氧化鋅避雷器直流特性試驗用高壓電源的製作方法

2023-04-25 15:49:36

專利名稱：氧化鋅避雷器直流特性試驗用高壓電源的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種高壓電源，具體地是氧化鋅避雷器直流特性試驗用高壓電源。
背景技術：
供電設施測試行業對氧化鋅避雷器測試試驗，通常採用控制箱控制倍壓筒，組成 高壓發生器，產生可調高壓電加在氧化鋅避雷器兩端，採用這種裝置的高壓發生器由於接 線複雜、質量重、體積龐大，給測試帶來極大不便。在氧化鋅避雷器測試試驗中，需要測試氧 化鋅避雷器在ImA洩漏電流下的參考電壓UlmA，往往需要通過人工反覆調節輸出電壓並監 視輸出電流值，逐漸得到UM，操作過程繁瑣，測試誤差大，這一過程亦可通過微處理器來半 自動完成，但容易出現超調，輸出不易穩定，甚至有失控危險。

發明內容
本發明目的在於克服上述氧化鋅避雷器測試試驗中存在操作繁瑣、輸出信號不穩 定、測試誤差大而提供一種能全自動工作在恆壓、恆流兩種模式，並能夠採樣高壓電壓和電 流的氧化鋅避雷器直流特性試驗用高壓電源。本發明的目的是通過以下措施來實現的氧化鋅避雷器直流特性試驗用高壓電源，包括控制電路模塊、PWM發生器、MOSFET 驅動器和功率管、高頻變壓器、保護電路，其特徵是還包括倍壓整流電路；其控制電路模 塊包含恆壓控制電路和恆流控制電路以及級聯的恆壓/恆流轉換開關。所述的高頻變壓器輸出低壓端接有取樣電阻及引出的電流測量端子和電流反饋 電路；倍壓整流電路輸出端接有分壓器及引出的電壓測量端子和電壓反饋電路。恆流控制電路設有誤差放大器和電流基準設置電路，誤差放大器的反相輸入端接 電流反饋電路輸出端，其同相輸入端接電流基準設置電路。恆壓控制電路設有誤差放大器和電壓基準設置電路，誤差放大器的反相輸入端接 電壓反饋電路輸出端，其同相輸入端接電壓基準設置電路，誤差放大器與誤差放大器的輸 出端並聯接恆壓/恆流轉換開關輸入端。所述的電流反饋電路是電壓跟隨器，其輸入信號為取樣電阻的輸出端。所述的電壓反饋電路是電壓跟隨器，其輸入信號為倍壓整流電路的輸出電壓經分 壓器的分壓信號。與現有技術相比，本發明的有益效果是1、倍壓整流電路的控制電路模塊有恆流控制電路和恆壓控制電路，以及級聯的恆 壓/恆流轉換開關，控制電路模塊根據接收到的信號計算分析並選擇恆壓/恆流轉換開關， 從而選擇電路工作在恆流模式或恆壓模式，使高壓電源具有穩定的恆流輸出和恆壓輸出的 功能；2、倍壓整流模塊的輸出電壓，經串聯阻抗器分壓，輸入到電壓反饋電路，作為誤差 放大器的反相輸入，其閉環控制系統確保輸出恆壓信號穩定、工作可靠；
3
3、高頻變壓器的輸出端與接地端之間串有取樣電阻，採集的電壓信號轉換為電流 值輸入到電流反饋電路，作為誤差放大器的反相輸入，其閉環控制系統確保輸出恆流信號
穩定、可靠；4、所述電壓反饋電路和電流反饋電路採用電壓跟隨器，反饋信號精確；5、電路中設有保護電路，能有效地限制過電流，實現過電流保護，保證電源的安全。


圖1是本發明的電路原理框圖；圖2是倍壓整流電路示意圖；圖3是本發明閉環控制系統方框圖；圖4是閉環控制系統採樣示意圖；圖中1-為誤差放大器，2-高頻變壓器，10-電流控制模塊，11-電壓控制模塊， 12-恆壓/恆流轉換開關，101-誤差放大器，103-誤差放大器，21-取樣電阻，31-分壓器， 32-電壓跟隨器，33-電壓跟隨器。
具體實施例方式下面結合附圖詳細說明
具體實施例方式如圖1中所示，氧化鋅避雷器直流特性試 驗用高壓電源包括控制電路模塊1、PWM發生器、MOSFET驅動器和功率管、高頻變壓器2、保 護電路、倍壓整流電路。參見圖1，本發明電路原理框圖中，高頻變壓器2輸出低壓端於接地端之間串有取 樣電阻21、電流測量端子及電流反饋電路，電流測量端子測量取樣電阻上電壓大小，轉化為 電流值，經過反饋電路進入控制電路模塊1。在倍壓整流電路輸出端接有分壓器31，實施例中可以採用串連電阻的方式分壓， 還可以通過串連電容分壓，以及其他常用分壓器的分壓方式。分壓器31引線接電壓測量端 子和電壓反饋電路，電壓測量端子測量分壓器分壓值經過反饋電路進入控制電路模塊1。其控制電路模塊1包含恆壓控制電路10和恆流控制電路11以及級聯的恆壓/恆 流轉換開關12。恆壓控制電路10包括設定電壓電路、電壓反饋電路和誤差放大器101，設定電壓 電路設置的電壓值接入誤差放大器101的同向輸入端，電壓反饋電路反饋的電壓信號來自 於倍壓整流電路輸出端分壓器31的分壓信號，接入誤差放大器的反向輸入端。恆流控制電路11包括設定電流電路、電流反饋電路和誤差放大器102，設定電流 電路設置的電流值接入誤差放大器101的同向輸入端，電流反饋電路的反饋電流信號來自 於高頻變壓器低壓輸出側與接地端指間傳來的取樣電阻上的電壓信號轉化成電流信號，接 入誤差放大器的反向輸入端。控制電路模塊根據接收到的信號計算分析並選擇恆壓/恆流轉換開關，空載升壓 自動為恆壓限壓，負載過大或短路自動為恆流限流，從而選擇電路工作在恆流模式或恆壓 模式，使高壓電源具有恆流輸出和恆壓輸出的功能，由於輸出端的反饋電路作為輸入端誤 差放大器的比較信號，確保高壓電源輸出恆流/恆壓信號在控制電路的作用下保持穩定、
4精確，具有很好的穩定效果。在高頻變壓器和PWM發生器之間串有保護電路，確保輸入端發生短路故障時，起 過流保護作用，保證電路工作在安全狀態。如圖2所示，使本發明氧化鋅避雷器直流特性試驗用高壓電源的倍壓整流電路示 意圖，整流後的直流電壓經分壓器取樣送入控制模塊的反饋端，控制模塊在設定電路和反 饋信號的共同作用下，經誤差放大器放大後輸出一直流信號給PWM發生器控制端，實現直 流輸出電壓的穩定調節。電路結構簡單，減小了幹擾信號對控制電路的影響。圖3所示為本發明氧化鋅避雷器直流特性試驗用高壓電源的閉環控制系統方框 圖，系統設定電壓電流值與系統輸出反饋信號比較，通過誤差放大器放大信號，PWM電路調 整開關管的佔空比改變整流輸出信號，最終使輸出電壓穩定在設定的值，達到恆流輸出。系統採樣示意圖如圖4所示，圖中r(t)為設定信號值，e(t)為誤差放大器輸出信 號，經採樣器Ts採樣後變成離散信號e * (t)，離散信號e* (t)經開環脈衝傳遞函數G(S) 輸出信號y(t)反饋進入誤差放大器的反相輸入端比較放大，保證系統的穩定性。由於本發明氧化鋅避雷器直流特性試驗用高壓電源採用閉環控制，實現了輸出信 號的自動控制和調節，提高了電源的穩定性、紋波電壓及可靠性等技術指標。實踐證明，在氧化鋅避雷器直流特性試驗裝置中，使用本發明高壓電源，能穩定工 作在恆壓、恆流兩種模式，並能夠採樣氧化鋅避雷器洩漏電流和洩漏電流下的參考電壓，有 效解決了以往在做氧化鋅避雷器測試試驗時存在不方便取電源問題，減少以往測試中操作 中的工作量，避免了操作繁瑣、輸出信號不穩定、測試誤差大。
權利要求
氧化鋅避雷器直流特性試驗用高壓電源，包括控制電路模塊(1)、PWM發生器、MOSFET驅動器和功率管、高頻變壓器(2)、保護電路，其特徵是還包括倍壓整流電路；其控制電路模塊(1)包含恆壓控制電路(10)和恆流控制電路(11)以及級聯的恆壓/恆流轉換開關(12)。
2.根據權利要求1所述的氧化鋅避雷器直流特性試驗用高壓電源，其特徵是高頻變 壓器(2)輸出低壓端接有取樣電阻(21)及引出的電流測量端子和電流反饋電路；倍壓整流 電路輸出端接有分壓器及引出的電壓測量端子和電壓反饋電路。
3.根據權利要求1所述的氧化鋅避雷器直流特性試驗用高壓電源，其特徵是恆流控 制電路(10)設有誤差放大器(101)和電流基準設置電路(102)，誤差放大器(101)的反相 輸入端接電流反饋電路輸出端，其同相輸入端接電流基準設置電路(102)。
4.根據權利要求1所述的氧化鋅避雷器直流特性試驗用高壓電源，其特徵是恆壓控 制電路(11)設有誤差放大器(103)和電壓基準設置電路(104)，誤差放大器(103)的反 相輸入端接電壓反饋電路輸出端，其同相輸入端接電壓基準設置電路(104)，誤差放大器 (101)與誤差放大器(103)的輸出端並聯接恆壓/恆流轉換開關(12)輸入端。
5.根據權利要求1或3所述的氧化鋅避雷器直流特性試驗用高壓電源，其特徵是電 流反饋電路是電壓跟隨器(32)，其輸入信號為取樣電阻(21)的輸出端。
6.根據權利要求1或4所述的氧化鋅避雷器直流特性試驗用高壓電源，其特徵是電 壓反饋電路是電壓跟隨器(33)，其輸入信號為倍壓整流電路的輸出電壓經分壓器(31)分 壓信號。
全文摘要
本發明涉及氧化鋅避雷器直流特性試驗用高壓電源，包括控制電路模塊、PWM發生器、MOSFET驅動器和功率管、高頻變壓器、保護電路，還包括倍壓整流電路；其高頻變壓器輸出低壓端接有取樣電阻、電流測量端子及電流反饋電路；倍壓整流電路輸出端接有分壓器、電壓測量端子及電壓反饋電路。其控制電路模塊設有恆壓控制電路和恆流控制電路以及級聯的恆壓/恆流轉換開關，反饋電路的信號與設定的信號值作比較，輸入到恆流控制模塊中的誤差放大器，進入閉環控制系統，確保輸出信號穩定。本發明能穩定、可靠工作在恆壓、恆流兩種模式，內設保護電路，保證電源工作安全。
文檔編號G01R31/00GK101887073SQ20091006203
公開日2010年11月17日 申請日期2009年5月13日 優先權日2009年5月13日
發明者汪泓 申請人:武漢特試特電氣有限公司