專利名稱：一種用于直流高壓測(cè)試儀的直流高壓產(chǎn)生電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及直流高壓產(chǎn)生電路，特別是涉及一種用于直流高壓測(cè)試儀的直流聞壓廣生電路。
背景技術(shù)：
在電力設(shè)備或者科研教學(xué)、工廠中常需進(jìn)行直流高壓(此處高壓一般是指IkV飛OkV的直流電壓)測(cè)試。現(xiàn)有的用于直流高壓測(cè)試儀的直流高壓產(chǎn)生電路，如專利公告號(hào)為CN2443382Y，名稱為直流高壓測(cè)試儀的實(shí)用新型專利所示，包括整流濾波電路、高頻逆變電路、高壓變壓器和倍壓整流電路等，通過上述器件完成交流電到直流高壓電的轉(zhuǎn)換。上述直流高壓測(cè)試儀中通過多個(gè)模塊完成轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換效率較低。同時(shí)電路中包括變壓器，導(dǎo)致產(chǎn)品體積較大，成本較高。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是彌補(bǔ)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種用于直流高壓測(cè)試儀的直流高壓產(chǎn)生電路，產(chǎn)品體積較小，且效率較高。本實(shí)用新型的技術(shù)問題通過以下的技術(shù)方案予以解決一種用于直流高壓測(cè)試儀的直流高壓產(chǎn)生電路，所述高壓為IkV飛OkV的直流電壓，包括輸入端濾波電路、升壓電感、絕緣柵串聯(lián)模塊、二極管和第二電容，所述絕緣柵串聯(lián)模塊包括多個(gè)串聯(lián)連接的絕緣柵器件以及驅(qū)動(dòng)各個(gè)所述絕緣柵器件串聯(lián)均壓工作的驅(qū)動(dòng)電路，串聯(lián)連接的絕緣柵器件的個(gè)數(shù)根據(jù)所述直流電壓產(chǎn)生電路所應(yīng)用的直流高壓測(cè)試儀的電壓級(jí)別確定；直流輸入電源通過所述輸入端濾波電路連接所述升壓電感的第一端，所述升壓電感的第二端分別連接所述絕緣柵串聯(lián)模塊的第一端和所述二極管的陽極，所述二極管的陰極連接所述第二電容的第一端，所述第二電容的第二端和所述絕緣柵串聯(lián)模塊的第二端均接地。優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述直流高壓產(chǎn)生電路用于YkV級(jí)別的直流高壓測(cè)試儀，所述絕緣柵器件的額定電壓為VI，所述絕緣柵器件的串聯(lián)個(gè)數(shù)為式子(
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)的整數(shù)部分，其中，η為根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)置的調(diào)節(jié)裕量。所述η為1、2或3。所述直流高壓產(chǎn)生電路用于IOkV級(jí)別的直流高壓測(cè)試儀，所述絕緣柵器件的額定電壓為1700V，所述絕緣柵串聯(lián)模塊包括14個(gè)所述絕緣柵器件。所述直流高壓產(chǎn)生電路用于2kV級(jí)別的直流高壓測(cè)試儀，所述絕緣柵器件的額定電壓為1700V，所述絕緣柵串聯(lián)模塊包括3個(gè)所述絕緣柵器件。 所述輸入端濾波電路包括第一電容，所述第一電容的第一端連接所述直流輸入電源，所述第一電容的第二端接地。[0012]所述絕緣柵串聯(lián)模塊中絕緣柵器件為IGBT或者M(jìn)OSFET。所述絕緣柵串聯(lián)模塊中驅(qū)動(dòng)電路包括參考信號(hào)發(fā)生器、比較放大電路和反饋電路，所述參考信號(hào)發(fā)生器的輸入端為所述驅(qū)動(dòng)電路的控制輸入端，所述參考信號(hào)發(fā)生器的輸出端與所述比較放大電路的參考電壓輸入端相連；所述反饋電路的輸入端與所述絕緣柵器件的集電極相連，輸出端與所述比較放大電路的比較信號(hào)輸入端相連；所述比較放大電路的輸出端與所述絕緣柵器件的柵極相連。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比的有益效果是本實(shí)用新型的直流高壓產(chǎn)生電路，將絕緣柵串聯(lián)模塊與Boost升壓電路結(jié)合起來，通過多個(gè)串聯(lián)的絕緣柵器件實(shí)現(xiàn)直流高壓電的輸出，電路結(jié)構(gòu)簡單，電路中不再涉及交流直流電的轉(zhuǎn)換，效率較高。與此同時(shí)，電路中也不需要變壓器，使得電路整體體積較小。

圖I是本實(shí)用新型具體實(shí)施方式
一的直流高壓產(chǎn)生電路的電路圖；圖2是本實(shí)用新型具體實(shí)施方式
一的直流高壓產(chǎn)生電路中驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)框圖；圖3是圖I中直流高壓產(chǎn)生電路在PSPICE軟件中仿真得到的輸出端電壓波形圖；圖4是本實(shí)用新型具體實(shí)施方式
二的直流高壓產(chǎn)生電路的電路圖；圖5是圖4中直流高壓產(chǎn)生電路在PSPI CE軟件中仿真得到的輸出端電壓波形圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式
并對(duì)照附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
具體實(shí)施方式
一如圖I所示，為本具體實(shí)施方式
中的直流高壓產(chǎn)生電路，包括輸入端濾波電路I、升壓電感LI、絕緣柵串聯(lián)模塊2、二極管Dl和第二電容C2。其中，絕緣柵串聯(lián)模塊2包括多個(gè)串聯(lián)連接的絕緣柵器件以及驅(qū)動(dòng)各個(gè)絕緣柵器件串聯(lián)均壓工作的驅(qū)動(dòng)電路。其中，串聯(lián)的絕緣柵器件的個(gè)數(shù)根據(jù)直流電壓產(chǎn)生電路應(yīng)用高的直流高壓測(cè)試儀的電壓級(jí)別確定。具體為，如直流高壓產(chǎn)生電路用于YkV級(jí)別的直流高壓測(cè)試儀，絕緣柵器件的額定電壓為VI，則絕緣柵器件的串聯(lián)個(gè)數(shù)為式子
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('ιη "+ )的整數(shù)部分，其中，η為根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)置的調(diào)節(jié)裕量，通常為1、2或3。根據(jù)
該方法確定的絕緣柵器件串聯(lián)個(gè)數(shù)為X，則X個(gè)絕緣柵器件串聯(lián)后的電壓為χ*νι，其值的50%必然大于YkV，則能夠用于YkV級(jí)別的直流高壓測(cè)試儀。本具體實(shí)施方式
中，直流高壓產(chǎn)生電路需應(yīng)用于IOkV級(jí)別的直流高壓測(cè)試儀，而絕緣柵器件選用的是額定電壓為1700V的IGBT，又因IOkV的電壓級(jí)別較高，電壓級(jí)別越高則留取較高的余量，因此將調(diào)節(jié)余量η設(shè)置為3，則根據(jù)上述方法計(jì)算得到需14個(gè)IGBT串聯(lián)連接，因此本具體實(shí)施方式
中絕緣柵串聯(lián)模塊2包括14個(gè)絕緣柵器件IGBT。在其它實(shí)施方式中，絕緣柵器件也可選用M0SFET，絕緣柵器件也可選用其它額定電壓值的IGBT，只要串聯(lián)個(gè)數(shù)根據(jù)應(yīng)用的直流高壓測(cè)試的電壓級(jí)別確定即可。直流高壓產(chǎn)生電路中，直流輸入電源VDC通過輸入端濾波電路I連接升壓電感LI的第一端，升壓電感LI的第二端分別連接絕緣柵串聯(lián)模塊2的第一端和二極管Dl的陽極，二極管Dl的陰極連接第二電容C2的第一端，第二電容C2的第二端和絕緣柵串聯(lián)模塊2的第二端均接地。其中，第二電容C2的第一端也即直流高壓產(chǎn)生電路的輸出端VOUT，輸出直流高壓。輸入端濾波電路I包括第一電容Cl，第一電容Cl的第一端連接直流輸入電源VDC，第一電容Cl的第二端接地。即通過電容Cl發(fā)揮濾波作用，在其它實(shí)施方式中，也可借助于其它濾波電路實(shí)現(xiàn)濾波。工作時(shí)，輸入端濾波電路I用于濾除直流輸入電源VDC的紋波和噪聲，升壓電感LI作為能量轉(zhuǎn)換器件，當(dāng)絕緣柵串聯(lián)模塊2中的14個(gè)IGBT均導(dǎo)通后，升壓電感LI將直流輸入電源VDC的電能轉(zhuǎn)換為磁場能儲(chǔ)存起來，當(dāng)絕緣柵串聯(lián)模塊2中的14個(gè)IGBT斷開后，電感LI將儲(chǔ)存的磁場能轉(zhuǎn)換為電能，該轉(zhuǎn)換的電能和直流輸入電源VDC電壓疊加后通過二極管Dl以及電容C2的濾波后得到平滑的直流電壓從輸出端VOUT輸出。由于輸出端VOUT輸出的電壓是直流輸入電源VDC和電感的磁場能轉(zhuǎn)換為電能疊加后形成的，所以輸出電壓高于輸入電壓，完成升壓。而絕緣柵串聯(lián)模塊2由14個(gè)串聯(lián)均壓的IGBT串聯(lián)連接組成，因此可實(shí)現(xiàn)高壓輸出，輸出端電壓近似等于14*1700V*50%=11.9kV，即可用于IOkV的直流高 壓測(cè)試儀。將本具體實(shí)施方式
的直流高壓產(chǎn)生電路放在PSPICE軟件下仿真，仿真時(shí)在軟 件中設(shè)置參數(shù)如下直流輸入電源VDC=300V，第一電容Cl=16400 μ F，升壓電感Ll=500 μ H，絕緣柵器件IGBT為1700V額定電壓的，調(diào)節(jié)其工作時(shí)導(dǎo)通時(shí)間占空比為5%，第二電容C2=50y F/14kV，得到輸出端VOUT的電壓波形如圖3所示，縱軸表示電壓，橫軸表示時(shí)間，從圖中可見輸出端電壓逐漸達(dá)到10kV。本具體實(shí)施方式
中，應(yīng)用于直流高壓測(cè)試儀的直流高壓產(chǎn)生電路，將絕緣柵串聯(lián)模塊與升壓電感、二極管、濾波電容Cl、C2 一起組成新型的Boost升壓電路，通過多個(gè)串聯(lián)連接的絕緣柵器件實(shí)現(xiàn)直流高壓電的輸出，電路結(jié)構(gòu)簡單，電路中不再涉及交流直流電的轉(zhuǎn)換，效率較高。與此同時(shí)，電路中也不需要變壓器，使得電路整體體積較小。本具體實(shí)施方式
中，絕緣柵串聯(lián)模塊2中驅(qū)動(dòng)電路的電路結(jié)構(gòu)如圖2所示。驅(qū)動(dòng)電路均包括參考信號(hào)發(fā)生器101、比較放大電路102和反饋電路103，參考信號(hào)發(fā)生器101的輸入端為驅(qū)動(dòng)電路的控制輸入端，接收從前級(jí)控制電路輸出的控制信號(hào)，參考信號(hào)發(fā)生器101的輸出端與比較放大電路102的參考電壓輸入端相連，向比較放大電路102輸入?yún)⒖茧妷盒盘?hào)Vref ;反饋電路103的輸入端與絕緣柵器件IGBT的集電極相連，輸出端與比較放大電路102的比較信號(hào)輸入端相連。比較放大電路102將參考電壓信號(hào)Vref與反饋后的絕緣柵器件IGBT的集電極-發(fā)射極電壓Vce進(jìn)行比較，并將比較結(jié)果放大輸出。比較放大電路102的輸出端為驅(qū)動(dòng)電路的控制信號(hào)輸出端，與絕緣柵器件的柵極相連,輸出信號(hào)控制絕緣柵器件IGBT穩(wěn)定工作。絕緣柵串聯(lián)模塊2中各IGBT串聯(lián)連接，在上述驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)控制下，串聯(lián)均壓工作，配合升壓電感、二極管、濾波電容Cl、C2的工作，組成新型的Boost升壓電路，產(chǎn)生直流高壓輸出。而根據(jù)Boost升壓電路的工作原理可知，通過調(diào)節(jié)各IGBT的導(dǎo)通關(guān)斷時(shí)間，即可調(diào)節(jié)直流高壓產(chǎn)生電路輸出端的輸出的直流高壓的值。
具體實(shí)施方式
二如圖3所示，為本具體實(shí)施方式
中的直流高壓產(chǎn)生電路。本具體實(shí)施方式
與實(shí)施方式一的不同之處在于本具體實(shí)施方式
中，應(yīng)用于2kV級(jí)別的直流高壓測(cè)試儀，因此絕緣柵串聯(lián)模塊2中包括串聯(lián)連接的3個(gè)絕緣柵器件IGBT。如圖3所示，本具體實(shí)施方式
中直流高壓產(chǎn)生電路包括輸入端濾波電路I、升壓電感LI、絕緣柵串聯(lián)模塊2、二極管Dl和第二電容C2。由于本具體實(shí)施的直流高壓產(chǎn)生電路需應(yīng)用于2kV級(jí)別的直流高壓測(cè)試儀，絕緣柵器件仍然選用額定電壓為1700V的IGBT，又因2kV的電壓級(jí)別相對(duì)較低，因此根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)置將調(diào)節(jié)余量η設(shè)置為I即可，則根據(jù)前述方法計(jì)算得到需3個(gè)IGBT串聯(lián)連接，因此本具體實(shí)施方式
中絕緣柵串聯(lián)模塊2包括3個(gè)絕緣柵器件IGBT。在其它實(shí)施方式中，絕緣柵器件也可選用M0SFET，絕緣柵器件也可選用其它額定電壓值的IGBT，只要串聯(lián)個(gè)數(shù)根據(jù)應(yīng)用的直流高壓測(cè)試的電壓級(jí)別確定即可。本具體實(shí)施方式
中，輸入端濾波電路I、升壓電感LI、絕緣柵串聯(lián)模塊2、二極管Dl和第二電容C2等組件的連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
中相同，連接而成的直流高壓產(chǎn)生電路的工作過程也與具體實(shí)施方式
一中相同，在此不再重復(fù)說明。將本具體實(shí)施方式
的直流高壓產(chǎn)生電路放在PSPICE軟件下仿真，仿真時(shí)在軟件中設(shè)置參數(shù)如下直流輸入電源VDC=70V,第一電容Cl=16400 μ F，升壓電感Ll=500 μ H，絕緣柵器件IGBT為1700V額定電壓 的，調(diào)節(jié)其工作時(shí)導(dǎo)通時(shí)間占空比為2%，第二電容C2=50y F/14kV，得到輸出端VOUT的電壓波形如圖5所示，縱軸表示電壓，橫軸表示時(shí)間，從圖中可見輸出端電壓逐漸達(dá)到2kV。與具體實(shí)施方式
一相同，本具體實(shí)施方式
的直流高壓產(chǎn)生電路，輸出直流高壓，電路結(jié)構(gòu)簡單，電路中不再涉及交流直流電的轉(zhuǎn)換，效率較高。電路中也不需要變壓器，使得電路整體體積較小。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只局限于這些說明。對(duì)于本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下做出若干替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種用于直流高壓測(cè)試儀的直流高壓產(chǎn)生電路，所述高壓為IkV飛OkV的直流電壓，其特征在干包括輸入端濾波電路(I)、升壓電感(LI)、絕緣柵串聯(lián)模塊(2)、ニ極管(Dl)和第二電容(C2)，所述絕緣柵串聯(lián)模塊(2)包括多個(gè)串聯(lián)連接的絕緣柵器件以及驅(qū)動(dòng)各個(gè)所述絕緣柵器件串聯(lián)均壓工作的驅(qū)動(dòng)電路，串聯(lián)連接的絕緣柵器件的個(gè)數(shù)根據(jù)所述直流電壓產(chǎn)生電路所應(yīng)用的直流高壓測(cè)試儀的電壓級(jí)別確定；直流輸入電源(VDC)通過所述輸入端濾波電路(I)連接所述升壓電感(LI)的第一端，所述升壓電感(LI)的第二端分別連接所述絕緣柵串聯(lián)模塊(2)的第一端和所述ニ極管(Dl)的陽極，所述ニ極管(Dl)的陰極連接所述第二電容(C2)的第一端，所述第二電容(C2)的第二端和所述絕緣柵串聯(lián)模塊(2)的第二端均接地。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于直流高壓測(cè)試儀的直流高壓產(chǎn)生電路，其特征在干所述直流高壓產(chǎn)生電路用于YkV級(jí)別的直流高壓測(cè)試儀，所述絕緣柵器件的額定電壓為VI，所述絕緣柵器件的串聯(lián)個(gè)數(shù)為式子(Ixl000x2 +^ )的整數(shù)部分，其中，n為根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)置的調(diào)節(jié)裕量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于直流高壓測(cè)試儀的直流高壓產(chǎn)生電路，其特征在于所述n為1、2或3。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于直流高壓測(cè)試儀的直流高壓產(chǎn)生電路，其特征在于所述直流高壓產(chǎn)生電路用于IOkV級(jí)別的直流高壓測(cè)試儀，所述絕緣柵器件的額定電壓為1700V，所述絕緣柵串聯(lián)模塊(2)包括14個(gè)所述絕緣柵器件。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于直流高壓測(cè)試儀的直流高壓產(chǎn)生電路，其特征在于所述直流高壓產(chǎn)生電路用于2kV級(jí)別的直流高壓測(cè)試儀，所述絕緣柵器件的額定電壓為1700V，所述絕緣柵串聯(lián)模塊(2)包括3個(gè)所述絕緣柵器件。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于直流高壓測(cè)試儀的直流高壓產(chǎn)生電路，其特征在于所述輸入端濾波電路(I)包括第一電容(Cl)，所述第一電容(Cl)的第一端連接所述直流輸入電源(VDC)，所述第一電容(Cl)的第二端接地。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于直流高壓測(cè)試儀的直流高壓產(chǎn)生電路，其特征在于所述絕緣柵串聯(lián)模塊(2)中絕緣柵器件為IGBT或者M(jìn)OSFET。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于直流高壓測(cè)試儀的直流高壓產(chǎn)生電路，其特征在于所述絕緣柵串聯(lián)模塊(2)中驅(qū)動(dòng)電路包括參考信號(hào)發(fā)生器、比較放大電路和反饋電路，所述參考信號(hào)發(fā)生器的輸入端為所述驅(qū)動(dòng)電路的控制輸入端，所述參考信號(hào)發(fā)生器的輸出端與所述比較放大電路的參考電壓輸入端相連；所述反饋電路的輸入端與所述絕緣柵器件的集電極相連，輸出端與所述比較放大電路的比較信號(hào)輸入端相連；所述比較放大電路的輸出端與所述絕緣柵器件的柵極相連。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于直流高壓測(cè)試儀的直流高壓產(chǎn)生電路，包括輸入端濾波電路、升壓電感、絕緣柵串聯(lián)模塊、二極管和第二電容，絕緣柵串聯(lián)模塊包括多個(gè)串聯(lián)連接的絕緣柵器件以及驅(qū)動(dòng)各個(gè)絕緣柵器件串聯(lián)均壓工作的驅(qū)動(dòng)電路，串聯(lián)連接的絕緣柵器件的個(gè)數(shù)根據(jù)直流電壓產(chǎn)生電路所應(yīng)用的直流高壓測(cè)試儀的電壓級(jí)別確定；直流輸入電源通過輸入端濾波電路連接升壓電感的第一端，升壓電感的第二端分別連接絕緣柵串聯(lián)模塊的第一端和二極管的陽極，二極管的陰極連接第二電容的第一端，第二電容的第二端和絕緣柵串聯(lián)模塊的第二端均接地。本實(shí)用新型通過多個(gè)串聯(lián)的絕緣柵器件實(shí)現(xiàn)直流高壓電的輸出，電路結(jié)構(gòu)簡單，效率較高，體積較小。
文檔編號(hào)G05F1/46GK202583928SQ20122010304
公開日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月19日
發(fā)明者汪之涵, 和巍巍, 傅俊寅, 葛向文 申請(qǐng)人:深圳青銅劍電力電子科技有限公司