專利名稱：局部放電測量中使用的混合線性放大式兆瓦級諧振電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種局部放電測量中使用的混合線性放 大式兆瓦級諧振電源。
背景技術(shù)：
電力系統(tǒng)里的變壓器、互感器、電纜等都需要進(jìn)行耐壓及局部放電的測試。為了產(chǎn) 生500KV以上測試用的交流超高壓，一般使用串聯(lián)諧振裝置，使輸出電壓能夠提升到輸入 電壓的Q倍。Q是串聯(lián)諧振裝置的品質(zhì)因數(shù)，從幾十到幾百。所以和采用變壓器直接升壓相 比較，可以大大減少設(shè)備的體積、重量，便于在現(xiàn)場測試。為了使LC回路產(chǎn)生諧振，以改變電源頻率的方式最方便、諧振效果最好。不過需 要使用可變頻率的大功率正弦波電源。作為測試局部放電的系統(tǒng)，自身的局部放電量要求 不超過5PC(5X 10_12庫侖)。所以只能夠用線性放大的方法來產(chǎn)生大功率正弦波。申請人:在1986年研發(fā)出了輸出功率0. IMW數(shù)量級的線性放大式諧振電源。并于 1988年和合作者張?zhí)┦?、韓雨江申請了實(shí)用新型專利(88210410. 1)。該專利技術(shù)由當(dāng)時(shí)張 泰石任廠長的沈陽高壓試驗(yàn)設(shè)備廠實(shí)施、生產(chǎn)。該實(shí)用新型專利(88210410. 1)的特點(diǎn)為1、采用大型可控硅短路電源母線的辦法來進(jìn)行過流保護(hù)。2、采用功率輸入變壓器來驅(qū)動末級晶體管；3、采用直流電源母線分壓器來提供末級晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)(靜態(tài)偏流)；4、采用功率采樣變壓器來驅(qū)動負(fù)反饋電路；5、采用雙極晶體管作有源器件；現(xiàn)在國內(nèi)的一些廠家還在使用該技術(shù)來生產(chǎn)相關(guān)產(chǎn)品，完全繼承了我們的這個(gè)專 利(88210410. 1)的特點(diǎn)，但是，該專利技術(shù)存在以下技術(shù)問題1、保護(hù)電路不夠靈敏有效a)該技術(shù)采用將直流母線短路，電源電壓降為零的方法來過流保護(hù)。在直流母線 負(fù)極串連電阻采樣，過流時(shí)達(dá)到整定值，采樣電壓即觸發(fā)大容量晶閘管導(dǎo)通，將母線短路。 過流保護(hù)整定值的精度完全取決于大功率采樣電阻和大容量晶閘管的觸發(fā)電壓的溫度特 性。以輸入三相380V、輸出單相450KW的諧振電源為例，要使用2KA左右容量的晶閘管來短 路母線。由于滿載時(shí)的母線電流可達(dá)1000多安培。即使在電阻上采1伏特電壓，功耗也會 達(dá)1000多瓦。因此采樣電阻溫升較高，金屬導(dǎo)體阻值會升高，使過流保護(hù)的整定值不穩(wěn)定 而且晶閘管的門極觸發(fā)電壓的溫度特性恰好隨溫度升高而下降，所以兩個(gè)溫度效應(yīng)是疊加 的。因此在環(huán)境溫度高及負(fù)載重時(shí)容易誤保護(hù)而環(huán)境溫度低及負(fù)載輕時(shí)往往對突如其來的 過流不能在整定值處保護(hù)，容易燒器件。b)滿載時(shí)不能夠有效的保護(hù)末級晶體管當(dāng)滿載而總電流還沒到過流保護(hù)整定值情況下，如果由于各晶體管電流分配的不 均衡而出現(xiàn)少量晶體管超過安全工作區(qū)出現(xiàn)一次擊穿，集電極電流會急劇增加。但由于此時(shí)的母線電流為1000多A，即使增加幾十上百安培也不會使保護(hù)動作，直至過流晶體管集 電結(jié)出現(xiàn)過熱點(diǎn)產(chǎn)生二次擊穿損壞。這樣在一個(gè)橋臂(上或下)出現(xiàn)了短路點(diǎn)，當(dāng)基極加 有驅(qū)動信號的情況下會使另一個(gè)橋臂導(dǎo)通，這樣上下橋臂直通會再次大面積燒管，因此晶 體管的容量無法充分利用。再加上雙極晶體管存在二次擊穿，安全工作區(qū)窄，為了提高可靠 性，25A電流容量的晶體管實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)平均電流只能用到0. 3A 0. 5A，造成極大的浪費(fèi)。c)在滿功率輸出時(shí)，如果放大器的輸出線突然斷路；或者諧振回路突然失諧而呈 現(xiàn)高阻狀態(tài)時(shí)，會出現(xiàn)上下橋臂直通燒管。d)當(dāng)輸入信號出現(xiàn)瞬變，比如由于輸入線接觸不好產(chǎn)生沖擊；或者突然有高頻大 信號輸入時(shí)也會出現(xiàn)下橋臂直通燒管。由于經(jīng)常出現(xiàn)燒管，平均無故障工作時(shí)間(MTBF)最多幾十小時(shí)。為了不影響在測 試現(xiàn)場的使用，要做到現(xiàn)場更換。生產(chǎn)廠不得不把所有的晶體管安裝在一個(gè)個(gè)插件上。以 國內(nèi)某公司使用該技術(shù)生產(chǎn)的輸出功率450KW諧振電源為例，每個(gè)插件安裝將近100支晶 體管，共使用了 80余個(gè)插件，使整機(jī)設(shè)備的機(jī)柜結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜且成本高。2、驅(qū)動和負(fù)反饋都采用了較大功率的變壓器，其相移比較大，難以加入深度超過 20db的負(fù)反饋。因此總諧波失真(THD)指標(biāo)做不高，且隨被放大的頻率變化。更主要的是 負(fù)反饋加不深，放大器的輸出阻抗就降不下來。這樣不但這電源的負(fù)載穩(wěn)定度提不高，而且 這輸出阻抗經(jīng)過升壓的中間變壓器反射到次級時(shí)，被放大了變比的平方倍。比如配合該設(shè) 備常用的中間變壓器為單相350V/35KV，變比為100。這諧振電源的輸出阻抗就被放大了 10000倍。這被放大了的輸出阻抗就串連在諧振回路中，減少了串聯(lián)諧振回路的品質(zhì)因數(shù)Q 值，直接影響了升壓效果。3、末級的工作點(diǎn)隨電源母線電壓變化。電源電壓低時(shí)，靜態(tài)偏流小會出現(xiàn)交越失 真；電源電壓高時(shí)，靜態(tài)偏流大又會增加損耗。4、前后級無直流負(fù)反饋。由于構(gòu)成全橋的兩個(gè)半橋其功率器件溫度特性、環(huán)境溫 度的不一致，因此輸出的直流電平也會產(chǎn)生不同。而負(fù)載是用扁銅帶繞制的中間變壓器初 級，直流電阻很小，所以即使兩個(gè)半橋輸出的直流電平有較小的差別也會形成很大的直流 環(huán)流而增加損耗并且降低了可靠性。5、整機(jī)的頻率范圍做不高，一般在IKHz以下。雖然在一般的測試時(shí)只用到30 400Hz，但是無法輸出更高的頻率就限制了設(shè)備的發(fā)揮。以上這些技術(shù)問題都是生產(chǎn)廠家在調(diào)機(jī)、電力部門用戶在使用過程中發(fā)現(xiàn)的，無 法徹底解決。由于主機(jī)可靠性不高，極大地妨礙了這種技術(shù)的推廣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種局部放電測量中使用的混合線 性放大式兆瓦級諧振電源。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的一種局部放電測量中使用的混合線 性放大式兆瓦級諧振電源，它包括由使用N型場控功率器件(MOS-FET、IGBT)，相同的A/B 兩個(gè)半橋構(gòu)成的全橋輸出級，每個(gè)半橋是由前級直流耦合(以下簡稱直耦)接到功率器件 有偏置電流的補(bǔ)償級構(gòu)成的補(bǔ)償放大器、由同一個(gè)前級直耦到推動級，推動級再通過過流 控制閘門直耦接到功率器件零偏置電流的功率末級構(gòu)成的主放大器、保護(hù)到每一支器件的過流保護(hù)電路和直耦的負(fù)反饋電路組成。另外還包括有帶過流控制閘門的穩(wěn)壓電路、三相 或多相整流濾波電路及正弦波發(fā)生器。其中，每個(gè)半橋放大器中前級直耦接到補(bǔ)償級構(gòu)成補(bǔ)償放大器，其輸出端接到由 同一個(gè)前級直耦到推動級，再通過過流控制間門直耦接到零偏置功率末級構(gòu)成的主放大器 輸出端。二者的輸出端除接負(fù)載外，還直耦接到負(fù)反饋電路輸入端，負(fù)反饋電路輸出端直耦 接到前級的反饋輸入端。零偏置功率末級使用的N支功率器件的過流信號分別接到過流保 護(hù)電路的N個(gè)輸入端，保護(hù)電路的輸出端接過流控制閘門，實(shí)現(xiàn)對一個(gè)橋臂保護(hù)到每一支 功率器件的過流保護(hù)，由于一個(gè)半橋有上下兩個(gè)橋臂，所以這有N個(gè)輸入端的過流保護(hù)電 路有兩套。這A/B橋臂的過流信號同時(shí)還接到穩(wěn)壓電路的過流控制間門，過流時(shí)將其輸出 關(guān)斷實(shí)現(xiàn)對零偏置功率末級的器件的雙重保護(hù)。所述三相或多相整流濾波電路提供的直流母線分別與A/B半橋放大器相連、帶過 流控制閘門的穩(wěn)壓電路分別與A/B半橋放大器相連。正弦波發(fā)生器輸出分別與A/B半橋里 的前級輸入端相連。本發(fā)明的有益效果是1、對每一支功率管都進(jìn)行雙重過流保護(hù)。本發(fā)明是采用切斷輸入信號來斷開過流 器件，設(shè)計(jì)在每支末級功率器件上都串連一支小功率的采樣電阻，用或門綜合到一個(gè)橋臂 的過流閘門。這樣即使只有一支功率器件到達(dá)過流整定值點(diǎn)，也能夠使保護(hù)電路啟動，從過 流閘門切斷驅(qū)動信號使功率器件截止；并且用這過流信號去觸發(fā)穩(wěn)壓電路的過流控制閘門 中的小功率晶閘管，使其導(dǎo)通將前級及推動級的供電短路，進(jìn)一步切斷推動信號保護(hù)功率 器件。實(shí)現(xiàn)了對末級功率器件雙重保護(hù)的工作模式。由于過流保護(hù)到每一支功率器件，采 用本發(fā)明可以大膽使用器件的容量。并且在成千上萬支功率器件同時(shí)工作的情況下可以大 幅度減少燒管幾率，大大提高設(shè)備可靠性。從而實(shí)現(xiàn)單機(jī)輸出兆瓦(1000KW)的功率。2、主放大級的功率末級為零偏置即沒有靜態(tài)偏置電流。這樣不但減少了損耗提高 效率，而且增加了溫度穩(wěn)定性。還以輸出功率450KW諧振電源為例，原來的方案需要每支功 率晶體管約20mA的偏置電流才能夠消除交越失真。整機(jī)的總偏置電流約40A，在直流母線 電壓為550V時(shí)靜態(tài)損耗約為22KW。所以整機(jī)效率大約只能夠做到70%?，F(xiàn)在消除了這個(gè) 靜態(tài)損耗，整機(jī)效率約可以到75%。3、由于主放大級功率器件工作在沒有靜態(tài)偏置電流的狀態(tài)，輸出信號過零點(diǎn)時(shí)在 負(fù)載上會產(chǎn)生交越失真。因此本發(fā)明用另外一個(gè)功率器件有靜態(tài)偏置電流的補(bǔ)償放大器輸 出的信號來補(bǔ)償過零點(diǎn)的失真，因此本發(fā)明是兩類不同狀態(tài)的放大器混合工作。4、取消了推動變壓器，前后級直接耦合。減小了信號的相移便于加入深度超過 20db的負(fù)反饋，從而克服了功率器件線性差的缺點(diǎn)，改善了失真度指標(biāo)，降低了諧振電源的 輸出阻抗。這樣既提高了負(fù)載穩(wěn)定度；又減少了串連在諧振回路中的反射到中間變壓器次 級的輸出阻抗，增加了串聯(lián)諧振回路的品質(zhì)因數(shù)Q值從而提高了升壓效果。同時(shí)深度直流 負(fù)反饋抑制了輸出電平的漂移，使兩個(gè)半橋輸出的直流電平能夠基本鎖定在同一數(shù)值，放 寬了對器件自身特性和環(huán)境一致性的要求，也大大減小了在中間變壓器初級里的環(huán)流。5、采用N型電場控制型功率器件如MOS-FET、IGBT做放大器件。它們原本是設(shè)計(jì) 用于做開關(guān)，線性比較差，但其無二次擊穿安全工作區(qū)寬，提高了可靠性。6、整機(jī)的輸出頻率范圍可以擴(kuò)展到20KHZ以上做超聲波應(yīng)用。而且在滿功率輸出時(shí)，如果輸入信號突變到更高的頻率；或者主機(jī)的輸出線突然斷路產(chǎn)生沖擊；或者諧振回 路突然失諧而呈現(xiàn)高阻狀態(tài)時(shí)，由于器件的導(dǎo)通狀態(tài)仍然完全受柵極電壓控制，所以不會 形成上下橋臂直通形成短路而燒管。


圖1為本發(fā)明的組成方框圖；圖2為帶過流控制閘門的穩(wěn)壓電路的電路圖；圖3為前級及負(fù)反饋的電路圖；圖4為補(bǔ)償放大器的電路圖；圖5為零偏置主放大器及過流保護(hù)電路的電路具體實(shí)施例方式下面根據(jù)附圖和實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明，本發(fā)明的目的和效果將變得更加明顯。方框圖如圖1所示，本發(fā)明局部放電測量中使用的混合線性放大式兆瓦級諧振電 源包括由使用N型場控功率器件(如MOS-FET、IGBT)，相同的A/B兩個(gè)半橋構(gòu)成的全橋放 大器，每個(gè)半橋是由前級直流耦合(以下簡稱直耦)接到有偏置電流的補(bǔ)償級構(gòu)成的補(bǔ)償 放大器、同一前級直耦接到推動級再通過過流控制間門直耦接到零偏置電流功率末級構(gòu)成 的主放大器、保護(hù)到每一支器件的過流保護(hù)電路和直耦的負(fù)反饋電路組成。另外還包括有 帶過流控制間門的穩(wěn)壓電路、三相或多相整流濾波電路及正弦波發(fā)生器。其中，每個(gè)半橋放大器中前級直流耦合接到有偏置電流的補(bǔ)償級構(gòu)成補(bǔ)償放大 器，其輸出端接到由同一個(gè)前級直流耦合到推動級，推動級再通過過流控制間門直耦接到 零偏置功率末級構(gòu)成的主放大器輸出端。二者的輸出端除接負(fù)載外，還直耦接到負(fù)反饋電 路輸入端，負(fù)反饋電路輸出端接前級的反饋輸入端。零偏置功率末級使用的η支器件的過 流信號分別接到過流保護(hù)電路的η個(gè)輸入端，保護(hù)電路的輸出端接過流控制閘門，實(shí)現(xiàn)對 一個(gè)橋臂保護(hù)到每一支器件的過流保護(hù)。由于一個(gè)半橋有上下兩個(gè)橋臂，所以這有η個(gè)輸 入端的過流保護(hù)電路有兩套；這Α/Β橋臂的過流信號還接到穩(wěn)壓電路的過流控制閘門，將 其輸出關(guān)斷實(shí)現(xiàn)對零偏置功率末級內(nèi)功率器件的雙重保護(hù)。所述帶過流控制閘門的穩(wěn)壓電路及分別與Α/Β半橋放大器相連、三相或多相整流 濾波電路分別與Α/Β半橋放大器相連。正弦波發(fā)生器分別與Α/Β半橋里的前級相連圖2 5為實(shí)施方案之一的分電路圖。為了便于和圖中的雙極晶體管區(qū)分，圖中 畫的N型場控功率器件是N型功率場效應(yīng)管(MOS-FET)，若采用N型IGBT電路完全相同。如圖2所示，帶過流控制閘門的穩(wěn)壓電路(即圖1中的穩(wěn)壓電路)包括變壓器 Tl、單相整流橋D1、三個(gè)電解電容Cl、C2、C3、NPN型晶體管Q1、穩(wěn)壓管D2、電阻R2、小功率 晶閘管SCR1。其中，變壓器Tl的初級接三相市電的B、C相，次級兩端接單相整流橋Dl的 兩個(gè)交流輸入端，變壓器Tl次級的中心抽頭接地。單相整流橋Dl的直流輸出正端分別與 電解電容C2的正端、電阻R2和晶體管Ql的集電極連接，單相整流橋Dl的直流輸出負(fù)端分 別與電解電容C3負(fù)極、穩(wěn)壓管D2的正極、輸出電容Cl的負(fù)極和小功率晶閘管SCRl的負(fù)極 相連接。電解電容C2的負(fù)極與電解電容C3的正極連接后接地。晶體管Ql的基極分別接 電阻R2的另一端和穩(wěn)壓管D2的負(fù)端，晶體管Ql的發(fā)射極分別與電解電容Cl的正極、小功
8率晶閘管SCRl的正極、輸出端子3相接。小功率晶閘管SCRl的門極接輸入端子5。變壓器Tl次級經(jīng)單相整流橋Dl整流后由電解電容C2、C3濾波。晶體管Ql是穩(wěn) 壓調(diào)整管，其基極接由穩(wěn)壓管D2提供的穩(wěn)定電壓，所以晶體管Ql的發(fā)射極也輸出穩(wěn)定的電 壓，給前級和推動級供電。當(dāng)從輸出端5接受到零偏置功率末級的過流信號時(shí)，小功率晶閘 管SCRl的門極被觸發(fā)導(dǎo)通將電源輸出短路，切斷了前級、推動級的電源達(dá)到進(jìn)一步切斷前 級和推動級的輸出信號目的，實(shí)現(xiàn)對零偏置功率末級器件的雙重過流保護(hù)。如圖3所示，驅(qū)動主放大器和補(bǔ)償放大器并實(shí)現(xiàn)深度負(fù)反饋的前級(即圖1中的 前級和負(fù)反饋電路)包括三個(gè)N型場效應(yīng)管Q2、Q3、Q4，穩(wěn)壓管D3，六個(gè)電阻Rl、R3、R4、 R5、R6、R7和兩個(gè)電解電容C4、C5、電容C6。其中，電阻R3 —端接N型場效應(yīng)管Q2的柵極， 另一端接輸入端子8、電阻R6的一端接輸入端子6，另一端分別與電阻R4、電阻R5和電解電 容C4的正端相連，電解電容C4的負(fù)端接地，電阻R4的另一端接N型場效應(yīng)管Q2的漏極， 電阻R5的另一端接N型場效應(yīng)管Q4的漏極，N型場效應(yīng)管Q2的源極和N型場效應(yīng)管Q4的 源極相接后接N型場效應(yīng)管Q3的漏極，N型場效應(yīng)管Q3的柵極和源極相接后，再分別接電 解電容C5的負(fù)極、穩(wěn)壓管D3的正極和電阻R1，電解電容C5的正極和穩(wěn)壓管D3負(fù)極接地， 電阻Rl另一端接輸入端子7。N型場效應(yīng)管Q4的柵極分別與電阻R7和負(fù)反饋輸入端9相 連，電阻R7另一端和電容C6串連后接地。N型場效應(yīng)管Q2和Q4的漏極分別接輸出端子
IOUlo可連續(xù)調(diào)節(jié)頻率和幅度的正弦波信號通過輸入端子8加入N型場效應(yīng)管Q2柵極， N型場效應(yīng)管Q4柵極從輸入端子9接收從主放大器來的由圖4的電阻R9與R7分壓后形成 的負(fù)反饋信號，N型場效應(yīng)管Q3構(gòu)成恒流源，這三支管子組成差分輸入級。N型場效應(yīng)管Q2 的源極電流在N型場效應(yīng)管Q3阻抗上產(chǎn)生電壓降，反方向加到N型場效應(yīng)管Q4的柵-源 之間。因此在漏極負(fù)載電阻R4、R5上產(chǎn)生兩個(gè)大小相等、方向相反被放大的輸出電壓，由輸 出端子10、11輸出。電阻R6串連在電阻R4、R5和穩(wěn)壓電源正極之間，和接地的電解電容 C4構(gòu)成退耦電路。供電輸入端是輸入端子6、7，分別接到圖2帶過流保護(hù)閘門的穩(wěn)壓電源 的輸出端子3、4。如圖4所示，由前級直耦接到功率器件有偏置電流的補(bǔ)償級構(gòu)成的補(bǔ)償放大器 (即圖1中的補(bǔ)償級)包括兩個(gè)P型場效應(yīng)管Q5、Q6，六個(gè)晶體管Q7、Q8、Q9、Q10、Ql 1、 Q13，其中Q7、Q8為PNP型晶體管、Q9、Q10、Q1UQ13為NPN型晶體管，兩個(gè)N型功率場效應(yīng) 管(MOS-FET) Q12、Q14，十二個(gè)電阻 R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19， 一個(gè)電容C7。其中，P型場效應(yīng)管Q5的源極和P型場效應(yīng)管Q6的源極相接后接電阻R8， R8另一端接帶過流控制間門的穩(wěn)壓電源正極端子12，P型場效應(yīng)管Q5的柵極接輸入端子 14，P型場效應(yīng)管Q6的柵極接輸入端子15，P型場效應(yīng)管Q5的漏極接P型晶體管Q7的發(fā) 射極，P型場效應(yīng)管Q6的漏極接P型晶體管Q8的發(fā)射極，電阻RlO —端與端子12連接，另 一端和電阻Rll、P型晶體管Q7的基極、P型晶體管Q8的基級、電容C7相連，電容C7的另 一端與電阻Rll的另一端相連后接帶過流控制閘門的穩(wěn)壓電源負(fù)極端子13，P型晶體管Q8 的集電極與電阻R13、N型晶體管Q9的集電極、N型晶體管Qll的基極相連，P型晶體管Q7 的集電極與電阻R12、N型晶體管QlO的集電極、N型晶體管Q13的基極相連，N型晶體管Q9 的發(fā)射極與電阻R13的另一端、電阻R9、電阻R16、電阻R14、N型晶體管Q13的集電極、N型 功率場效應(yīng)管Q14的漏極及輸出端子18相連，電阻R9的另一端接負(fù)反饋輸出端子16，N型晶體管Q9基極與電阻R15相連，電阻R15另一端與N型功率場效應(yīng)管Q12的源極、電阻R14 的另一端相連，N型晶體管Qll的發(fā)射級與電阻R16的另一端、N型功率場效應(yīng)管Q12的柵 極相連，N型晶體管Qll的集電極和N型功率場效應(yīng)管Q12的漏極相連后接到直流母線的 正極輸入端子17。N型晶體管QlO的發(fā)射級分別與電阻R12的另一端、電阻R18、電阻R19 相連后接入直流母線的負(fù)極輸入端子19，N型晶體管QlO的基極與電阻R17相連，電阻R17 另一端與N型功率場效應(yīng)管Q14的源極、電阻R19的另一端相連，N型晶體管Q13的發(fā)射級 與電阻R18的另一端、N型功率場效應(yīng)管Q14的柵極相連。兩個(gè)P型場效應(yīng)管Q5、Q6，六個(gè)晶體管Q7、Q8、Q9、Q10、Ql 1、Ql3，兩個(gè)N型功率場 效應(yīng)管(M0S-FET)Q12、Q14構(gòu)成了功率器件有偏置電流的補(bǔ)償放大器。驅(qū)動信號由14、15端子從圖3的10、11端子輸入，把相位相反的信號加入到P型場 效應(yīng)管Q6、Q5的柵極。信號從P型場效應(yīng)管Q5、Q6的漏極輸出到Q7、Q8的發(fā)射極，組成了 級聯(lián)平衡放大電路，提供整機(jī)的主要增益。被放大的信號由Q7、Q8集電極分別去推動Q11、 Q13這兩個(gè)射極跟隨器。Q11、Q13的射極輸出信號分別去推動末級管M0S_FETQ12、Q14。這 有偏置電流的補(bǔ)償放大器，為負(fù)載提供由于功率末級器件零偏置電流而使正弦波過零時(shí)產(chǎn) 生的交越失真補(bǔ)償。供電輸入端有兩組，帶過流保護(hù)閘門的穩(wěn)壓電源輸入是12、13，分別接 到圖2的3、4端；另外直流母線由17、19輸入，分別接到總圖的1、2端。功率補(bǔ)償信號由18 端子輸出。如圖5所示，功率器件零偏置電流的主放大器和保護(hù)到每一支功率器件的過流保 護(hù)電路(即圖1中的推動級、閘門、功率末級和過流保護(hù))包括兩個(gè)P型場效應(yīng)管Q15、 Q16、六個(gè)晶體管 Q17、Q18、Q19、Q20、Q21、Q22，其中 Q17、Q18 為 PNP 型晶體管、Q19 Q22 為 NPN型晶體管，2N個(gè)N型功率場控器件(M0S-FET或IGBT，下面都按MOS-FET講述)Q23-1 Q23-N、Q24-1 Q24-N, 2N+10 個(gè)電阻 R20、R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27-1 R27-N、 R28-1 R28-N、R19、R30、R31，電容C8、C9，兩個(gè)有N個(gè)輸入端子的或門Ul、U2，N為自然 數(shù)。其中，P型場效應(yīng)管Q15的源極和P型場效應(yīng)管Q16的源極相接后接電阻R20，R20另 一端接帶過流控制間門的穩(wěn)壓電源正極端子23，P型場效應(yīng)管Q15的柵極接輸入端子24，P 型場效應(yīng)管Q16的柵極接輸入端子25，P型場效應(yīng)管Q15的漏極接P型晶體管Q17的發(fā)射 極，P型場效應(yīng)管Q16的漏極接P型晶體管Q18的發(fā)射極，電阻R21 —端與端子23連接，另 一端分別和電阻R24、P型晶體管Q17的基級、P型晶體管Q18的基級和電容C9相連，電容 C9的另一端與電阻R24的另一端都接帶過流控制閘門的穩(wěn)壓電源負(fù)極端子26，P型晶體管 Q17的集電極分別與電阻R22、N型晶體管Q19的集電極、N型晶體管Q21的基極相連，P型 晶體管Q18的集電極分別與電阻R25、N型晶體管Q20的集電極、N型晶體管Q22的基極相 連，N型晶體管Q19的發(fā)射極分別與電阻R22的另一端、電阻R26、電阻R27-1 R27_N、N型 晶體管Q22的集電極、N型功率場效應(yīng)管Q24-1 Q24-N的漏極及輸出端子20相連，N型晶 體管Q19的基極與電阻R23相連，電阻R23另一端與或門Ul的輸出端相接，N型晶體管Q21 的發(fā)射級分別與電阻R26的另一端、N型功率場效應(yīng)管Q23-1 Q23-N的柵極相連，N型晶 體管Q21的集電極和N型功率場效應(yīng)管Q23-1 Q23-N的漏極相連后接到直流母線的正極 輸入端子22，N型功率場效應(yīng)管Q23-1的源極分別和電阻R27-1的另一端、或門Ul的輸入 端1相連……N型功率場效應(yīng)管Q23-N的源極分別和電阻R27-N的另一端、或門Ul的輸入 端N相連，N型晶體管Q22的發(fā)射級分別與電阻R30的另一端、N型功率場效應(yīng)管Q24-1
10Q24-N的柵極相連。N型晶體管Q20的發(fā)射級分別與電阻R25的另一端、電阻R30和電阻 R28-1 R28-N相連后接入直流母線的負(fù)極輸入端子27，N型晶體管Q20的基極與電阻R29 相連，電阻R29另一端分別與或門U2的輸出端、R31相接，R31的另一端和過流信號輸出端 子21相連。N型功率場效應(yīng)管Q24-1的源極分別和電阻R28-1的另一端、或門U2的輸入 端1相連……N型功率場效應(yīng)管Q24-N的源極分別和電阻R28-N的另一端、或門U2的輸入 端N相連，N型晶體管Q22的發(fā)射級分別與電阻R30的另一端、N型功率場效應(yīng)管Q24-1 Q24-N的柵極相連。兩個(gè)P型場效應(yīng)管Q15、Q16，六個(gè)晶體管Q17、Q18、Q19、Q20、Q21、Q22，2N個(gè)N型 功率場效應(yīng)管(MOS-FET) Q23-1 Q23_N、Q24_1 Q24-N，兩個(gè)有N個(gè)輸入端的或門U1、U2 構(gòu)成了功率器件零偏置電流的主放大器和保護(hù)到每一支功率器件的過流保護(hù)電路。驅(qū)動信號由24、25端子從圖3的10、11端子輸入兩個(gè)大小相等，相位相反的信號 加入到P型場效應(yīng)管Q15、Q16的柵極。信號從Q15、Q16的漏極輸出到P型晶體管Q17、Q18 的發(fā)射極，組成了級聯(lián)平衡放大電路是推動級提供整機(jī)的主要增益。被放大的信號由P型 晶體管Q17、Q18集電極分別去推動N型晶體管Q21、Q22這兩個(gè)射極跟隨器。Q21、Q22再分 別去推動末級管N型功率場效應(yīng)管Q23-1 Q23-N和Q24-1 Q24-N，功率信號由20端子 輸出。N型功率場效應(yīng)管Q23-1 Q23-N其源極都串連了采樣電阻R27-1 R27-N，這N 個(gè)采樣電壓匯集到或門U1，其輸出去控制過流閘門管N型晶體管Q19。只要有一支管子過 流超過整定值，或門就會輸出高電平使Q19導(dǎo)通把輸入信號短路，從而迅速將這上橋臂的N 個(gè)功率管關(guān)閉。下橋臂N型功率場效應(yīng)管Q24-1 Q24-N也一樣，其源極都串連了采樣電阻 R28-1 R28-N，這N個(gè)采樣電壓匯集到或門U2，其輸出去控制過流閘門管N型晶體管Q20。 只要有一支管子過流超過整定值，或門U2就會輸出高電平使這Q20導(dǎo)通把輸入信號短路， 從而迅速將這組N個(gè)功率管關(guān)閉。另外U2輸出的高電平去觸發(fā)圖2的穩(wěn)壓電路中的過流 閘門小功率晶閘管SCRl的門極，使其導(dǎo)通將前級及推動級的供電短路而切斷推動信號，進(jìn) 一步保護(hù)了功率末級的器件，實(shí)現(xiàn)了對功率末級器件的雙重保護(hù)。這過流閘門小功率晶閘 管SCRl的門極同時(shí)受另外一個(gè)B半橋的U2輸出的過流信號的電平控制。供電輸入端有兩組，帶過流控制閘門的穩(wěn)壓電源輸入是23、26，分別接到圖2的3、 4端；另外直流母線由22、27輸入，分別接到總圖的1、2端。末級管子的過流信號由21端子 輸出到圖2的5端。主放大器的功率輸出端子20和補(bǔ)償放大器的功率輸出端子18連接、 端子27和19,22和17,23和12,26和13也都是聯(lián)接的。實(shí)際上接帶過流控制閘門的穩(wěn)壓 電源的負(fù)極端子26和直流母線的負(fù)極端子27是相連的。圖1中三相或多相整流濾波電路說明由于本發(fā)明適合研發(fā)輸出功率從低到高的系列產(chǎn)品，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，從它輸出的 直流母線紋波和輸入電流的高次諧波含量(決定了該設(shè)備的市電輸入功率因數(shù))二者角度 考慮，采用哪種整流電路要根據(jù)采用本發(fā)明的設(shè)備輸出功率來決定。輸出功率低時(shí)可采用 常用的三相整流濾波電路；而輸出功率高時(shí)應(yīng)該用六相、十二相、甚至二十四相整流濾波電 路，所以沒有給出具體電路。而且這些都是常規(guī)的電路，因此不再贅述。圖1中正弦波信號發(fā)生器的說明它是單獨(dú)的一個(gè)部件。根據(jù)客戶對控制功能的不同要求可以由模擬或者數(shù)字等多種不同方案構(gòu)成，因此也沒有給出具體電路。而且這些亦是常規(guī)的電路，因此也不再贅述。圖2 5是該諧振電源完整的實(shí)施方案之一電路圖。諧振電源為全橋結(jié)構(gòu)，分為圖1中的A、B兩個(gè)半橋。正弦波信號是兩個(gè)大小相等、 方向相反的信號，分別送入A、B半橋，所以兩個(gè)半橋的輸出電壓也反相疊加加倍。由于A、B 半橋結(jié)構(gòu)是完全一樣的，因此我們只分析A半橋信號加入N型場效應(yīng)管Q2、Q4組成的差分輸入級，N型場效應(yīng)管Q3為恒流源。在 N型場效應(yīng)管Q2的柵極加入的信號作用下，其源極電流在N型場效應(yīng)管Q3阻抗上產(chǎn)生電 壓降，反方向加到N型場效應(yīng)管Q4的柵-源之間，Q4的柵極同時(shí)接受從末級來的負(fù)反饋信 號。N型場效應(yīng)管Q2、Q4漏極分別輸出兩個(gè)大小相等，相位相反的信號加入到P型場效應(yīng) 管Q6、Q5的柵極。信號從P型場效應(yīng)管Q5、Q6的漏極輸出到P型晶體管Q7、Q8的發(fā)射極， 組成了級聯(lián)平衡放大電路，提供整機(jī)的主要增益。被放大的信號由P型晶體管Q7、Q8集電 極分別去推動N型晶體管Q11、Q13這兩個(gè)射極跟隨器。N型晶體管Q11、Q13的射極輸出信 號分別去推動功率場效應(yīng)管(MOS-FET)Q12、Q14。從Q5 Q14構(gòu)成了有偏置電流的補(bǔ)償放 大器。由于主放大器的功率器件沒有偏置電流，而在正弦波過零時(shí)會產(chǎn)生的交越失真，這個(gè) 補(bǔ)償放大器就為負(fù)載提供了消除交越失真的補(bǔ)償。N型晶體管Q9、Q10為過流閘門管，當(dāng)功 率管源極電阻R14、R19流過的電流超過過流整定值時(shí)，N型晶體管Q9、QlO導(dǎo)通，把驅(qū)動信 號短路，從而保護(hù)了功率場效應(yīng)管Q12、Q14。由前級直耦接到推動級再通過過流控制閘門，直耦接到零偏置電流功率末級構(gòu) 成的主放大器及保護(hù)到每一支器件的過流保護(hù)電路，是由晶體管及功率場效應(yīng)管Q15 Q24-N、有N個(gè)輸入端的或門U1、U2構(gòu)成。N型場效應(yīng)管Q2、Q4漏極分別輸出的兩個(gè)大小相 等，相位相反的信號加入到P型場效應(yīng)管Q15、Q16的柵極。而信號從Q15、Q16的漏極輸出到 P型晶體管Q17、Q18的發(fā)射極，組成了級聯(lián)平衡放大電路的推動級，提供整機(jī)的主要增益。 被放大的信號由P型晶體管Q17、Q18集電極分別去推動N型晶體管Q21、Q22這兩個(gè)射極跟 隨器。這Q21、Q22再分別去推動N個(gè)零偏置電流的N型功率場效應(yīng)管(MOS-FET) Q23-1 Q23-N 和 Q24-1 Q24-N。N型功率場效應(yīng)管Q23-1 Q23-N其源極都串連了采樣電阻R27-1 R27-N，這N 個(gè)采樣電壓匯集到或門U1，其輸出去控制過流閘門管N型晶體管Q19。只要有一支管子達(dá) 到過流整定值，或門Ul就會輸出高電平使N型晶體管Q19導(dǎo)通把輸入信號短路，從而迅速 將這上橋臂的N個(gè)功率管關(guān)閉。下橋臂N型功率場效應(yīng)管Q24-1 Q24-N也一樣，其源極 都串連了采樣電阻R28-1 R28-N，這N個(gè)采樣電壓匯集到或門U2，其輸出去控制過流閘門 管N型晶體管Q20。只要有一支管子過流，或門U2就會輸出高電平使這Q20導(dǎo)通把輸入信 號短路，從而迅速將這組N個(gè)功率管關(guān)閉。另外過流時(shí)或門U2輸出的高電平去觸發(fā)圖2穩(wěn) 壓電路的過流閘門即小功率晶閘管SCRl的門極，使其導(dǎo)通將前級及推動級的供電短路而 切斷推動信號，進(jìn)一步保護(hù)了功率管，實(shí)現(xiàn)了對功率末級器件的雙重保護(hù)。這過流閘門小功 率晶閘管SCRl的門極同時(shí)受另外一個(gè)B半橋的U2輸出的過流信號控制。由于末級使用的N型場控功率器件MOS-FET或IGBT的輸出特性曲線是比較理想 的飽和平頂特性，即其工作電流與源-漏供電的電源電壓無關(guān)。所以電源電壓波動導(dǎo)致的 三相整流后的直流母線電壓變化，只影響輸出的動態(tài)范圍而不影響工作點(diǎn)。而前級和驅(qū)動 級的供電電壓是穩(wěn)壓的。所以該整機(jī)的所有管子的工作點(diǎn)都不隨市電電源電壓而波動，保證了工作的穩(wěn)定。負(fù)反饋電路由R9和R7、C6組成，將輸出電壓分壓后加在輸入差分管N型場效應(yīng)管 Q4的柵極。由于在反饋環(huán)路里沒有插入變壓器等產(chǎn)生相移的元件，所以負(fù)反饋可以加得比 較深以改進(jìn)其指標(biāo)。由于加入C6，使直流反饋深度大大提高，有效的遏阻了輸出端的直流電 平漂移。本發(fā)明的經(jīng)濟(jì)效益1、由于該諧振電源主回路過流保護(hù)到每一支功率器件，可以充分發(fā)揮管子的容 量；而且采用安全工作區(qū)比雙極晶體管寬得多的N型場控功率器件M0SFET、IGBT，因此在保 證工作可靠的前提下，管子數(shù)目可以減少。而且目前MOSFET和IGBT這兩種場控功率器件 比同樣容量的雙極晶體管還要便宜。所以在提高可靠性的情況下僅功率器件一項(xiàng)大約可以 降低一半以上的成本。2、由于該諧振電源主回路功率器件的偏置電流為零，整機(jī)效率可以提高約5%。以 上述輸出功率450KW諧振電源為例，可以減少22KW的損耗。所以在相同的散熱條件下可明 顯減少工作溫度。我們知道半導(dǎo)體器件工作溫度每降低10°C，其壽命提高一倍。所以進(jìn)一 步提高可靠性。3、由于整機(jī)的功率器件在各種條件下工作都可以基本上不損壞，所以這近萬支管 子可以不必為了方便更換而安裝在插件上。機(jī)械結(jié)構(gòu)大為簡化，又省去了眾多的接觸電極。 降低成本、提高可靠性。4、由于平均無故障工作時(shí)間(MTBF)可望提高到1000小時(shí)左右，可靠性的提高一 方面減輕了生產(chǎn)廠返修的成本，另方面使得使用單位的效率提高，免去了經(jīng)常要換管子插 件耽誤正常使用，這產(chǎn)生的效益就不好估算了。5、由于各項(xiàng)指標(biāo)提高，特別是隨電源電壓和負(fù)載的波動輸出電壓的穩(wěn)定度和原來 相比有大幅度增加。使整機(jī)上了一個(gè)檔次，所以售價(jià)可以提高為生產(chǎn)廠帶來更高的經(jīng)濟(jì)效益。以上公開的僅為本發(fā)明的一種具體實(shí)施方案，但本發(fā)明并非局限于此，任何本專 業(yè)領(lǐng)域技術(shù)人員與之相似的變化，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種局部放電測量中使用的混合線性放大式兆瓦級諧振電源，其特征在于，它包括由使用N型場控功率器件(MOS FET或IGBT)相同的A/B兩個(gè)半橋構(gòu)成的全橋輸出級，每個(gè)半橋是由前級直流耦合，接到功率器件有偏置電流的補(bǔ)償級構(gòu)成的補(bǔ)償放大器、同一個(gè)前級直流耦合接到推動級，再通過過流控制閘門直流耦合接到功率器件零偏置電流的功率末級構(gòu)成的主放大器及保護(hù)到每一支器件的過流保護(hù)電路和直流耦合的負(fù)反饋電路組成，其中還包括帶過流控制閘門的穩(wěn)壓電路、給功率器件提供直流母線的三相或多相整流濾波電路及正弦波發(fā)生器。其中，每個(gè)半橋放大器中前級直流耦合接到功率器件有偏置電流的補(bǔ)償級構(gòu)成補(bǔ)償放大器，其輸出端接到由同一個(gè)前級直流耦合到推動級，推動級再通過過流控制閘門直流耦合接到功率器件零偏置電流的功率末級構(gòu)成的主放大器輸出端，是兩類不同狀態(tài)的放大器混合工作。二者的輸出端除接負(fù)載外，還直流耦合接到負(fù)反饋電路的輸入端，負(fù)反饋電路輸出端接前級的反饋輸入端。功率器件零偏置電流的功率末級使用的N支器件過流信號分別接到過流保護(hù)電路的N個(gè)輸入端，保護(hù)電路的輸出端接過流控制閘門，實(shí)現(xiàn)對一個(gè)橋臂保護(hù)到每一支器件的過流保護(hù)。由于一個(gè)半橋有上下兩個(gè)橋臂，所以這有N個(gè)輸入端的過流保護(hù)電路有兩套；這A/B橋臂的過流信號還接到穩(wěn)壓電路的過流控制閘門，過流時(shí)將穩(wěn)壓電路輸出關(guān)斷，進(jìn)一步切斷前級和推動級的輸出信號，實(shí)現(xiàn)對功率末級功率器件的雙重保護(hù)。所述帶過流控制閘門的穩(wěn)壓電路分別與A/B半橋相連、提供直流母線的三相或多相整流濾波電路分別與A/B半橋相連、正弦波發(fā)生器分別與A/B半橋里的前級輸入端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述局部放電測量中使用的混合線性放大式兆瓦級諧振電源，其特 征在于所述同一個(gè)前級直流耦合接到推動級，再通過過流控制間門直流耦合接到功率器 件零偏置電流的功率末級構(gòu)成的主放大器和保護(hù)到每一支功率器件的過流保護(hù)電路包括 兩個(gè)P型場效應(yīng)管Q15、Q16、六個(gè)晶體管Q17、Q18、Q19、Q20、Q21、Q22，其中Q17、Q18為PNP 型晶體管、Q19 Q22為NPN型晶體管，2N個(gè)N型功率場控器件(M0S-FET或IGBT，下面都 按 MOS-FET 講述)Q23-1 Q23-N、Q24-1 Q24-N，2N+10 個(gè)電阻 R20、R21、R22、R23、R24、 R25、R26、R27-1 R27_N、R28_1 R28_N、R19、R30、R31，電容 C8、C9，兩個(gè)有 N 個(gè)輸入端子 的或門Ul、U2，N為自然數(shù)。其中，P型場效應(yīng)管Q15的源極和P型場效應(yīng)管Q16的源極相 接后接電阻R20，R20另一端接帶過流控制閘門的穩(wěn)壓電源正極端子23，P型場效應(yīng)管Q15 的柵極接輸入端子24，P型場效應(yīng)管Q16的柵極接輸入端子25，P型場效應(yīng)管Q15的漏極接 P型晶體管Q17的發(fā)射極，P型場效應(yīng)管Q16的漏極接P型晶體管Q18的發(fā)射極，電阻R21 一端與端子23連接，另一端分別和電阻R24、P型晶體管Q17的基級、P型晶體管Q18的基 級和電容C9相連，電容C9的另一端與電阻R24的另一端都接帶過流控制閘門的穩(wěn)壓電源 負(fù)極端子26，P型晶體管Q17的集電極分別與電阻R22、N型晶體管Q19的集電極、N型晶體 管Q21的基極相連，P型晶體管Q18的集電極分別與電阻R25、N型晶體管Q20的集電極、N 型晶體管Q22的基極相連，N型晶體管Q19的發(fā)射極分別與電阻R22的另一端、電阻R26、電 阻R27-1 R27-N、N型晶體管Q22的集電極、N型功率場效應(yīng)管Q24-1 Q24-N的漏極及 輸出端子20相連，N型晶體管Q19的基極與電阻R23相連，電阻R23另一端與或門Ul的輸 出端相接，N型晶體管Q21的發(fā)射級分別與電阻R26的另一端、N型功率場效應(yīng)管Q23-1 Q23-N的柵極相連，N型晶體管Q21的集電極和N型功率場效應(yīng)管Q23-1 Q23-N的漏極相 連后接到直流母線的正極輸入端子22，N型功率場效應(yīng)管Q23-1的源極分別和電阻R27-1的另一端、或門Ul的輸入端1相連……N型功率場效應(yīng)管Q23-N的源極分別和電阻R27-N 的另一端、或門Ul的輸入端N相連，N型晶體管Q22的發(fā)射級分別與電阻R30的另一端、N 型功率場效應(yīng)管Q24-1 Q24-N的柵極相連。N型晶體管Q20的發(fā)射級分別與電阻R25的 另一端、電阻R30和電阻R28-1 R28-N相連后接入直流母線的負(fù)極輸入端子27，N型晶體 管Q20的基極與電阻R29相連，電阻R29另一端分別與或門U2的輸出端、R31相接，R31的 另一端和過流信號輸出端子21相連。N型功率場效應(yīng)管Q24-1的源極分別和電阻R28-1的 另一端、或門U2的輸入端1相連……N型功率場效應(yīng)管Q24-N的源極分別和電阻R28-N的 另一端、或門U2的輸入端N相連，N型晶體管Q22的發(fā)射級分別與電阻R30的另一端、N型 功率場效應(yīng)管Q24-1 Q24-N的柵極相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述局部放電測量中使用的混合線性放大式兆瓦級諧振電源，其特 征在于所述由前級直流耦合接到功率器件有偏置電流的補(bǔ)償級構(gòu)成的補(bǔ)償放大器包括 兩個(gè)P型場效應(yīng)管Q5、Q6，六個(gè)晶體管Q7、Q8、Q9、Q10、Qll、Q13，其中Q7、Q8為PNP型晶體 管、Q9、Q10、Q1UQ13為NPN型晶體管，兩個(gè)N型功率場效應(yīng)管(MOS-FET) Q12、Q14，十二個(gè) 電阻1 8、1 9、1 10、1 11、1 12、1 13、1 14、1 15、1 16、1 17、1 18、1 19，一個(gè)電容 C7。其中，P 型場效 應(yīng)管Q5的源極和P型場效應(yīng)管Q6的源極相接后接電阻R8，R8另一端接帶過流控制間門的 穩(wěn)壓電源正極端子12，P型場效應(yīng)管Q5的柵極接輸入端子14，P型場效應(yīng)管Q6的柵極接輸 入端子15，P型場效應(yīng)管Q5的漏極接P型晶體管Q7的發(fā)射極，P型場效應(yīng)管Q6的漏極接P 型晶體管Q8的發(fā)射極，電阻RlO —端與端子12連接，另一端和電阻Rll、P型晶體管Q7的 基極、P型晶體管Q8的基級、電容C7相連，電容C7的另一端與電阻Rll的另一端相連后接 帶過流控制閘門的穩(wěn)壓電源負(fù)極端子13，P型晶體管Q8的集電極與電阻R13、N型晶體管 Q9的集電極、N型晶體管Qll的基極相連，P型晶體管Q7的集電極與電阻R12、N型晶體管 QlO的集電極、N型晶體管Q13的基極相連，N型晶體管Q9的發(fā)射極與電阻R13的另一端、 電阻R9、電阻R16、電阻R14、N型晶體管Q13的集電極、N型功率場效應(yīng)管Q14的漏極及輸 出端子18相連，電阻R9的另一端接負(fù)反饋輸出端子16，N型晶體管Q9基極與電阻R15相 連，電阻R15另一端與N型功率場效應(yīng)管Q12的源極、電阻R14的另一端相連，N型晶體管 Qll的發(fā)射級與電阻R16的另一端、N型功率場效應(yīng)管Q12的柵極相連，N型晶體管Qll的 集電極和N型功率場效應(yīng)管Q12的漏極相連后接到直流母線的正極輸入端子17。N型晶體 管QlO的發(fā)射級分別與電阻R12的另一端、電阻R18、電阻R19相連后接入直流母線的負(fù)極 輸入端子19，N型晶體管QlO的基極與電阻R17相連，電阻R17另一端與N型功率場效應(yīng)管 Q14的源極、電阻R19的另一端相連，N型晶體管Q13的發(fā)射級與電阻R18的另一端、N型功 率場效應(yīng)管Q14的柵極相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述局部放電測量中使用的混合線性放大式兆瓦級諧振電源，其特 征在于所述同時(shí)驅(qū)動功率器件有偏置電流的補(bǔ)償級和功率器件零偏置電流的功率末級， 并且在這一級實(shí)現(xiàn)直流耦合深度負(fù)反饋的前級包括三個(gè)N型場效應(yīng)管Q2、Q3、Q4，穩(wěn)壓管 D3，六個(gè)電阻Rl、R3、R4、R5、R6、R7和兩個(gè)電解電容C4、C5，電容C6。其中，電阻R3 —端接 N型場效應(yīng)管Q2的柵極，另一端接輸入端子8、電阻R6的一端接帶過流控制閘門的穩(wěn)壓電 源正極輸入端子6，另一端分別與電阻R4、電阻R5和電解電容C4的正端相連，電解電容C4 的負(fù)端接地，電阻R4的另一端接N型場效應(yīng)管Q2的漏極，電阻R5的另一端接N型場效應(yīng) 管Q4的漏極，N型場效應(yīng)管Q2的源極和N型場效應(yīng)管Q4的源極相接后接N型場效應(yīng)管Q3的漏極，N型場效應(yīng)管Q3的柵極和源極相接后，再分別接電解電容C5的負(fù)極、穩(wěn)壓管D3的 正極和電阻R1，電解電容C5的正極和穩(wěn)壓管D3負(fù)極接地，電阻Rl另一端接帶過流控制閘 門的穩(wěn)壓電源負(fù)極輸入端子7。N型場效應(yīng)管Q4的柵極分別與電阻R7、負(fù)反饋輸入端子9 連接，電阻R7另一端和電容C6串連后接地。N型場效應(yīng)管Q2和Q4的漏極分別接輸出端子IOUlo
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述局部放電測量中使用的混合線性放大式兆瓦級諧振電源，其特 征在于，所述為主放大器的過流提供第二重保護(hù)，帶過流控制間門的穩(wěn)壓電路包括變壓器 Tl、單相整流橋D1、三個(gè)電解電容Cl、C2、C3、N型晶體管Q1、穩(wěn)壓管D2、電阻R2、小功率晶 閘管SCR1。其中，變壓器Tl的初級接三相市電的B、C相，次級兩端接單相整流橋Dl的兩 個(gè)交流輸入端，變壓器Tl次級的中心抽頭接地。單相整流橋Dl的直流輸出正端分別與電 解電容C2的正端、電阻R2和晶體管Ql的集電極連接，單相整流橋Dl的直流輸出負(fù)端分別 與電解電容C3負(fù)極、穩(wěn)壓管D2的正極、輸出電容Cl的負(fù)極和小功率晶閘管SCRl的負(fù)極相 連接。電解電容C2的負(fù)極與電解電容C3的正極連接后接地。晶體管Ql的基極接電阻R2 的另一端和穩(wěn)壓管D2的負(fù)端，晶體管Ql的發(fā)射極分別與電解電容Cl的正極、小功率晶閘 管SCRl的正極、輸出端子3相接。小功率晶閘管SCRl的門極接過流信號輸入端子5。輸出 端子3和三相或多相整流濾波電路提供的輸出直流母線端子負(fù)極2相接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種局部放電測量中使用的混合線性放大式兆瓦級諧振電源，它包括由使用N型電場控制功率器件，相同的A/B兩個(gè)半橋構(gòu)成的全橋輸出級，每個(gè)半橋是由前級直流耦合接到功率器件有偏置電流的補(bǔ)償級構(gòu)成的補(bǔ)償放大器、同一個(gè)前級直流耦合接到推動級，再通過過流控制閘門直流耦合接到功率器件零偏置電流的功率末級構(gòu)成的主放大器、保護(hù)到每一支器件的過流保護(hù)電路和負(fù)反饋電路組成。本發(fā)明對每一支功率管都進(jìn)行雙重過流保護(hù)；主放大級的功率末級為零偏置即沒有靜態(tài)偏置電流。這樣不但減少了損耗提高效率，而且增加了溫度穩(wěn)定性；由于加入深度直流耦合負(fù)反饋，克服了功率器件線性差的缺點(diǎn)，改善了失真度指標(biāo)，降低了諧振電源的輸出阻抗。
文檔編號G01R1/28GK101984357SQ20101054542
公開日2011年3月9日 申請日期2010年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月12日
發(fā)明者楊玉玠 申請人:楊玉玠