专利名称：高电压试验用大功率变频电源装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种为电力行业作高压试验提供电源的高电压试验用大功率变频电源装置。
背景技术：
在电力相关行业中通常要对变压器、电力电缆、GIS装置、高压开关、高压互感器、高压绝缘件等进行交流耐压及局部放电试验。传统的方式进行此类高压试验都是用中频发电机组和高压试验变压器，这些设备体积大，造价高，启动电流很大，操作时困难多，使用很不方便，并不能调频。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种体积小，成本低，操作方便的高电压试验用大功率变频电源装置。
本实用新型包括可调频调幅的标准正弦波信号源、用于将该信号源放大的桥式放大电路、用于将所述标准正弦波信号源施加到桥式放大电路中的变压器T2、用于为桥式放大电路提供直流电源的三相桥式整流电路、用于保护桥式放大电路的保护电路；所述电路依次按照三相桥式整流电路、保护电路、桥式放大电路顺序连接；其中桥式放大电路中以四组三极管(Q1、Q2、Q3、Q4)分别作为四个桥臂，而每组三极管均由若干个高耐压值、大功率的三极管并联而成，其中基极并在一起，集电极并在一起，发射极串联一个电阻后并在一起，每个桥臂上分别并联有用于释放感性电流的二极管(D11-D14)，还并联有用于确定静态工作点电压的分压电路，所述标准正弦波信号源连接到变压器T2原边，副边分为四个绕组，分别连接到桥式放大电路各桥臂的基极，在桥式放大电路的输出端并联了一个用于吸收高频干扰信号的电容C11；所述保护电路包括直流负极保护回路和直流正极保护回路，直流负极保护回路由快速可控硅(KK1、KK2)、二极管(D7、D8)、电容(C3-C6)、电阻(R3-R9)组成，其中电容C3与电容C4串联，并且分别与电阻(R4、R5)并联，电容C5与电容C6串联，并且分别与电阻(R7、R8)并联，二极管D8的正极端与电容C5负极连接，其负极端与电容C6正极连接，电阻R9是故障取样电阻，其一端与直流负极及可控硅KK1负极连接，另端与电阻R6及可控硅KK2负极连接，R6另端与可控硅KK1触发极连接，可控硅KK1的正极与电容C3正极及二极管D7负极连接，电阻R3一端与二极管D8正极连接，另端与直流正极连接，可控硅KK2的触发极与负极触发电源连接，该负电源在瞬间触发可控硅KK2，使其导通后立即断开，其正极与电容C6的正极及桥式放大电路负极连接，直流正极保护回路与直流负极保护回路基本相同，故障取样是一个串联在直流正极的传感器T1，对电容(C7、C8)充电的电源由整流桥D15提供。
由于本实用新型的桥式放大电路的桥臂是采用由若干高耐压值、大功率的三极管并联的三极管组，使得该桥式放大电路的输出功率可达到数百千瓦，足以满足各种高压试验对电源应具备大功率的要求。同时由于本实用新型的桥式放大电路放大的是一个可调频调压的标准正弦波信号，不改变信号源的特性，具有输出波形失真度小的特性，使得输出电压对于局部放电试验干扰小，因此可满足高压试验对电源的要求。对桥式放大电路的保护，本实用新型采用了正负极双重保护，当一个保护回路有故障，不能切断电源时另一保护回路仍能正常工作，确保桥式放大电路在出现故障时，其电源被及时切断。由于本实用新型是电子设备，自然体积比传统的电机类设备体积小，造价低，而且操作容易，特别适合电力工程现场使用。
图1是本实用新型电路方框图。
图2是本实用新型电路图。
图3是图2中桥式放大电路桥臂的三极管并联连接电路图。
具体实施方式
由图1可以看出，本实用新型是由三相桥式整流电路3、保护电路4、桥式放大电路2顺次连接而成的。
图2示出，三相桥式整流电路3，是由开关K1、六个二极管(D1-D6)组成的三相整流桥、用于滤波的电容(C1、C2)、用于电容(C1、C2)放电的电阻(R1、R2)组成，其中电容C1与电容C2串联，之后并联到三相整流桥的正负直流两端，电阻(R1、R2)分别并联在电容(C1、C2)上。当合上开关K1，380V交流电源通过由二极管(D1-D6)组成的三相整流桥整流，再经电容(C1、C2)滤波，为桥式放大电路2提供直流电源。
桥式放大电路2是以四组三极管(Q1、Q2、Q3、Q4)分别作为四个桥臂的，而每组三极管均用若干个高耐压值、大功率的三极管进行并联，图3示出了桥臂Q1中诸三极管的连接，将这些三极管的基极连接在一起，集电极连接在一起，发射极通过串联一个电阻后再连接在一起，本实施方式中采用了60个2SC3998的三极管相并联，各发射极串联的电阻为3Ω。图2还示出，可调频调压的标准正弦波信号源1是加在变压器T2原边的，该变压器的副边有四个绕组，这四个绕组分别连接到四个桥臂的基极，连接时应注意变压器副边四个绕组的同名端，使桥臂Q1与桥臂Q4相同，桥臂Q2与桥臂Q3相同。为了防止在感性负载时造成三极管反相导通，在每个桥臂上都并联了一个释放感性电流的二极管(D1-D4)，每个桥臂上还并联有用于确定桥臂静态工作点电压的分压电路5，如图2所示，桥臂Q1的集电极与Ta端并联了电阻R16和可变电阻R17，Ta端与发射极并联了电阻R18，其中R17用于调节静态工作点电压，其它三桥臂同样并联相应的电阻。桥式放大电路2的输出端并联了一个电容C11，用于吸收本实用新型变频电源装置产生的高频无干扰信号，经桥式放大电路2输出是一个大功率(可达数百千瓦)标准正弦波的可调频调压的交流电源。
为了保护桥式放大电路2，本实用新型在桥式放大电路2前极设置了双重保护电路4----直流负极保护回路6和直流正极保护回路7，两回路基本相同。细看图2中的直流负极保护回路6，它由快速可控硅(KK1、KK2)、二极管(D7、D8)、电容(C3 C6)、电阻(R3-R9)组成，其中电容C3与电容C4串联，并且分别与电阻(R4、R5)并联，电容C5与电容C6串联，并且分别与电阻(R7、R8)并联，在此电阻(R4、R5)及电阻(R7、R8)是分别用电容(C3、C4)、电容(C5、C6)不工作时释放其存储电荷的，二极管D8的正极端与电容C5负极连接，其负极端与电容C6正极连接，电阻R9是故障取样电阻，其一端与直流负极及可控硅KK1负极连接，另端与电阻R6及可控硅KK2负极连接，R6另端与可控硅KK1触发极连接，可控硅KK1的正极与电容C3正极及二极管D7负极连接，电阻R3一端与二极管D8正极连接，另端与直流正极连接，可控硅KK2的触发极与负极触发电源连接，该负电源在瞬间触发可控硅KK2，使其导通后立即断开，其正极与电容C6的正极及桥式放大电路2负极连接，直流正极保护回路7与直流负极保护回路6基本相同，故障取样是一个串联在直流正极的传感器T1，对电容(C7、C8)充电的电源由整流桥D15提供，两保护回路中用于通断桥式放大电路2的可控硅KK2、KK4，它们的触发极在各自的触发电源作用下迅速使可控硅KK2、KK4导通，导通后触发电源即时断开，桥式放大电路2处于正常工作状态。
现仍以直流负极保护回路6来说明本实用新型的工作过程。当桥式放大电路2处于正常工作状态后，直流电源通过电阻R3向电容C3、电容C4充电，使两电容将储存一定的电荷，与电阻R3相连的二极管D7是为防止对电容C3、电容C4反相充电。并联在电容C5的负极端及电容C6的正极端的二极管D8此时正向导通，防止电容C6电容C5反向充电，而可控硅KK1由于没有触发信号处于截止状态。
当桥式放大电路2发生故障时，直流负极上通过的电流增大，电阻R9两端的电压升高，也就是可控硅KK1的触发电压升高，达到触发所需要的电压，使可控硅KK1导通。电容C3、电容C4上储存的电荷通过可控硅KK1快速释放，电容C5、电容C6正相充电，其充电过程所需要的时间也是给电容C3、电容C4维持放电电流的过程的时间，这样在可控硅KK2两端就施加反相电压，使其截止，截止的时间是很短的，仅为十几微秒，由此快速切断了桥式放大电路2的电源，有效地保护了该电路。
直流正极保护回路7与直流负极保护回路6基本相同，只是电容充电的电源由一个独立回路提供，图中示出它是由整流桥D15，将380V交流电源整流后向电容C7、电容C8充电的，同时其故障信号通过传感器T2发送，此传感器用高频铁芯制成，用于快速将直流正极上产生的冲击信号传送至可控硅KK3的触发极。采用两套保护回路4，能确保在一个保护回路有故障的情况，另一保护回路仍可起保护作用，从而使桥式放大电路2得到双重保护。
权利要求1.一种高电压试验用大功率变频电源装置，其特征在于它包括可调频调幅的标准正弦波信号源(1)、用于将该信号源放大的桥式放大电路(2)、用于将所述标准正弦波信号源(1)施加到桥式放大电路(2)中的变压器(T2)、用于为桥式放大电路(2)提供直流电源的三相桥式整流电路(3)、用于保护桥式放大电路(2)的保护电路(4)；所述电路依次按照三相桥式整流电路(3)、保护电路(4)、桥式放大电路(2)顺序连接；其中桥式放大电路(2)中以四组三极管(Q1、Q2、Q3、Q4)分别作为四个桥臂，而每组三极管均由若干个高耐压值、大功率的三极管并联而成，其中基极并在一起，集电极并在一起，发射极串联一个电阻后并在一起，每个桥臂上分别并联有用于释放感性电流的二极管(D11-D14)，还并联有用于确定静态工作点电压的分压电路(5)，所述标准正弦波信号源(1)连接到变压器(T2)原边，副边分为四个绕组，分别连接到桥式放大电路(2)各桥臂的基极，在桥式放大电路(2)的输出端并联了一个用于吸收高频干扰信号的电容(C11)；所述保护电路(4)包括直流负极保护回路(6)和直流正极保护回路(7)，直流负极保护回路由快速可控硅(KK1、KK2)、二极管(D7、D8)、电容(C3 C6)、电阻(R3-R9)组成，其中电容(C3)与电容(C4)串联，并且分别与电阻(R4、R5)并联，电容(C5)与电容(C6)串联，并且分别与电阻(R7、R8)并联，二极管(D8)的正极端与电容(C5)负极连接，其负极端与电容(C6)正极连接，电阻(R9)是故障取样电阻，其一端与直流负极及可控(KK1)负极连接，另端与电阻(R6)及可控硅(KK2)负极连接，(R6)另端与可控硅(KK1)触发极连接，可控硅(KK1)的正极与电容(C3)正极及二极管(D7)负极连接，电阻(R3)一端与二极管(D8)正极连接，另端与直流正极连接，可控硅(KK2)的触发极与负极触发电源连接，该负电源在瞬间触发可控硅(KK2)致使导通后立即断开，其正极与电容(C6)的正极及桥式放大电路(2)负极连接，直流正极保护回路(7)与直流负极保护回路(6)基本相同，故障取样是一个串联在直流正极的传感器(T1)，对电容(C7、C8)充电的电源由整流桥(D15)提供。
专利摘要本实用新型公开了一种高电压试验用大功率变频电源装置。本实用新型包括可调频调幅的标准正弦波信号源、用于将该信号源放大的桥式放大电路、用于将所述标准正弦波信号源施加到桥式放大电路中的变压器T2、用于为桥式放大电路提供直流电源的三相桥式整流电路、用于保护桥式放大电路的保护电路。由于本实用新型是电子设备，自然体积比传统的电机类设备体积小，造价低，而且操作容易，特别适合电力工程现场使用。
文档编号H02M5/02GK2626127SQ0322787
公开日2004年7月14日 申请日期2003年6月11日 优先权日2003年6月11日
发明者皮卫平, 罗威 申请人:皮卫平, 罗威