一種一體式高頻高壓電源的製作方法

2023-05-25 10:27:31

本發明屬於電力電纜故障測試技術領域，涉及一種電纜故障測試所需的高壓電源，尤其是一種一體式高頻高壓電源。

背景技術：

在國民經濟飛速發展，人民生活水平不斷提高的今天，人們對供電的可靠性和連續性的要求也越來越高。電力電纜大部分敷設在地下、室內、溝道、礦井內，由於電纜本身結構和受自然環境影響，極易發生故障現象。為了減少不必要的大面積停電，縮短停電時間，提高供電可靠性和連續性，減少工業、農業生產過程中的損失，電纜故障解決的效率非常關鍵。

然而，一般情況下，在電纜故障測試過程中，高壓電源設備必不可少。傳統的高壓源，是由調壓控制器、變壓器、高壓電容、放電棒及連接線組成，若需要脈衝高壓測試，還需要一種特定的放電球隙，手動調壓，並根據實際需要，手動調整放電球隙距離，很不方便。另一種新型高壓電源，往往不能集成高壓電容，只是簡單的將傳統的「三大件」，優化成了「兩大件」，還是沒有從根本上解決設備集成化、一體化、攜帶便捷化的問題，依然保留著分體儀器測試的性質。還有一種較為優化的電源，集成化設計，依然採用變壓器的原理，但遺憾的是非常笨重，測試人員至少需要兩人以上才可以移動，不符合當今生產生活的節奏，影響測試工作效率。

目前，雖然電纜故障測試所需的高壓電源種類繁多，但這些電源往往存在儀器種類多、接線繁瑣、設備笨重、高壓裸露、操作機械化的弊端。例如，在需要脈衝高壓輸出時，測試人員往往要根據故障性質而多次調節放電球隙，需要升壓後又手動放電，又升壓，頻繁機械，不夠智能，從而給測試人員帶來很多麻煩。

技術實現要素：

針對上述現有技術的不足，本發明的目的是提供一種易攜帶、智能化、人性化的一體式高頻高壓電源。

本發明是通過以下技術方案來解決的：

一種一體式高頻高壓電源，包括以PWM電路為主通道，經過高頻變壓器、升壓裝置給高壓電容進行儲能，控制電路通過高壓採樣電阻獲取實時高壓，形成對脈衝輸出控制裝置、直流高壓放電裝置的控制，各模塊均固定在結構支架內，配備操作面板和電源機箱；

所述電源機箱為一體式高頻高壓電源的機殼；

所述結構支架為電源整體物理結構框架，固定在電源機箱內；

所述PWM電路是基於脈衝寬度調製技術控制的開關電源電路，通過調製MOS管柵極的偏置，實現對MOS管導通時間的改變，從而實現開關穩壓電源輸出的改變，PWM電路輸出接至高頻變壓器初級；

所述控制電路是基於單片機技術的脈衝輸出控制、放電控制、急停啟動控制、採樣濾波電路；

所述高頻變壓器是採用UF系列磁芯的高頻開關電源變壓器；

所述高壓電容為用於儲能的電容；

所述脈衝輸出控制裝置一端連接高壓電容高壓極，另一端接至面板插座，開關作用，受控制電路信號驅動，輸出單次或者連續高壓脈衝；

所述直流高壓放電裝置一端連接高壓電容高壓極，另一端連接放電電阻至接地柱，用於洩放殘留高壓電量；

所述操作面板為絕緣板，包含顯示器、接線座和操作按鈕等，操作面板固定在結構支架頂部。

進一步，所述升壓裝置採用倍壓原理，元器件焊接後進行絕緣密封處理。

進一步，所述高壓電容採用油浸絕緣工藝製作，用螺絲緊固在結構支架底板上，電極用絕緣膠密封處理；

進一步，所述源機箱為工控塑料機箱。

進一步，所述採樣電阻為大功率高壓玻璃釉電阻。

進一步，所述採樣電阻為大功率高壓玻璃釉電阻和小功率金屬膜電阻串聯組成。

本發明與現有技術相比，其技術效果在於：

1、一體式設計、結構緊湊、重量輕、易攜帶、接線簡單、易操作，將傳統的分體設備集成化，減少接線種類，降低使用者接線出錯率，讓使用更加便捷；

2、輸出高壓具有單次脈衝和連續脈衝功能，能分別配合故障測試儀和定點儀查找故障，傳統上脈衝輸出依靠固定間距的球隙擊穿的方式，不能控制脈衝輸出頻率，長時間工作會導致球隙觸點表面碳化而影響輸出脈衝頻率，而本發明依靠真空滅弧室和軟體配合，智能控制脈衝輸出；

3、同時具有直流高壓輸出功能，若外接球隙同樣可以工作，應用多元化；

4、具有自動放電功能，不再需要傳統的放電棒放電，緊急停止或者斷電等任何情況下，均可自動洩放內置高壓電容上的殘留高壓，無需人為操作，放電智能化、安全化；

5、具有應急停止鍵，在任意情況下均可一鍵急停，電源自動降壓放電，安全可靠。

【附圖說明】

圖1為本發明所述一體式高頻高壓電源的系統框圖；

圖2為本發明所述一體式高頻高壓電源控制電路結構框圖。

【具體實施方式】

下面結合附圖對本發明做進一步的詳細描述：

參見圖1，本發明所述的一體式高頻高壓電源主要由PWM(Pulse Width Modulation)電路、控制電路、高頻變壓升壓電路、濾波電路、限流電阻、高壓電容、脈衝輸出控制裝置、直流高壓放電裝置、採樣電阻、顯示裝置和電源電路等組成。

PWM電路為主通道，經過高頻變壓器、升壓裝置給高壓電容進行儲能，控制電路通過高壓採樣電阻獲取實時高壓，形成對脈衝輸出控制裝置、直流高壓放電裝置的控制，各模塊均固定在結構支架內，配備操作面板和電源機箱；

所述PWM電路是基於脈衝寬度調製技術控制的開關電源電路，該電路通過調製MOS管柵極的偏置，來實現對MOS管導通時間的改變，從而實現開關穩壓電源輸出的改變，整體電路設計合理規範，電路輸出接至高頻變壓器初級；所述控制電路是基於單片機技術的脈衝輸出控制、放電控制、急停啟動控制、採樣濾波電路；所述高頻變壓升壓電路是採用UF系列磁芯的高頻開關電源變壓器和倍壓原理組成的，整個電路器件可靠焊接後進行絕緣密封處理，防止其升高電壓後對空氣放電；所述濾波電路是由於PWM技術得到了較高頻率的調製波形，必須進行濾波方可得到較為純正的基波；所述限流電路是防止過載而採用的限流保護電路；所述高壓電容為主要儲能電容，油浸絕緣工藝，用螺絲緊固在結構支架底板上，電極用絕緣膠密封處理；所述脈衝輸出控制裝置一端連接高壓電容高壓極，另一端接至面板插座，開關作用，受控制電路信號驅動，輸出單次或者連續高壓脈衝；所述直流高壓放電裝置一端連接高壓電容高壓極，另一端連接放電電阻、LED指示燈至面板接地柱，主要洩放殘留高壓電量，放電電阻為大功率高壓玻璃釉電阻；所述採樣電阻為大功率高壓玻璃釉電阻和小功率金屬膜電阻串聯組成；所述顯示裝置是基於三位半的數字A/D轉換器組成，輸入阻抗高，性能良好，方便安裝；所述電源電路是有220V電源輸入、EMI電路、消感應電路和高隔離變壓器組成，保證工作電源的獨立性。

所述操作面板為絕緣板，包含顯示器、接線座、操作按鈕等，固定在結構支架頂部；所述結構支架為電源整體物理結構框架，固定在電源機箱內；所述電源機箱為一體式高頻高壓電源的機殼，選擇工控塑料機箱。

上述所有部件和裝置均安裝固定在鋼構框架上，結構緊湊，鋼構框架上固定電源操作面板，再將此整體固定在工控塑料機箱內。

下述為本發明的最佳實施列：

參見圖2，本發明所述一體式高頻高壓電源控制電路結構框圖包含信號輸入、控制電路和驅動信號輸出三部分。

其中信號輸入主要有急停/啟動信號、單次脈衝信號、連續脈衝信號和電壓信號，這些數位訊號全部輸入單片機I/O口，經過軟體數據處理後，輸出觸發信號至外圍電路，形成各部分驅動信號輸出，如急停/啟動信號對應控制驅動直流放電裝置是否放電、單次脈衝信號和連續脈衝信號對應控制驅動脈衝輸出控制裝置動作模式等。

本發明所述一體式高頻高壓電源的應用如下：

以單芯電纜對鎧裝接地故障為例，將一體式高頻高壓電源的工作接地與鎧裝連接，脈衝輸出埠與故障電纜線芯連接，保護接地與大地可靠連接，接入工頻220V電源即可，操作本電源調壓旋鈕，並觀察顯示電壓，至此，既可以進行單次脈衝輸出而進行故障電纜波形採集，也可以進行連續脈衝輸出進行電纜故障點精確定點，方便快捷。此過程從根本上減少了接線種類，低壓操作，安全可靠，停機一鍵急停，自動放電，不需要操作者人為使用放電棒放電。

以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施方式僅限於此，對於本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單的推演或替換，都應當視為屬於本發明由所提交的權利要求書確定專利保護範圍。