一种高压电容器充放电测试系统的制作方法

本实用新型涉及充放电测试技术领域，具体而言，尤其涉及一种高压电容器充放电测试系统。

背景技术：

高压电容器的强流放电源自脉冲功率技术，其起源于20世纪60年代初，在20世纪末发展迅速，是当今电磁武器等高科技应用的主流方案。在主流的研究领域，电容储能的方式以其放电电流稳定、电压易保持等特点，成为了主流的强流获取方案。作为强流放电应用中的高压电容器，一般都是需要定制的。需方提出电容器的容量的同时提出放电电流峰值、持续时间和反压要求，供方在电容器制作出产品后要对该电容器做耐压，放电测试。测试在需方的条件下进行，只有这样才能保证在脉冲强流应用的可靠性。

金属化薄膜电容以其储能密度高、可以自愈等特点，在单次放电应用中得到广泛的应用。在制备电容器时，电容器生产厂家会针对电容的放电特性，对电容器进行相应的强流放电测试，旨在保证电容的可靠性。在做放电测试时，需要对电容的漏电流，容量参数变化进行监测。

大电流放电由于负载电感的存在会导致电容器的电压为负，此时若再次充由于电源内部存在整流二极管，极易损坏装置，这也是设备制作的难点之一。由于大电流放电，负载由于大电流的流过会造成性能的下降或损坏，如出现故障将会威胁测试人员的生命安全。

现有的高压电容检测技术主要沿用低压电容的测试方法。测量漏电流时，使电源保持恒压，测量线路中的电流。测量容值时，将电容电放干，用lcr电桥测量。

老化测试也主要还是用放电电阻放电，检测本次放电电流并记录相关电流波形，同时记录放电电压的变化。

当前应对反压的方法主要是在电源的输出端添加电阻，这样会造成很多能量的损失，同时也会降低电源的充电效率。尤其当我们需要测试很大的电容器时，损失的能量会很大。在反压期间，由于电源的二极管会正偏，当电流较大时极易损坏内部二极管。此时若没有相应的阻断措施，电容的全部电能都会通过限流电阻和电源内部进行释放，对电源的高压部分造成毁灭性的损坏。

技术实现要素：

根据上述提出损失的能量会很大且当电流较大时极易损坏内部二极管的技术问题，而提供一种高压电容器充放电测试系统。本实用新型主要利用一种高压电容器强流自动充放电测试系统，其特征在于，包括：

高压电容充电模块，高压电源的输出高压端连接充电开关模块，经过阻断二极管、测试电容、充电电流检测电阻，返回到高压电源的低压侧，形成闭合回路。

更进一步地，高压电容放电模块，测试电容的高压端连接放电开关模块，经过负载电感、负载电阻、放电电流互感器回到测试电容低压端，形成闭合回路。隔离变压器模，为风险点提供隔离供电，输入为市电，分别输出给所述充电开关模块、放电开关模块、隔离模数转换模块以及总控模块；

进一步地，隔离模数转换模块，以被测量电容的低压端为参考电位，依次测量充电电流、被测电容电压、放电电流，并将数据实时传送给上述总控模块，采样速率为1kbps；所述总控模块控制高压电源的充电电压和充电电流，控制充放电开关的吸合与断开，记录隔离模数转换模块的采集数据，该模块含有铁电存储器，用于数据的记录，使用上位机可读取当前波形数据。

进一步地，所述的放电模块包括：放高压隔离光控放电开关，用于调整负载的电阻，用于产生负压的电感。

进一步地，所述采集模块包括：用隔离供电给采集模块，所述模块采集电容器的充电电流，放电电流，分压获取的电容电压，并进行ad数值变换。

所述总控包括隔离供电，获取的采集模块的电压、电流数据信息，发送给电源的设定，光纤控制的信号。

更进一步地，所述采集模块选用16位adc采样，并通过arm进行数据传输；所述控制模块采用st光纤线，安华高收发模块，通过arm作为主控，记录数据、发送触发信号。

进一步地，所述充电模块：包括高压电容器充电机，高压隔离光控开关，高压防止倒灌二极管，以及电流检测电阻。

较现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

本实用新型系统，能够有效的实现电容器大电流放电的自动检测，提高了测量数据的准确性，保证了测量人员的安全，提高了系统的可靠性。

在容值方面，由于充电机工作在恒定电流模式，记录充电时间可相对准确的估算出当前电压下的电容容值。

在漏电流方面，通过对强流放电的每一次的放电波形对比，以及保压时电容是否存在较大的充电电流，可判定当前电容器的漏电流情况。进而推算出电容是否损坏，或者部分损坏。当前的充电电流值大于起始值时，说明电容的容值和漏电流在放生变化，电器性能再发生改变。当电容器的电流不在安全范围内时电容器判定电容器不合格或者已经损坏不能再进行测试。

在电源安全方面，当前容器放电后存在较大的负值电压时，需要对电容器的电压再次放电确保电容器与电源电压方向一致时才可再次充电，这样可降低电源的损坏概率。电源充电系统通过二极管给电容充电，在电源内部发生短路故障时，不至于将电容器的能量都通过电源进行释放，故可以降低电源的损坏程度，可降低电源的维修成本。

在系统效率方面，电源不通过限流电阻直接给电容器充电，提高了系统的充电效率。

在系统精度方面，通过隔离的采样以电容的地为基准，提高了系统的精度。同时能够通过设置高压开关选择机械开关，高压隔离供电电源，光线控制方案，给开关提供了较大的隔离电压，降低了故障概率，同时由于组件成本较低也降了系统的维护成本。可以通过控制系统在pc上记录电容器的放电波形，方便以后的数据汇总，以及数据分析。测试与人员分离降低测试人员的危险。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型整体结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

如图1所示，本实用新型包含一种高压电容器强流自动充放电测试系统，包括：

高压电容充电模块，高压电源的输出高压端连接充电开关模块，经过阻断二极管、测试电容、充电电流检测电阻，返回到高压电源的低压侧，形成闭合回路。

作为一种优选的实施方式，在本申请中，所述的高压电容放电模块，测试电容的高压端连接放电开关模块，经过负载电感、负载电阻、放电电流互感器回到测试电容低压端，形成闭合回路。隔离变压器模，为风险点提供隔离供电，输入为市电，分别输出给所述充电开关模块、放电开关模块、隔离模数转换模块以及总控模块。可以理解为在其他的实施方式中，所述高压端连接的电阻电感大小按照实际情况进行判定。

在本申请中，作为一种优选的实施方式，在本申请中，隔离模数转换模块，以被测量电容的低压端为参考电位，依次测量充电电流、被测电容电压、放电电流，并将数据实时传送给上述总控模块，采样速率为1kbps；所述总控模块控制高压电源的充电电压和充电电流，控制充放电开关的吸合与断开，记录隔离模数转换模块的采集数据，该模块含有铁电存储器，用于数据的记录，使用上位机可读取当前波形数据。作为优选的在这里，充放电步骤为：首先检测电容是否存在负压，报警，放电。进一步地，无负压吸合充电开关、给电容器充到设定电压。保压固定时间，记录电压电流变化。进而保压结束，关闭电源充电开关，进行放电。最后待检测到电容器电压放电到0v附近时重复步骤1，在此同时记录电压电流测试波形。

在本申请中，所述的放电模块包括：放高压隔离光控放电开关，用于调整负载的电阻，用于产生负压的电感。

作为优选的实施方式，所述采集模块包括：用隔离供电给采集模块，所述模块采集电容器的充电电流，放电电流，分压获取的电容电压，并进行ad数值变换。所述总控包括隔离供电，获取的采集模块的电压、电流数据信息，发送给电源的设定，光纤控制的信号。

作为一种优选的实施方式，在本申请中，所述采集模块选用16位adc采样，并通过arm进行数据传输；所述控制模块采用st光纤线，安华高收发模块，通过arm作为主控，记录数据、发送触发信号。

在本申请中，所述充电模块：包括高压电容器充电机，高压隔离光控开关，高压防止倒灌二极管，以及电流检测电阻。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。