荡状态或整个周期都为自由振荡状态。
[0009]电力振荡波发生器有两种工作情况，第一种情况是保持被测试电力设备的振荡波幅值不变，对被测试电力设备进行耐压试验，第一开关器件和第二开关器件的控制只与谐振电流的方向有关，只在过零点时切换状态，升压振荡状态和自由振荡状态交替进行，升压振荡状态对被测试电力设备的升压和自由振荡状态的阻尼降压一致，达到平衡维持被测试电力设备的电压振荡波幅值不变；第二种情况是被测试电力设备达到设定的电压振荡波幅值后，一直处于自由振荡状态，直到被测试电力设备的电压振荡波幅值为零。
[0010]第一开关器件和第二开关器件承受的电压为调节式直流电源电压，通过的电流为振荡电流，振荡电流值与被测试电力设备的电压振荡波幅值有关，单一开关器件难以承受振荡电流时，第一开关器件和第二开关器件限定在振荡电流过零点切换状态，第一开关器件和第二开关器件能够采用多个开关器件并联的方式提高通过振荡电流的能力，具有均流作用。
[0011]振荡波升压过程:第一阶段为升压振荡状态，被测试电力设备初始电压为零，第一开关器件导通、第二开关器件关断，调节式直流电源向被测试电力设备充电，被测试电力设备两端的振荡波电压按正弦第一个1/4周期波形变化，振荡电流按余弦第一个1/4周期波形变化，直至振荡电流为零进入下一状态；第二阶段为自由振荡状态，振荡电流为零时，第一开关器件关断、第二开关器件导通，被测试电力设备和谐振电感形成回路阻尼振荡，振荡电流为反向按正弦负半周波形变化，被测试电力设备两端的振荡波电压按余弦前半周波形变化，直至振荡电流为零进入下一状态；第三阶段为升压振荡状态，振荡电流为零时，第一开关器件导通、第二开关器件关断，调节式直流电源向被测试电力设备充电，被测试电力设备两端的振荡波电压按余弦后半周波形变化，振荡电流为正向按正弦正半周波形变化，直至振荡电流为零进入下一状态；重复第二阶段和第三阶段，被测试电力设备两端的振荡波电压幅值不断升高，直至达到设定值。
[0012]调节式直流电源下一阶段的幅值由被测试电力设备下一阶段的升压幅值和当前阶段的谐振电流决定。
[0013]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:第一、采用振荡升压的方式，开关器件耐压较低，成本低；第二、不需要高压直流电源，体积小，便于运输；第三、对于被测试电力设备，克服现有技术局限，振荡电压的幅值可以升高到目前的最高等级。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为根据本发明技术的一个实施例；
图2为本发明实施例的振荡波升压过程，1-调节式直流电源的输出电压，2-振荡电流，3_振荡电压，1-升压振荡状态，I1-自由振荡状态。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图对本发明的实施例作详细说明:本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0016]如图1所示，根据本发明的实施例包括:调节式直流电源UD。、第一开关器件S1、第二开关器件S2、谐振电感Lp被测试电力设备Ctest,调节式直流电源Udc正极侧、第一开关器件S1、谐振电感Lp被测试电力设备Ctest高压侧依次串联连接，且被测试电力设备Ctest接地侧和调节式直流电源Udc负极侧接地，与谐振电感Lp被测试电力设备Ctest串联后与第二开关器件S2并联连接。
[0017]调节式直流电源Udc和第一开关器件S1之间还能够连接一个二极管D1, 二极管D1流向是从调节式直流电源Udc向第一开关器件S1,即正向对着调节式直流电源UDC。
[0018]如图2所示，为本发明实施例的振荡波升压过程:第一阶段为升压振荡状态，被测试电力设备Ctest初始电压为零，第一开关器件S1导通、第二开关器件S2关断，调节式直流电源Udc向被测试电力设备Ctest充电,被测试电力设备Ctest两端的振荡波电压Uc按正弦第一个1/4周期波形变化，振荡电流k按余弦第一个1/4周期波形变化，直至振荡电流k为零进入下一状态；第二阶段为自由振荡状态，振荡电流k为零时，第一开关器件S1关断、第二开关器件S2导通，被测试电力设备Ctest和谐振电感L形成回路阻尼振荡，振荡电流Il为反向按正弦负半周波形变化，被测试电力设备Ctest两端的振荡波电压Uc按余弦前半周波形变化，直至振荡电流k为零进入下一状态；第三阶段为升压振荡状态，振荡电流k为零时，第一开关器件S1导通、第二开关器件S2关断，调节式直流电源Udc向被测试电力设备Ctest充电，被测试电力设备Ctest两端的振荡波电压Uc按余弦后半周波形变化，振荡电流L为正向按正弦正半周波形变化，直至振荡电流L为零进入下一状态；重复第二阶段和第三阶段，被测试电力设备Ctest两端的振荡波电压Uc幅值不断升高，直至达到设定值。
[0019]第一开关器件和第二开关器件采用5个IRFP450并联的方式，耐受电压500V，承受电流70A，被测试电力设备能够产生35kV幅值的振荡波电压。
【权利要求】
1.一种电力振荡波发生器，包括:调节式直流电源、第一开关器件、第二开关器件、谐振电感、被测试电力设备，调节式直流电源正极侧、第一开关器件、谐振电感、被测试电力设备依次串联连接，且被测试电力设备另一侧和调节式直流电源负极侧接地，第二开关器件与谐振电感、被测试电力设备的串联电路并联连接。
2.根据权利要求1所述的电力振荡波发生器，其特征是，第一开关器件和第二开关器件在流过谐振电感的振汤电流为零时切换开关状态，开关频率恒定为谐振电感和被测试电力设备的谐振频率。
3.根据权利要求1所述的电力振荡波发生器，其特征是，第一开关器件和第二开关器件的开关状态一直为相反状态，因而只有两种离散的控制状态:第一开关器件导通、第二开关器件关断或第一开关器件关断、第二开关器件导通。
4.根据权利要求2所述的电力振荡波发生器，其特征是，所述的振荡电流为正弦波形或余弦波形，经谐振电感从被测试电力设备的高压侧流向接地侧，振荡电流称为正向，反之称为反向；振荡电流为正向时，第一开关器件导通，第二开关器件关断，调节式直流电源和谐振电感一起向被测试电力设备充电，被测试电力设备两端的振荡电压幅值升高，称之为升压振荡状态；振荡电流为反向时，第一开关器件关断，第二开关器件导通，被测试电力设备和谐振电感形成回路阻尼振荡，称之为自由振荡状态。
5.根据权利要求4所述的电力振荡波发生器，其特征是，在每一个振荡电流的周期内，半个周期为升压振荡状态、半个周期为自由振荡状态或整个周期都为自由振荡状态。
6.根据权利要求1所述的电力振荡波发生器，其特征是，电力振荡波发生器有两种工作情况，第一种情况是保持被测试电力设备的振荡波幅值不变，对被测试电力设备进行耐压试验，第一开关器件和第二开关器件的控制只与谐振电流的方向有关，只在过零点时切换状态，升压振荡状态和自由振荡状态交替进行，升压振荡状态对被测试电力设备的升压和自由振荡状态的阻尼降压一致，达到平衡维持被测试电力设备的电压振荡波幅值不变；第二种情况是被测试电力设备达到设定的电压振荡波幅值后，一直处于自由振荡状态，直到被测试电力设备的电压振荡波幅值为零。
7.根据权利要求1所述的电力振荡波发生器，其特征是，第一开关器件和第二开关器件承受的电压为调节式直流电源电压，通过的电流为振荡电流，振荡电流值与被测试电力设备的电压振荡波幅值有关，单一开关器件难以承受振荡电流时，第一开关器件和第二开关器件限定在振荡电流过零点切换状态，第一开关器件和第二开关器件能够采用多个开关器件并联的方式提高通过振荡电流的能力，具有均流作用。
8.根据权利要求1所述的电力振荡波发生器，其特征是，调节式直流电源正极侧与第一开关器件之间还能够接入二极管，二极管正向对着调节式直流电源正极侧，使得电流只能从调节式直流电源正极侧流向第一开关器件，以保护调节式直流电源。
9.一种用于权利要求1至8任一项所述的电力振荡波发生器的升压方法，其特征是，振荡波升压过程: 第一阶段为升压振荡状态，被测试电力设备初始电压为零，第一开关器件导通、第二开关器件关断，调节式直流电源向被测试电力设备充电，被测试电力设备两端的振荡波电压按正弦第一个1/4周期波形变化，振荡电流按余弦第一个1/4周期波形变化，直至振荡电流为零进入下一状态； 第二阶段为自由振荡状态，振荡电流为零时，第一开关器件关断、第二开关器件导通，被测试电力设备和谐振电感形成回路阻尼振荡，振荡电流为反向按正弦负半周波形变化，被测试电力设备两端的振荡波电压按余弦前半周波形变化，直至振荡电流为零进入下一状态； 第三阶段为升压振荡状态，振荡电流为零时，第一开关器件导通、第二开关器件关断，调节式直流电源向被测试电力设备充电，被测试电力设备两端的振荡波电压按余弦后半周波形变化，振荡电流为正向按正弦正半周波形变化，直至振荡电流为零进入下一状态； 重复第二阶段和第三阶段，被测试电力设备两端的振荡波电压幅值不断升高，直至达到设定值。
10.根据权利要求9所述的电力振荡波发生器，其特征是，调节式直流电源下一阶段的幅值由被测试电力设备下一阶段的升压幅值和当前阶段的谐振电流决定。
【文档编号】G01R1/28GK104407185SQ201410742212
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年12月8日 优先权日:2014年12月8日
【发明者】赵伊苓 申请人:赵伊苓