沖擊電壓試驗儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及的沖擊電壓試驗儀是一種適用于電度表生產(chǎn)企業(yè)以及計量檢測機(jī)構(gòu)，完成非破壞性產(chǎn)品安全檢測、爬電距離驗證、絕緣性能測試、防雷性能測試等而設(shè)計的試驗設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電力電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，電力電子新技術(shù)產(chǎn)品越來越多地應(yīng)用了技術(shù)高頻化、硬件結(jié)構(gòu)集成模塊化、軟件控制數(shù)字化和產(chǎn)品性能綠色化。沖擊電壓測試設(shè)備正是借助于電力電子技術(shù)的發(fā)展走出了傳統(tǒng)產(chǎn)品空氣放電球隙間距不宜控制、放電火花大、普通升壓器體積大的設(shè)計缺點，實現(xiàn)了以單片機(jī)為核心通過I/o接口控制脈寬調(diào)制電路、驅(qū)動電路、功率開關(guān)，完成逆變高壓脈沖輸出的設(shè)計，從而實現(xiàn)了一種設(shè)計集成度高、結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、實用性強(qiáng)的沖擊電壓試驗儀。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型的目的是為了使用功率開關(guān)管替代傳統(tǒng)放電球隙式試驗儀的設(shè)計方法實現(xiàn)了模塊化設(shè)計。本實用新型解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案構(gòu)成原理由圖1所示，它包括:1.單片機(jī)、2.沖擊控制系統(tǒng)、3.高壓發(fā)生器、4.輸出測量系統(tǒng)、5.點火裝置、6.阻容充放電網(wǎng)絡(luò)、7.輸出樣品測試結(jié)果、8.按鍵、9.DGUS觸控屏。其特征在于以單片機(jī)為核心人機(jī)交互系統(tǒng)，單端反激式IGBT驅(qū)動電路構(gòu)成的沖擊控制系統(tǒng)和高壓發(fā)生器升壓系統(tǒng)設(shè)計。
[0004]所述的單片機(jī)為PIC18F67K22芯片，與按鍵和D⑶S觸摸屏一起構(gòu)成人機(jī)交互系統(tǒng)，采用RS-232C兼容接口直接連接
[0005]所述的沖擊控制系統(tǒng)部分包括PWM脈寬調(diào)制信號模塊、RCD箝位電路、高頻功率開關(guān)IGBT模塊。PWM脈寬調(diào)制信號是由芯片SG3525AN或可完全替代的KA3525A產(chǎn)生，穩(wěn)定工作后可以輸出高頻脈沖控制IGBT的工作狀態(tài)。高頻功率開關(guān)模塊由FGA15N120AND組成。
[0006]所述的高壓發(fā)生器部分是兩組行輸出變壓器分別產(chǎn)生正負(fù)高壓、單開單閉真空高壓繼電器、高壓硅堆及高壓電纜裝置組成。
[0007]所述的輸出測量系統(tǒng)包括電阻分壓采樣，通過示波器監(jiān)視輸出波形。
[0008]所述的阻容充放電網(wǎng)絡(luò)，放電產(chǎn)生1.2/50 μ s的標(biāo)準(zhǔn)雷擊波作用到試驗樣品上從而完成試驗樣品的安全性能檢測。
[0009]所述的觸摸按鍵和D⑶S顯示屏分別為電源觸摸鍵及5寸觸摸工業(yè)屏。
[0010]該試驗裝置系統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)模塊化、電路組成簡單、工作穩(wěn)定可靠、確保試驗精度、降低了設(shè)備的控制難度及產(chǎn)品成本。
【附圖說明】
[0011]圖1是沖擊電壓試驗儀原理框圖；
[0012]圖2是沖擊控制系統(tǒng)原理框圖；
[0013]圖3是PWM脈寬調(diào)制控制IGBT通斷電路圖；
[0014]圖4是反激逆變式升壓電路圖。
【具體實施方式】
[0015]【具體實施方式】一，參照附圖2說明系統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)，本實用新型所述的沖擊電壓試驗儀是由220V市電作為交流信號，其中一路通過交流變壓器降壓提供系統(tǒng)各部分控制電路電源供給；另一路經(jīng)過整流濾波后變成300V直流電壓，然后經(jīng)過RCD箝位電路連接IGBT的輸入端；
[0016]同時用產(chǎn)生PWM高頻脈沖信號的控制芯片經(jīng)驅(qū)動電阻后加在IGBT控制端，用來控制IGBT的開通與關(guān)斷。同時，采用反饋控制將過壓和過流保護(hù)功能信號反饋到控制芯片的輸入腳，從而起到保護(hù)調(diào)節(jié)作用。
[0017]IGBT的輸入端經(jīng)小型大功率繼電器接入兩組行輸出變壓器的初級線圈。
[0018]在行變壓器次級產(chǎn)生所需的交流高壓，經(jīng)高壓硅堆整流成直流高壓輸出；在系統(tǒng)中應(yīng)用同樣的行輸出變壓器產(chǎn)生高壓負(fù)脈沖。
[0019]兩組行變壓器的輸出直流高壓分別接到常開常閉型真空高壓繼電器的兩個觸點，通過單片機(jī)控制高壓真空繼電器完成在正、負(fù)1KV高壓之間的切換過程并最終將真空高壓繼電器輸出的直流高壓連接到阻容充電網(wǎng)絡(luò)上，完成一次高壓充電過程。
[0020]同時，再通過觸摸顯示屏和按鍵配合使用完成試驗參數(shù)設(shè)置，由單片機(jī)控制點火裝置的動作完成放電過程，經(jīng)過阻容放電過程形成1.2/50 μ S的雷擊波脈沖電壓直接作用到被測樣品上，完成一次樣品的測試過程；測試過程形成的波形通過電阻分壓采樣在示波器上監(jiān)視波形輸出。
[0021]【具體實施方式】二，參照附圖3，在沖擊控制系統(tǒng)中采用了核心部件一一控制芯片SG3525AN和功率開關(guān)模塊FGA15N120AND，SG3525AN可以產(chǎn)生PWM脈寬調(diào)制電路，其工作原理及外部電路設(shè)計功能具體說明如下:
[0022]從圖可見15腳為電源輸入端，啟動電壓為8V-40V范圍內(nèi)的工作電壓；當(dāng)電壓低于8V降至7.5V時欠壓鎖定電路開始工作，輸出端14腳無脈沖輸出。
[0023]當(dāng)15腳建立正常工作電壓后，其內(nèi)部電路為正常工作提供電源，通過5、6腳外接定時元件以及7腳放電產(chǎn)生頻率為100ΚΗζ-150ΚΗζ輸出信號。
[0024]2腳接5.1V基準(zhǔn)電壓，I腳為輸出電壓取樣端。當(dāng)I腳電壓升高時，9腳電壓下降；反正9腳電壓上升。而9腳的電壓變化最終都體現(xiàn)在14腳輸出脈沖寬窄的變化上，從而實現(xiàn)電路的自動穩(wěn)壓調(diào)節(jié)。
[0025]10腳為檢測輸入端，即可用作過流檢測也可用作過壓檢測。當(dāng)10腳輸入高電位時，將關(guān)閉14腳脈沖輸出。以保護(hù)芯片不受損壞。
[0026]當(dāng)14腳高電平輸出時，IGBT導(dǎo)通；當(dāng)Ish增大，10腳輸出高電位電壓大于0.7伏時，芯片將進(jìn)行限流操作；當(dāng)電壓超過1.4伏時，將使PWM鎖存器關(guān)斷，直至下一個時鐘周期才能恢復(fù)，IGBT輸出將關(guān)斷，保護(hù)管子不受損壞。
[0027]【具體實施方式】三，參照附圖4，當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時，能量存儲在行變壓器初級線圈中；當(dāng)開關(guān)管關(guān)閉時，行輸出變壓器初級線圈中的能量轉(zhuǎn)移到副邊，將在次級線圈中感應(yīng)出高壓交流經(jīng)高壓硅堆整流后可穩(wěn)定輸出1KV直流高壓；其中線圈中漏感能量將在關(guān)斷瞬間經(jīng)RCD箝位電路消耗保護(hù)開關(guān)管處于正常的工作狀態(tài)。
[0028]用這種方法設(shè)計的電路來驅(qū)動IGBT升壓方式信號穩(wěn)定、工作可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)。并且具有低成本、體積小、易于實現(xiàn)的優(yōu)點。
【主權(quán)項】
1.沖擊電壓試驗儀，該儀器包括以下幾部分電路:(I)單片機(jī)控制單元電路、(2)D⑶S觸摸屏及觸摸按鍵構(gòu)成人機(jī)交互系統(tǒng)、(3)沖擊電壓控制電路、(4)正負(fù)1KV高壓輸出電路、(5)設(shè)置時間間隔控制點火裝置、(6)阻容充放電網(wǎng)絡(luò)、(7) 1.2/50 μ s的標(biāo)準(zhǔn)雷擊波輸出米樣電路。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖擊電壓試驗儀，其特征在于:單片機(jī)控制單元電路采用PIC18F67K22芯片通過串行口與ΜΑΧ232芯片組成的RS232串口電路連接，然后與D⑶S觸摸控制屏相連。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖擊電壓試驗儀，其特征在于沖擊控制系統(tǒng)中單端反激式IGBT驅(qū)動電路設(shè)計，由220V的交流電經(jīng)全橋整流、濾波電路后變成300V直流電，直流輸出后經(jīng)過RCD箝位電路連接IGBT的輸入端，在IGBT的柵極控制端和公共端之間與PWM的專用芯片輸出信號端相連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖擊電壓試驗儀，其特征在于高壓發(fā)生器升壓系統(tǒng)是由兩組行變壓器組成，IGBT輸出端的脈沖信號分別接在行變壓器原端，在行變壓器次級輸出交流高壓經(jīng)過高壓硅堆整流成直流高壓輸出；兩組行變壓器分別采用正、負(fù)接線方式輸出正、負(fù)直流高壓，分別接在常開常閉型真空高壓繼電器的輸入端的兩個觸點，輸出端與阻容充放電網(wǎng)絡(luò)相連；真空繼電器的控制線圈端與單片機(jī)I/O輸出相連。
【專利摘要】一種適用于電度表企業(yè)生產(chǎn)、研發(fā)以及計量檢測及供電部門的沖擊電壓試驗儀。該儀器以高速單片機(jī)為核心，通過觸摸顯示屏及觸摸按鍵構(gòu)成人機(jī)交互系統(tǒng)，單片機(jī)根據(jù)參數(shù)設(shè)置控制高壓發(fā)生器輸出電壓，根據(jù)設(shè)置時間間隔控制點火裝置，輸出的高壓經(jīng)過阻容網(wǎng)絡(luò)放電產(chǎn)生1.2/50μs的標(biāo)準(zhǔn)雷擊波作用到試驗樣品上從而完成試驗樣品的安全性能檢測，同時通過示波器監(jiān)測系統(tǒng)輸出的試驗波形。該沖擊電壓試驗儀采用現(xiàn)代電力電子技術(shù)模塊化設(shè)計，實現(xiàn)成本低、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、操作維護(hù)方便等優(yōu)點。
【IPC分類】G01R31/12, G01R31/00
【公開號】CN204666747
【申請?zhí)枴緾N201520346580
【發(fā)明人】李靜
【申請人】哈爾濱電工儀表研究所
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年5月26日