一种高稳定度直流高压发生装置的制作方法

本发明涉及一种高稳定度直流高压发生装置，属于测试与自动控制技术领域。

背景技术：

自20世纪70年代以来，包括美国、德国、英国、意大利、日本、俄罗斯、澳大利亚等国在内，都先后建立了100kV或更高电压等级的直流高电压标准。目前国内外直流高压计量及传递标准主要集中在100～200kV水平，相应的计量设备电压等级基本在200kV以内。近年来，国内直流输电系统电压等级具有不断提高的趋势，相关技术已达到国际领先的水平。本发明对作为基础的直流标准电压电压等级和稳定度提出了更高的要求，顺应国内高电压直流输电的发展趋势。

本发明针对国内缺乏300kV电压等级直流电压计量标准的现状，为解决我国直流高电压量值溯源和量值传递的问题，为各行业进行直流高电压的精确测量、电能贸易结算和节能减排提供技术保障，为电力系统开展高电压技术研究、高电压试验、输变电设备状态评估和线路参数测量提供技术保障。

本发明涉及一种高稳定度直流高压发生装置，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。为国家级、省级、地市级电科院(所)以及相关科研院所、独立的检测校准机构或试验室的直流电压标准的建立，以及国家法定的直流高压计量的传递和建立提供基础设备支持；同时因所提供的直流电源系统高度可靠、稳定，也可用于如高压物理实验(如粒子加速、核物理试验)等前沿科学研究。

技术实现要素：

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种高稳定度直流高压发生装置，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，为次在常规一级循环稳压的基础上，设计了三级循环稳压过程，大幅度提高输出直流高压的稳定度，同时在高压侧设计了高压T型滤波器，以降低输出高压的纹波系数。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：高稳定度直流高压发生装置，该装置包括整流滤波电路、三级循环稳压单元，桥式逆变电路、全波倍压整流、高压滤波器、高压输出和测量等单元。

优化地，所述一级稳压单元的反馈输入来自第一级稳压单元的输出(可称为小循环)，这是常规的直流稳压技术；所述二级稳压单元的反馈输入来自第三稳压单元的输出(可称为中循环)；所述三级稳压单元的反馈输入来自倍压整流后的输出(可称为大循环)，该级反馈将输出高压按比例取样后，由单片机控制A/D采样进单片机，经过一定的稳压算法再由D/A输出，控制第三级反馈比较器。精心设计并调节这三节稳压单元的反馈系数，可以得到最佳稳定电压效果。

优化地，高压侧高压T型滤波器设计。所述高压滤波器选择T型滤波器，并进行高电压等级设计，调整电路参数，在不影响电压准确度等性能参数的情况下，降低输出直流高压纹波系数，加强试验系统抗干扰能力。

本发明的中，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、反馈稳压技术、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，本发明的有益效果：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，可作为校准其他直流高压输出设备的标准。

附图说明

附图1为本发明直流高压发生原理框图；

附图2为本发明三级循环稳压原理框图。

具体实施方式

本发明一种高稳定度直流高压发生装置，所述三级循环稳压技术中综合应用计算机硬件及软件计算控制技术、模拟、数字电路及接口等技术；所述高压T型滤波器涉及以机械结构设计和控制技术，以及在高压环境下的均压和抗干扰措施。

下面将结合附图1对本发明实施方案进行详细说明：

如图1所示的一种高稳定度直流高压发生装置的技术方案，所述电源输入51为50Hz交流220伏或380伏信号：交流电压信号进入所述整流滤波电路52，变成直流信号，该直流信号经过所述三级循环稳压单元53，输出高稳的直流信号，该高稳直流信号经过所述桥式逆变电路54，变成高频交流信号，经过所述全波倍压整流55，获得高稳定性的直流高压，再经过所述高压滤波器56，获得低纹波系数的高压直流信号，最后经过所述高压输出测量57，显示、测量输出的高压。

图1中所述高压滤波器56为T型滤波器，区别于普通T型滤波器，本发明涉及滤波器的应用于高压侧，因此在结构设计和选材方面要充分考虑绝缘、均压和抗干扰等因素。

下面将结合附图2对本发明实施方案进行详细说明：

如图2所示为本发明一种高稳定度直流高压发生装置的三级循环稳压原理框图，其包括第一级稳压单元1、第二级稳压单元2、第三级稳压单元3、逆变升压倍压整流4、电压控制输入5、过压过流保护6；所述第一级稳压单元构成小循环稳压，小循环稳压还包括第一级稳压反馈11、第一级比较器12、第一级稳压控制输出13；所述第二级稳压单元构成中循环稳压，中循环稳压还包括第二级稳压反馈21、第二级比较器22、第二级稳压控制输出23；所述第三级稳压单元构成大循环稳压，大循环稳压还包括第三级反馈采样31、单片机控制32、D/A输出33、第三级比较器34、第三级稳压控制输出35；电压控制输入5分别与所述三级循环稳压的比较器相连；过压过流保护6与所述第三级稳压控制输出35相连。

根据所述第一级比较器12、第二级比较器22、第三级比较器34各自基准电压要求，由所述电压控制输入5提供的标准电平，分别经过调整稳压得到所述三个比较器的各自基准电压。

所述过压过流保护6由硬件检测试验系统中电压过载、电流过载情况，接入所述第三级稳压输出35，一旦试验中出现电压过载或电流过载，所述第三级稳压输出35快速切断后面的高压，保护试验系统和设备。

所述小循环稳压其稳压反馈信号取自于所述第一级稳压单元1的输出，为硬件自适应式稳压；所述中循环稳压其稳压反馈信号取自于所述第三级稳压单元3的输出，为硬件自适应式稳压；所述大循环稳压其稳压反馈信号取自于所述逆变升压倍压整流4的输出，由于是高压侧取样，故增加了所述第三级反馈采样31，由所述单片机控制32通过所述D/A输出33进行稳压，为软件、硬件结合的稳压。

以上对本发明所实施的一种高稳定度直流高压发生装置进行了解释和说明，其可以用于产生高稳定度、高准确度、低纹波系数的直流高压信号。本发明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。