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串联谐振试验电源设计
2021-10-17

为了预防电力装置运行中的绝缘故障,电力装置在投运前及运行中都需要进行严格的绝缘耐压试验,以往工频交流试验装置主要是高压试验变压器和电力变压器,体积和电源容量大,试验装置笨重,不能自动调频、调压,难以适应当今大电网、高电压、高自动化的发展趋势,智能型高压变频串联谐振试验装置嵌入新型智能调频、调压算法,利用大功率开关器件绝缘栅双极晶体管(IGBT)代替以往的模拟器件逆变产生特高压试验所需的交流电压,同时利用£C串联谐振原理使输出电压等级可达高压、超高压级别,该装置使工频交流试验现场调试更加方便稳定,并且有效地保护了实验装置以及测试品。


变频串联谐振试验装置


耐压试验装置结构和原理智能型高压变频串联谐振试验装置是一种用小容量低电压的电源获得高电压大容量的输出成套试验装置,该装置主要由变频电源主控器、励磁变压器、电抗器和电容分压器组成,试验装置整体结构如图1所示,变频电源主控器输出幅值为0~400V、频率为30~300Hz的连续可调交流电压信号,该信号经过励磁变压器升压后传输给由电抗器和测试品电容串联组成的LC谐振回路,因为高压试验需要的电压等级较高,为了安全及操作方便,采用先调频后调压的策略,即先用智能矫正器(实现装置频率f的闭环控制和频率步长大小调节)智能寻找进入谐振状态的频率fn,使回路达到谐振状态。


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然后再调节谐振回路电容电压的有效值使之达到期望电压值,从而获得高电压大容量,图1中L1和L2:是高压电抗器,两者等效为谐振电抗L,Ch、C1和Ct分别是电容分压器高压臂电容、低压臂电容和测试品等效电容,三者等效为谐振电容Ce。


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谐振时,高压电抗器感抗等于谐振电容容抗,即Xc=Xl,测试品两端电压值达到Uct。


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其中,U为励磁变压器二次侧输出电压,Q为谐振电路的品质因数。


智能型高压变频串联谐振试验电源主控器硬件设计


智能型高压变频串联谐振试验电源主控器的结构图如图2所示.其主要包括DSP运算控制电路(智能调频、调幅控制模块)、三相全桥不可控整流电路、Buck变换电路、逆变电路、数据显示及人机交互电路、保护电路以及通信电路瞳,本装置运用了处理芯片作为核心控制CPU,利用DSP高速运算的特性,集成DSP常用的外围电路,满足了智能型高压变频串联谐振试验装置高稳定性、高精确度的要求。


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DSP产生频率可调的SPWM波和占空比可调的PWM波后,经I/O口分别输送给逆变电路和功率调节电路,外部存储器模块由DSP控制,主要用于存储试验的重要设置以及试验数据,使装置重启动之后无需重新设置,输入模块直接与DSP相连,用户可以通过直接对DsP输入命令来调节正弦波的频率:显示模块主要显示试验电压、频率等数据,并通过人机界面进行实验数据的相关设置。


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