專利名稱：基于直流高壓串級發(fā)生電路的極性反轉(zhuǎn)電壓發(fā)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種極性反轉(zhuǎn)電壓發(fā)生裝置，特別涉及一種基于直流高壓串級發(fā)生電路的極性反轉(zhuǎn)電壓發(fā)生裝置。
背景技術(shù)：
隨著國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長、對能源需求日益提高，高電壓遠(yuǎn)距離輸電已成為影響經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略問題。國家能源領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室將特高壓電網(wǎng)建設(shè)列為能源工作的要點。在特高壓遠(yuǎn)距離輸電線路中，直流輸電有著明顯的優(yōu)勢，因此直流輸電將在輸電網(wǎng)絡(luò)中起著越來越重要的地位。換流變壓器是直流輸電系統(tǒng)中至關(guān)重要的關(guān)鍵設(shè)備，也是交、直流輸電系統(tǒng)聯(lián)接兩端換流站和逆變站的核心設(shè)備。由于運(yùn)行工況的特殊性，換流變壓器閥側(cè)繞組的激勵電壓類型與普通電力變壓器有很大差別:除承受交流電壓、雷電沖擊和操作過電壓外，還承受極性反轉(zhuǎn)等電壓作用。在直流系統(tǒng)潮流反轉(zhuǎn)過程中，送端換流變壓器的閥側(cè)繞組電壓由一種穩(wěn)態(tài)躍變到極性相反幅值相同的另一種穩(wěn)態(tài)，即發(fā)生極性反轉(zhuǎn)。換流變壓器端部油紙復(fù)合絕緣中的電場也將會發(fā)生一個從一種分布狀態(tài)向另一種狀態(tài)的轉(zhuǎn)變過程。此時不同介質(zhì)交界面處的界面空間電荷將會減少并且反向積累，而這一過程的時間很長，遠(yuǎn)大于系統(tǒng)的極性反轉(zhuǎn)時間(一般為幾十毫秒)，因此反轉(zhuǎn)瞬間油、紙將承受空間電荷感應(yīng)電壓與反轉(zhuǎn)瞬間外加電壓容性分量的共同作用，這種作用的結(jié)果在油中相互加強(qiáng)，而在絕緣紙中相互削弱，并且由于油的相對介電常數(shù)較小，在反轉(zhuǎn)的瞬間，油中承擔(dān)了大部分的外加電壓，故而出現(xiàn)電位集中，這將會導(dǎo)致油中發(fā)生局放甚至擊穿。這是傳統(tǒng)的電力變壓器中所沒有的現(xiàn)象，也是換流變壓器絕緣設(shè)計中的難點。許多變壓器的絕緣故障均為實驗或運(yùn)行中電壓進(jìn)行極性反轉(zhuǎn)時發(fā)生的?？梢娧芯繕O性反轉(zhuǎn)電壓作用下的油紙絕緣特性，對于換流變壓器絕緣結(jié)構(gòu)的設(shè)計有著十分重要的意義。因此亟需一種換流變壓器極性反轉(zhuǎn)試驗電源。現(xiàn)有極性反轉(zhuǎn)電壓發(fā)生器采用將單相交流電經(jīng)升壓變壓器升壓后，通過半波整流電路分別對兩個串聯(lián)的電容器器進(jìn)行充電從而輸出正極性或負(fù)極性高壓直流，該電路缺點是變壓器、整流硅堆、電容器器的工作電壓較高，當(dāng)所需電壓等級較高時，技術(shù)要求及生產(chǎn)成本均較高。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是為了解決現(xiàn)有極性反轉(zhuǎn)電壓發(fā)生裝置難以產(chǎn)生較高電壓且成本較高的問題，本實用新型提供一種基于直流高壓串級發(fā)生電路的極性反轉(zhuǎn)電壓發(fā)生裝置。本實用新型的一種基于直流高壓串級發(fā)生電路的極性反轉(zhuǎn)電壓發(fā)生裝置，它包括調(diào)壓器、升壓變壓器、正極性直流高壓串級發(fā)生電路、負(fù)極性直流高壓串級發(fā)生電路、單刀雙擲開關(guān)和保護(hù)電阻；調(diào)壓器的原邊線圈的兩端用于輸入單相交流電信號，調(diào)壓器的副邊線圈的一端與升壓變壓器的原邊線圈的一端連接，調(diào)壓器的副邊線圈的可調(diào)端與升壓變壓器的原邊線圈的另一端連接，升壓變壓器的副邊線圈的一端同時與正極性直流高壓串級發(fā)生電路的信號輸入A端和負(fù)極性直流高壓串級發(fā)生電路的信號輸入A端連接，升壓變壓器的副邊線圈的另一端同時與正極性直流高壓串級發(fā)生電路的信號輸入B端、負(fù)極性直流高壓串級發(fā)生電路的信號輸入B端和供電電源地連接，正極性直流高壓串級發(fā)生電路的直流信號輸出C端連接單刀雙擲開關(guān)的常開靜觸點，負(fù)極性直流高壓串級發(fā)生電路的直流信號輸出C端連接單刀雙擲開關(guān)的常閉靜觸點，單刀雙擲開關(guān)的動觸點連接保護(hù)電阻的一端，該保護(hù)電阻的另一端和供電電源地之間串聯(lián)試品的兩端。本實用新型的優(yōu)點在于，通過直流高壓串極發(fā)生電路產(chǎn)生高壓直流，當(dāng)輸出直流電壓為Uout且串級電壓發(fā)生電路的級數(shù)為η時，變壓器的高壓側(cè)一端接地，另一端對地絕緣要求為υ_/2η，直流高壓串級發(fā)生電路的電容器及高壓硅堆的工作電壓最大為υ_/η，而現(xiàn)有半波整流倍壓電路中變壓器的高壓側(cè)對地絕緣等級最高為Uwt，高壓硅堆及電容器的工作電壓最大為υ_/2。本實用新型降低了對變壓器及高壓硅堆的絕緣要求，解決了原有半波整流倍壓電路由于升壓變壓器、高壓硅堆、電容器的工作電壓較高而無法產(chǎn)生較高電壓的問題，提高了直流電壓等級，并降低了成本。

圖1為本實用新型所述的基于直流高壓串級發(fā)生電路的極性反轉(zhuǎn)電壓發(fā)生裝置的電氣連接示意圖。圖2為具體實施方式
三所述的正極性直流高壓串級發(fā)生電路的電氣結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為具體實施方式
六所述的負(fù)極性直流高壓串級發(fā)生電路的電氣結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
具體實施方式
一:結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式所述的基于直流高壓串級發(fā)生電路的極性反轉(zhuǎn)電壓發(fā)生裝置，它包括調(diào)壓器1、升壓變壓器2、正極性直流高壓串級發(fā)生電路3、負(fù)極性直流高壓串級發(fā)生電路4、單刀雙擲開關(guān)和保護(hù)電阻；調(diào)壓器I的原邊線圈的兩端用于輸入單相交流電信號，調(diào)壓器I的副邊線圈的一端與升壓變壓器2的原邊線圈的一端連接，調(diào)壓器I的副邊線圈的可調(diào)端與升壓變壓器2的原邊線圈的另一端連接，升壓變壓器2的副邊線圈的一端同時與正極性直流高壓串級發(fā)生電路3的信號輸入A端和負(fù)極性直流高壓串級發(fā)生電路4的信號輸入A端連接，升壓變壓器2的副邊線圈的另一端同時與正極性直流高壓串級發(fā)生電路3的信號輸入B端、負(fù)極性直流高壓串級發(fā)生電路4的信號輸入B端和供電電源地連接，正極性直流高壓串級發(fā)生電路3的直流信號輸出C端連接單刀雙擲開關(guān)的常開靜觸點，負(fù)極性直流高壓串級發(fā)生電路4的直流信號輸出C端連接單刀雙擲開關(guān)的常閉靜觸點，單刀雙擲開關(guān)的動觸點連接保護(hù)電阻的一端，該保護(hù)電阻的另一端和供電電源地之間串聯(lián)試品的兩端。通過將單相交流電經(jīng)調(diào)壓器調(diào)壓后輸入到升壓變壓器從而產(chǎn)生高壓交流，然后將高壓交流分別通過正極性直流高壓串級發(fā)生電路3和負(fù)極性直流高壓串級發(fā)生電路4產(chǎn)生正、負(fù)極性的直流電壓。通過單刀雙擲開關(guān)與正極性直流高壓串級發(fā)生電路3的直流信號輸出C端或負(fù)極性直流高壓串級發(fā)生電路4的直流信號輸出C端相連接的方式選擇接入試品的電壓極性，電壓極性選擇完畢后經(jīng)保護(hù)電阻將電壓引入試品一端，試品另一端接地，從而在試品兩端施加電壓。
具體實施方式
二:本實施方式是對具體實施方式
一所述的基于直流高壓串級發(fā)生電路的極性反轉(zhuǎn)電壓發(fā)生裝置的進(jìn)一步限定，所述正極性直流高壓串級發(fā)生電路3由N個正極性直流高壓發(fā)生電路3-1串聯(lián)組成，N為大于I的正整數(shù)。當(dāng)需要提高直流電壓等級時，通過提高直流高壓串極發(fā)生電路的級數(shù)實現(xiàn)。
具體實施方式
三:結(jié)合圖2說明本實施方式，本實施方式是對具體實施方式
二所述的基于直流高壓串級發(fā)生電路的極性反轉(zhuǎn)電壓發(fā)生裝置的進(jìn)一步限定，所述正極性直流高壓串級發(fā)生電路3由2個正極性直流高壓發(fā)生電路3-1串聯(lián)組成。
具體實施方式
四:本實施方式是對具體實施方式
二或三所述的基于直流高壓串級發(fā)生電路的極性反轉(zhuǎn)電壓發(fā)生裝置的進(jìn)一步限定，正極性直流高壓發(fā)生電路3-1包括兩個高壓硅堆Dl、D2和兩個電容器Cl、C2 ;電容器Cl的一端作為所述電路的一個輸入端，電容器Cl的另一端同時與一個高壓娃堆Dl的陰極和另一個高壓硅堆D2的陽極連接后作為所述電路的一個輸出端，所述另一個高壓硅堆D2的陰極與電容器C2的一端連接作為所述電路的另一個輸出端，該電容器C2的另一端與一個高壓硅堆Dl的陽極連接作為所述電路的另一個輸入端。
具體實施方式
五:本實施方式是對具體實施方式
一所述的基于直流高壓串級發(fā)生電路的極性反轉(zhuǎn)電壓發(fā)生裝置的進(jìn)一步限定，所述負(fù)極性直流高壓串級發(fā)生電路3由N個負(fù)極性直流高壓發(fā)生電路4-1串聯(lián)組成，N為大于I的正整數(shù)。當(dāng)需要提高直流電壓等級時，通過提高直流高壓串極發(fā)生電路的級數(shù)實現(xiàn)。
具體實施方式
六:結(jié)合圖3說明本實施方式，本實施方式是對具體實施方式
五所述的基于直流高壓串級發(fā)生電路的極性反轉(zhuǎn)電壓發(fā)生裝置的進(jìn)一步限定，所述負(fù)極性直流高壓串級發(fā)生電路3由2個負(fù)極性直流高壓發(fā)生電路4-1串聯(lián)組成。
具體實施方式
七:本實施方式是對具體實施方式
五或六所述的基于直流高壓串級發(fā)生電路的極性反轉(zhuǎn)電壓發(fā)生裝置的進(jìn)一步限定，負(fù)極性直流高壓發(fā)生電路4-1包括兩個高壓娃堆D3、D4和兩個電容器C3、C4 ;電容器C3的一端作為所述電路的一個輸入端，電容器C3的另一端同時與一個高壓硅堆D3的陽極和另一個高壓硅堆D4的陰極連接后作為所述電路的一個輸出端，所述另一個高壓硅堆D4的陽極與電容器C4的一端連接作為所述電路的另一個輸出端，該電容器C4的另一端與一個高壓硅堆D3的陰極連接作為所述電路的另一個輸入端。
權(quán)利要求1.關(guān)于直流高壓串級發(fā)生電路的極性反轉(zhuǎn)電壓發(fā)生裝置，其特征在于， 它包括調(diào)壓器(I)、升壓變壓器(2)、正極性直流高壓串級發(fā)生電路(3)、負(fù)極性直流高壓串級發(fā)生電路(4)、單刀雙擲開關(guān)和保護(hù)電阻； 調(diào)壓器(I)的原邊線圈的兩端用于輸入單相交流電信號，調(diào)壓器(I)的副邊線圈的一端與升壓變壓器(2)的原邊線圈的一端連接，調(diào)壓器(I)的副邊線圈的可調(diào)端與升壓變壓器(2)的原邊線圈的另一端連接，升壓變壓器(2)的副邊線圈的一端同時與正極性直流高壓串級發(fā)生電路(3)的信號輸入A端和負(fù)極性直流高壓串級發(fā)生電路(4)的信號輸入A端連接，升壓變壓器(2)的副邊線圈的另一端同時與正極性直流高壓串級發(fā)生電路(3)的信號輸入B端、負(fù)極性直流高壓串級發(fā)生電路(4)的信號輸入B端和供電電源地連接，正極性直流高壓串級發(fā)生電路(3)的直流信號輸出C端連接單刀雙擲開關(guān)的常開靜觸點，負(fù)極性直流高壓串級發(fā)生電路(4)的直流信號輸出C端連接單刀雙擲開關(guān)的常閉靜觸點，單刀雙擲開關(guān)的動觸點連接保護(hù)電阻的一端，該保護(hù)電阻的另一端和供電電源地之間串聯(lián)試品的兩端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于直流高壓串級發(fā)生電路的極性反轉(zhuǎn)電壓發(fā)生裝置，其特征在于，所述正極性直流高壓串級發(fā)生電路(3 )由N個正極性直流高壓發(fā)生電路(3-1)串聯(lián)組成，N為大于I的正整數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于直流高壓串級發(fā)生電路的極性反轉(zhuǎn)電壓發(fā)生裝置，其特征在于，所述正極性直流高壓串級發(fā)生電路(3 )由2個正極性直流高壓發(fā)生電路(3-1)串聯(lián)組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的基于直流高壓串級發(fā)生電路的極性反轉(zhuǎn)電壓發(fā)生裝置，其特征在于， 正極性直流高壓發(fā)生電路(3-1)包括兩個負(fù)極性高壓硅堆(Dl)、(D2)和兩個電容器Cl、C2 ；電容器Cl的一 端作為所述電路的一個輸入端，電容器Cl的另一端同時與一個負(fù)極性高壓硅堆(Dl)的陰極和另一個高壓硅堆(D2)的陽極連接后作為所述電路的一個輸出端，所述另一個高壓硅堆(D2)的陰極與電容器C2的一端連接作為所述電路的另一個輸出端，該電容器C2的另一端與一個負(fù)極性高壓硅堆(Dl)的陽極連接作為所述電路的另一個輸入端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于直流高壓串級發(fā)生電路的極性反轉(zhuǎn)電壓發(fā)生裝置，其特征在于， 所述負(fù)極性直流高壓串級發(fā)生電路3由N個負(fù)極性直流高壓發(fā)生電路(4-1)串聯(lián)組成，N為大于I的正整數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于直流高壓串級發(fā)生電路的極性反轉(zhuǎn)電壓發(fā)生裝置，其特征在于，所述負(fù)極性直流高壓串級發(fā)生電路3由2個負(fù)極性直流高壓發(fā)生電路(4-1)串聯(lián)組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的基于直流高壓串級發(fā)生電路的極性反轉(zhuǎn)電壓發(fā)生裝置，其特征在于， 負(fù)極性直流高壓發(fā)生電路(4-1)包括兩個高壓硅堆(D3)、(D4)和兩個電容器C3、C4;電容器C3的一端作為所述電路的一個輸入端，電容器C3的另一端同時與一個高壓娃堆(D3)的陽極和另一個高壓硅堆(D4)的陰極連接后作為所述電路的一個輸出端，所述另一個高壓硅堆(D4)的陽極與電容器C4的一端連接作為所述電路的另一個輸出端，該電容器C4的另一端與一個高壓硅堆(D3)的陰極連接作為`所述電路的另一個輸入端。
專利摘要基于直流高壓串級發(fā)生電路的極性反轉(zhuǎn)電壓發(fā)生裝置，涉及一種極性反轉(zhuǎn)電壓發(fā)生裝置。為了解決現(xiàn)有極性反轉(zhuǎn)電壓發(fā)生裝置難以產(chǎn)生較高電壓且成本較高的問題。單相交流電經(jīng)調(diào)壓器調(diào)壓后輸入到升壓變壓器從而產(chǎn)生高壓交流，所述高壓交流分別連接正極性直流高壓串級發(fā)生單元和負(fù)極性直流高壓串級發(fā)生單元產(chǎn)生正、負(fù)極性的直流電壓，通過單刀雙擲開關(guān)選擇與正極性直流高壓串級發(fā)生單元或負(fù)極性直流高壓串級發(fā)生單元的輸出端相連接的方式選擇連接試品的電壓極性，電壓極性選擇完畢后通過保護(hù)電阻將電壓連接試品一端，試品的另一端接地，從而在試品兩端施加電壓。它用于換流變壓器。
文檔編號H02M7/06GK202931209SQ201220681820
公開日2013年5月8日 申請日期2012年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月11日
發(fā)明者池明赫, 陳慶國, 高源 , 魏新勞, 王永紅, 聶洪巖 申請人:哈爾濱理工大學(xué)