專利名稱：高電壓試驗用大功率變頻電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種為電力行業(yè)作高壓試驗提供電源的高電壓試驗用大功率變頻電源裝置。
背景技術(shù)：
在電力相關(guān)行業(yè)中通常要對變壓器、電力電纜、GIS裝置、高壓開關(guān)、高壓互感器、高壓絕緣件等進行交流耐壓及局部放電試驗。傳統(tǒng)的方式進行此類高壓試驗都是用中頻發(fā)電機組和高壓試驗變壓器，這些設(shè)備體積大，造價高，啟動電流很大，操作時困難多，使用很不方便，并不能調(diào)頻。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種體積小，成本低，操作方便的高電壓試驗用大功率變頻電源裝置。
本實用新型包括可調(diào)頻調(diào)幅的標準正弦波信號源、用于將該信號源放大的橋式放大電路、用于將所述標準正弦波信號源施加到橋式放大電路中的變壓器T2、用于為橋式放大電路提供直流電源的三相橋式整流電路、用于保護橋式放大電路的保護電路；所述電路依次按照三相橋式整流電路、保護電路、橋式放大電路順序連接；其中橋式放大電路中以四組三極管(Q1、Q2、Q3、Q4)分別作為四個橋臂，而每組三極管均由若干個高耐壓值、大功率的三極管并聯(lián)而成，其中基極并在一起，集電極并在一起，發(fā)射極串聯(lián)一個電阻后并在一起，每個橋臂上分別并聯(lián)有用于釋放感性電流的二極管(D11-D14)，還并聯(lián)有用于確定靜態(tài)工作點電壓的分壓電路，所述標準正弦波信號源連接到變壓器T2原邊，副邊分為四個繞組，分別連接到橋式放大電路各橋臂的基極，在橋式放大電路的輸出端并聯(lián)了一個用于吸收高頻干擾信號的電容C11；所述保護電路包括直流負極保護回路和直流正極保護回路，直流負極保護回路由快速可控硅(KK1、KK2)、二極管(D7、D8)、電容(C3-C6)、電阻(R3-R9)組成，其中電容C3與電容C4串聯(lián)，并且分別與電阻(R4、R5)并聯(lián)，電容C5與電容C6串聯(lián)，并且分別與電阻(R7、R8)并聯(lián)，二極管D8的正極端與電容C5負極連接，其負極端與電容C6正極連接，電阻R9是故障取樣電阻，其一端與直流負極及可控硅KK1負極連接，另端與電阻R6及可控硅KK2負極連接，R6另端與可控硅KK1觸發(fā)極連接，可控硅KK1的正極與電容C3正極及二極管D7負極連接，電阻R3一端與二極管D8正極連接，另端與直流正極連接，可控硅KK2的觸發(fā)極與負極觸發(fā)電源連接，該負電源在瞬間觸發(fā)可控硅KK2，使其導(dǎo)通后立即斷開，其正極與電容C6的正極及橋式放大電路負極連接，直流正極保護回路與直流負極保護回路基本相同，故障取樣是一個串聯(lián)在直流正極的傳感器T1，對電容(C7、C8)充電的電源由整流橋D15提供。
由于本實用新型的橋式放大電路的橋臂是采用由若干高耐壓值、大功率的三極管并聯(lián)的三極管組，使得該橋式放大電路的輸出功率可達到數(shù)百千瓦，足以滿足各種高壓試驗對電源應(yīng)具備大功率的要求。同時由于本實用新型的橋式放大電路放大的是一個可調(diào)頻調(diào)壓的標準正弦波信號，不改變信號源的特性，具有輸出波形失真度小的特性，使得輸出電壓對于局部放電試驗干擾小，因此可滿足高壓試驗對電源的要求。對橋式放大電路的保護，本實用新型采用了正負極雙重保護，當一個保護回路有故障，不能切斷電源時另一保護回路仍能正常工作，確保橋式放大電路在出現(xiàn)故障時，其電源被及時切斷。由于本實用新型是電子設(shè)備，自然體積比傳統(tǒng)的電機類設(shè)備體積小，造價低，而且操作容易，特別適合電力工程現(xiàn)場使用。


圖1是本實用新型電路方框圖。
圖2是本實用新型電路圖。
圖3是圖2中橋式放大電路橋臂的三極管并聯(lián)連接電路圖。
具體實施方式
由圖1可以看出，本實用新型是由三相橋式整流電路3、保護電路4、橋式放大電路2順次連接而成的。
圖2示出，三相橋式整流電路3，是由開關(guān)K1、六個二極管(D1-D6)組成的三相整流橋、用于濾波的電容(C1、C2)、用于電容(C1、C2)放電的電阻(R1、R2)組成，其中電容C1與電容C2串聯(lián)，之后并聯(lián)到三相整流橋的正負直流兩端，電阻(R1、R2)分別并聯(lián)在電容(C1、C2)上。當合上開關(guān)K1，380V交流電源通過由二極管(D1-D6)組成的三相整流橋整流，再經(jīng)電容(C1、C2)濾波，為橋式放大電路2提供直流電源。
橋式放大電路2是以四組三極管(Q1、Q2、Q3、Q4)分別作為四個橋臂的，而每組三極管均用若干個高耐壓值、大功率的三極管進行并聯(lián)，圖3示出了橋臂Q1中諸三極管的連接，將這些三極管的基極連接在一起，集電極連接在一起，發(fā)射極通過串聯(lián)一個電阻后再連接在一起，本實施方式中采用了60個2SC3998的三極管相并聯(lián)，各發(fā)射極串聯(lián)的電阻為3Ω。圖2還示出，可調(diào)頻調(diào)壓的標準正弦波信號源1是加在變壓器T2原邊的，該變壓器的副邊有四個繞組，這四個繞組分別連接到四個橋臂的基極，連接時應(yīng)注意變壓器副邊四個繞組的同名端，使橋臂Q1與橋臂Q4相同，橋臂Q2與橋臂Q3相同。為了防止在感性負載時造成三極管反相導(dǎo)通，在每個橋臂上都并聯(lián)了一個釋放感性電流的二極管(D1-D4)，每個橋臂上還并聯(lián)有用于確定橋臂靜態(tài)工作點電壓的分壓電路5，如圖2所示，橋臂Q1的集電極與Ta端并聯(lián)了電阻R16和可變電阻R17，Ta端與發(fā)射極并聯(lián)了電阻R18，其中R17用于調(diào)節(jié)靜態(tài)工作點電壓，其它三橋臂同樣并聯(lián)相應(yīng)的電阻。橋式放大電路2的輸出端并聯(lián)了一個電容C11，用于吸收本實用新型變頻電源裝置產(chǎn)生的高頻無干擾信號，經(jīng)橋式放大電路2輸出是一個大功率(可達數(shù)百千瓦)標準正弦波的可調(diào)頻調(diào)壓的交流電源。
為了保護橋式放大電路2，本實用新型在橋式放大電路2前極設(shè)置了雙重保護電路4----直流負極保護回路6和直流正極保護回路7，兩回路基本相同。細看圖2中的直流負極保護回路6，它由快速可控硅(KK1、KK2)、二極管(D7、D8)、電容(C3 C6)、電阻(R3-R9)組成，其中電容C3與電容C4串聯(lián)，并且分別與電阻(R4、R5)并聯(lián)，電容C5與電容C6串聯(lián)，并且分別與電阻(R7、R8)并聯(lián)，在此電阻(R4、R5)及電阻(R7、R8)是分別用電容(C3、C4)、電容(C5、C6)不工作時釋放其存儲電荷的，二極管D8的正極端與電容C5負極連接，其負極端與電容C6正極連接，電阻R9是故障取樣電阻，其一端與直流負極及可控硅KK1負極連接，另端與電阻R6及可控硅KK2負極連接，R6另端與可控硅KK1觸發(fā)極連接，可控硅KK1的正極與電容C3正極及二極管D7負極連接，電阻R3一端與二極管D8正極連接，另端與直流正極連接，可控硅KK2的觸發(fā)極與負極觸發(fā)電源連接，該負電源在瞬間觸發(fā)可控硅KK2，使其導(dǎo)通后立即斷開，其正極與電容C6的正極及橋式放大電路2負極連接，直流正極保護回路7與直流負極保護回路6基本相同，故障取樣是一個串聯(lián)在直流正極的傳感器T1，對電容(C7、C8)充電的電源由整流橋D15提供，兩保護回路中用于通斷橋式放大電路2的可控硅KK2、KK4，它們的觸發(fā)極在各自的觸發(fā)電源作用下迅速使可控硅KK2、KK4導(dǎo)通，導(dǎo)通后觸發(fā)電源即時斷開，橋式放大電路2處于正常工作狀態(tài)。
現(xiàn)仍以直流負極保護回路6來說明本實用新型的工作過程。當橋式放大電路2處于正常工作狀態(tài)后，直流電源通過電阻R3向電容C3、電容C4充電，使兩電容將儲存一定的電荷，與電阻R3相連的二極管D7是為防止對電容C3、電容C4反相充電。并聯(lián)在電容C5的負極端及電容C6的正極端的二極管D8此時正向?qū)?，防止電容C6電容C5反向充電，而可控硅KK1由于沒有觸發(fā)信號處于截止狀態(tài)。
當橋式放大電路2發(fā)生故障時，直流負極上通過的電流增大，電阻R9兩端的電壓升高，也就是可控硅KK1的觸發(fā)電壓升高，達到觸發(fā)所需要的電壓，使可控硅KK1導(dǎo)通。電容C3、電容C4上儲存的電荷通過可控硅KK1快速釋放，電容C5、電容C6正相充電，其充電過程所需要的時間也是給電容C3、電容C4維持放電電流的過程的時間，這樣在可控硅KK2兩端就施加反相電壓，使其截止，截止的時間是很短的，僅為十幾微秒，由此快速切斷了橋式放大電路2的電源，有效地保護了該電路。
直流正極保護回路7與直流負極保護回路6基本相同，只是電容充電的電源由一個獨立回路提供，圖中示出它是由整流橋D15，將380V交流電源整流后向電容C7、電容C8充電的，同時其故障信號通過傳感器T2發(fā)送，此傳感器用高頻鐵芯制成，用于快速將直流正極上產(chǎn)生的沖擊信號傳送至可控硅KK3的觸發(fā)極。采用兩套保護回路4，能確保在一個保護回路有故障的情況，另一保護回路仍可起保護作用，從而使橋式放大電路2得到雙重保護。
權(quán)利要求1.一種高電壓試驗用大功率變頻電源裝置，其特征在于它包括可調(diào)頻調(diào)幅的標準正弦波信號源(1)、用于將該信號源放大的橋式放大電路(2)、用于將所述標準正弦波信號源(1)施加到橋式放大電路(2)中的變壓器(T2)、用于為橋式放大電路(2)提供直流電源的三相橋式整流電路(3)、用于保護橋式放大電路(2)的保護電路(4)；所述電路依次按照三相橋式整流電路(3)、保護電路(4)、橋式放大電路(2)順序連接；其中橋式放大電路(2)中以四組三極管(Q1、Q2、Q3、Q4)分別作為四個橋臂，而每組三極管均由若干個高耐壓值、大功率的三極管并聯(lián)而成，其中基極并在一起，集電極并在一起，發(fā)射極串聯(lián)一個電阻后并在一起，每個橋臂上分別并聯(lián)有用于釋放感性電流的二極管(D11-D14)，還并聯(lián)有用于確定靜態(tài)工作點電壓的分壓電路(5)，所述標準正弦波信號源(1)連接到變壓器(T2)原邊，副邊分為四個繞組，分別連接到橋式放大電路(2)各橋臂的基極，在橋式放大電路(2)的輸出端并聯(lián)了一個用于吸收高頻干擾信號的電容(C11)；所述保護電路(4)包括直流負極保護回路(6)和直流正極保護回路(7)，直流負極保護回路由快速可控硅(KK1、KK2)、二極管(D7、D8)、電容(C3 C6)、電阻(R3-R9)組成，其中電容(C3)與電容(C4)串聯(lián)，并且分別與電阻(R4、R5)并聯(lián)，電容(C5)與電容(C6)串聯(lián)，并且分別與電阻(R7、R8)并聯(lián)，二極管(D8)的正極端與電容(C5)負極連接，其負極端與電容(C6)正極連接，電阻(R9)是故障取樣電阻，其一端與直流負極及可控(KK1)負極連接，另端與電阻(R6)及可控硅(KK2)負極連接，(R6)另端與可控硅(KK1)觸發(fā)極連接，可控硅(KK1)的正極與電容(C3)正極及二極管(D7)負極連接，電阻(R3)一端與二極管(D8)正極連接，另端與直流正極連接，可控硅(KK2)的觸發(fā)極與負極觸發(fā)電源連接，該負電源在瞬間觸發(fā)可控硅(KK2)致使導(dǎo)通后立即斷開，其正極與電容(C6)的正極及橋式放大電路(2)負極連接，直流正極保護回路(7)與直流負極保護回路(6)基本相同，故障取樣是一個串聯(lián)在直流正極的傳感器(T1)，對電容(C7、C8)充電的電源由整流橋(D15)提供。
專利摘要本實用新型公開了一種高電壓試驗用大功率變頻電源裝置。本實用新型包括可調(diào)頻調(diào)幅的標準正弦波信號源、用于將該信號源放大的橋式放大電路、用于將所述標準正弦波信號源施加到橋式放大電路中的變壓器T2、用于為橋式放大電路提供直流電源的三相橋式整流電路、用于保護橋式放大電路的保護電路。由于本實用新型是電子設(shè)備，自然體積比傳統(tǒng)的電機類設(shè)備體積小，造價低，而且操作容易，特別適合電力工程現(xiàn)場使用。
文檔編號H02M5/02GK2626127SQ0322787
公開日2004年7月14日 申請日期2003年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月11日
發(fā)明者皮衛(wèi)平, 羅威 申請人:皮衛(wèi)平, 羅威