一種片式壓電陶瓷變壓器高壓絕緣電阻測試儀的製作方法

2023-05-21 00:50:46

專利名稱：一種片式壓電陶瓷變壓器高壓絕緣電阻測試儀的製作方法
技術領域：
本實用新型屬測量儀表領域，涉及一種用於電氣設備的高壓絕緣儀，特別涉及 一種電池供電片式壓電陶瓷變壓器的高壓絕緣電阻測試儀。
背景技術：
近年來，隨著我國電力工業的快速發展，電氣設備的預防性實驗是電力系統安 全運行和維護工作中的一個重要環節，絕緣診斷是檢測電氣設備絕緣固障的重要手段， 高壓絕緣電阻測試儀是測量絕緣電阻的專用儀器；絕緣表俗稱搖表，因輸出功率小，測 量電壓穩定度差，不能用來測量容性較大的試品，其已不能適應市場需求，隨著電子測 量技術的發展，已湧現各式電子式高壓絕緣表，它採用高頻開關脈衝寬度調製，由磁性 變壓器升壓，來獲得測量用高壓電能，因此它操作方便、自動化程度高，但因其結構 怕震動、摔打，高壓電源諧波分量較大，高壓變壓器容易電擊穿等故障；同時體積較 大，效益也比較低。針對以上應用的問題，本實用新型提出一種應用片式壓電陶瓷變壓器產生的負 高壓，作為測試電能的高壓絕緣電阻測試儀。
發明內容本實用新型是利用壓電陶瓷變壓器升壓的電能作為測量電源，以及利用單片機 輸出的驅動信號，對壓電陶瓷變壓器進行智能跟蹤控制的高壓絕緣儀，它包括負高壓 電源，其中MPT (壓電陶瓷變壓器模塊)，根據MPT的基本原理，是將電能轉換成陶瓷 片震動的機械能再轉換成電能的過逆壓電效應及正壓電效應，實現阻抗變換，在輸出端 輸出負高壓；整流濾波電路，由三極體Dl、D2和電容C組成，用於負高壓的整流濾波， 在-VH處輸出穩定的負高壓電源；電源，由數節5號電池提供，用於高壓絕緣電阻測試儀的輸入電源；主控制器，通過後反饋功能，用於監視輸出電壓的高低，使MPT始終工作在準 諧波狀態，其中包括輸出電壓採樣電路由電阻R3、R4組成，用於採集分壓後的反饋信號，用於縮短 系統的調節時間單片機，輸入端連接輸出電壓採樣電路，接收相應的電壓信號，用於自動掃描 和跟蹤，自動調節輸出驅動信號；驅動電路，由三極體Gl、G2、G3組成，包括一升壓電感L，連接單片機的輸出 端，其驅動信號通過Gl和G2驅動G3 Vmos管，由G3與輸入電壓串聯的升壓電感L， 向MPT輸送2倍於電源的工作電壓；顯示屏；連接主控制器，用於顯示實時操作狀態及被測的絕緣電阻值；其中所述負高壓電源的MPT輸入端經升壓電感L連接電源VCC端，輸出端經整流濾波電路後，在-VH處輸出負高壓測量電源，同時輸出電壓採樣電路連接負高壓 輸出端，單片機輸入端接收輸出電壓採樣電路採集後的電壓反饋信號，監視-VH處輸出 電壓的高低，自動掃頻、跟蹤，單片機的輸出端通過驅動電路與輸入電壓串聯的升壓電 感L，向MPT輸送2倍於電源的工作電壓，使MPT始終工作在準諧波狀態，輸出諧波分 量小、精確的負高壓電源，同時顯示器將實時操作被測的絕緣電阻值，由液晶屏顯示出 來。所述的單片機另設有一輸入端，與電池電壓採樣電阻相連接，電池電壓採樣電 阻與電源VCC端電連接，單片機通過前反饋功能，用於檢測電源電壓大小，自動調節輸 出驅動信號的脈衝寬度及頻率，使輸出負載功耗保持穩定。所述的單片機連接一輸出電壓調控電路，多節控制驅動信號，使MPT輸出多種 電壓等級。本實用新型的優點是1)由於採用了 MPT作為高壓絕緣電阻測試儀的測量電 源，即MPT轉換效益高、輸出電壓高，抗震動性好，2)為使MPT輸出一穩定可控的負高 壓測試電源，採用一單片機進行全程智能調控，通過前反饋功能檢測輸入電壓的大小， 自動調節輸出驅動信號的脈衝寬度及頻率，使輸出負載功耗基本恆定；與後輸出反饋結 合使用，可縮短系統的調節時間，由單片機完成自動掃頻和跟蹤功能，讓壓電陶瓷變壓 器始終工作在準諧振狀態，從而補償時間及溫度和負荷變化所帶來的諧振頻率漂移，它 產生的電壓、電流穩定性好；通過調控，可以實現多級測量電壓，同時具有過壓、過流 保護和自動調節功能，從而使它的輸出電壓特性完全符合絕緣表的要求，尤其是對大的 容性試品的吸收比及極化指數的測量，尤為重要。

圖1 :為本實用新型的原理框圖。圖2:為本實用新型的電路原理圖。圖3 為本實用新型中的MPT原理圖。具體實施方法本實用新型的附圖1、圖2中所示1為負高壓電源、11為MPT、12為整流濾 波電路，2為電源，3為主控制器、31為輸出電壓採樣電路、32為單片機、33為驅動電 路、331為升壓電感L，34為電池電壓採樣電阻4為顯示屏，5為輸出電壓調控電路。
以下結合附圖和具體實施例，對本實用新型作進一步詳細說明MPT，學稱壓 電陶瓷變壓器，是一種新型的電子元件，如圖3所示，長條片型壓電陶瓷變壓器中分成 兩部份左部為輸入端(又稱驅動部份)，上、下面多有燒滲的銀電極，沿厚度方向個ρ 極化；右部為輸出極(又稱發電部份)其右端面燒滲有銀電極，沿長度方向一ρ極化；當 輸入端加上交變電壓Vi時，由於逆壓電效應，瓷片產生沿長度方向的伸縮震動，將輸入 電能轉換成機械能，而發電部份則通過正壓電效應，將機械能轉變成電能，從輸出端輸 出高電壓Vo;通常用於液晶顯示器背光源、負離子發生器的高壓電源。參見圖1、圖2，本實用新型的負高壓電源1，其中MPT11，根據MPTll的基 本原理，接通電源2VCC端；在輸入端加上交變電壓Vi，即實現阻抗變換，在輸出端輸 出負高壓Vo ；[0023]輸出的負高壓Vo連接整流濾波電路12的三極體Dl、D2和電容C，進行整流濾 波，在-VH處輸出穩定的負高壓電源。另從連接輸出電壓採樣電路31中採集後的電 壓反饋信號，輸送至主控制器3中的單片機32，單片機32輸入端接收輸出電壓採樣電路 31採集後的電壓反饋信號，監視-VH處輸出電壓的高低，自動掃頻、跟蹤，單片機32的 輸出端通過驅動電路33與輸入電壓串聯的升壓電感L 331，向MPTll輸送2倍於電源的 工作電壓，使MPTll始終工作在準諧波狀態，輸出諧波分量小、精確的負高壓電源。同時單片機32另一輸入端，與電池電壓採樣電阻34相連接，電池電壓採樣電 阻34與電源2相連接，單片機32通過前反饋功能，用於檢測電源VCC2端電壓大小，及 時自動調節輸出驅動信號的脈衝寬度及頻率，保證了高壓絕緣電阻測試儀的正常工作， 使輸出負載功耗保持穩定。為了適應各種電氣設備的絕緣要求，通常的高壓絕緣電阻測試儀設有多檔測試 電壓，本實用新型的輸出電壓調控電路5，通過控制單片機32的輸出驅動信號的脈衝寬 度及頻率，只需改變MPT 11的輸入電壓Vi，可靈活地設定輸出端輸出負高壓Vo，一般 設定為 50V、500V、1000V、2500V、5000V、10000V 測量檔。本實用新型的片式壓電陶瓷變壓器高壓絕緣電阻測試儀，設計新穎，它具有轉 換效益高，諧波分量小，測量準確，其結實耐用以及不易發生擊穿等故障，高壓輸出短 路時不會危害測試儀，環境的溼度及塵埃也不影響本身的絕緣性能，工作溫度適應範圍 廣，抗震性好，體積小、便於攜帶，適合應用在需要攜帶及野外工作場合，結構簡單、 成本低。本實用新型的高壓絕緣電阻測試儀是測量大型變壓器、互感器發電機、高壓電 動機、電力電容、電力電纜，避雷器等絕緣電阻理想的測試儀。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，並非用來限定本實用新型的實施範 圍；既凡依本實用新型的權利要求範圍所作的等同變換，均為本實用新型要求範圍所覆
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權利要求1.一種片式壓電陶瓷變壓器高壓絕緣電阻測試儀，包括負高壓電源，其中MPT (壓電陶瓷變壓器模塊)，根據MPT的工作原理，通過逆壓電效應及正壓電效 應，實現阻抗變換，在輸出端輸出負高壓；整流濾波電路，用於負高壓的整流濾波，在-VH處輸出穩定的負高壓電源； 電源，用於高壓絕緣電阻測試儀的供電；主控制器，通過後反饋功能，用於監視、控制輸出電壓的高低，使MPTll始終工作 在準諧波狀態，其中包括輸出電壓採樣電路，用於採集後反饋信號，縮短系統的調節時間 單片機，輸入端連接輸出電壓採樣電路，接收相應的信號，用於自動掃描和跟蹤， 自動調節輸出驅動信號驅動電路，包括一升壓電感，連接單片機的輸出端，接收驅動信號，由升壓電感向 MPT輸送倍於電源的工作電壓；顯示器，連接主控制器，用於顯示實時操作狀態及被測的絕緣電阻值； 其中所述負高壓電源的MPT輸入端經升壓電感L連接電源VCC端，輸出端經整 流濾波電路後，在-VH處輸出負高壓測量電源，同時輸出電壓採樣電路連接負高壓輸出 端，單片機輸入端接收輸出電壓採樣電路採集後的反饋信號，監視-VH處輸出電壓的高 低，自動掃頻、跟蹤、控制，單片機的輸出端通過驅動電路連接MPT，使MPT始終工作 在準諧波狀態，輸出諧波分量小、精確的負高壓電源，同時顯示屏將實時操作被測的絕 緣電阻值，由液晶器顯示出來。
2.根據權利要求1所述的一種片式壓電陶瓷變壓器高壓絕緣電阻測試儀，其特徵在 於所述的單片機另設有一輸入端，與電池電壓採樣電阻相連接，電池電壓採樣電阻與 電源相連接，單片機通過前反饋功能，用於檢測電源電壓大小，自動調節輸出驅動信號 的脈衝寬度及頻率，使輸出負載功耗保持穩定。
3.根據權利要求1所述的一種片式壓電陶瓷變壓器高壓絕緣電阻測試儀，其特徵在 於所述的單片機連接一輸出電壓調控電路，多節控制驅動信號，使MPT輸出多種電壓 等級。
專利摘要本實用新型屬測量儀表領域，一種電池供電片式壓電陶瓷變壓器的高壓絕緣電阻測試儀；本實用新型是利用壓電陶瓷變壓器升壓的電能作為測量電源，能自動調節輸出測量電能的高壓電阻絕緣儀，它包括負高壓電源，主控制器，其中MPT(壓電陶瓷變壓器模塊)，通過逆壓電效應及正壓電效應，輸出負高壓；主控制器，利用單片機進行全程智能調控，通過採集後輸出電壓的後反饋信號和輸入電壓的前反饋信號，驅動MPT始終工作在準諧波狀態，輸出可控的、精確的負高壓電源。本實用新型設計新穎，它具有轉換效益高，諧波分量小，測量準確，工作溫度適應範圍廣，抗震性好，體積小、便於攜帶，適合應用在需要攜帶及野外工作場合，結構簡單、成本低。
文檔編號G01R1/28GK201804060SQ20102029321
公開日2011年4月20日 申請日期2010年8月16日 優先權日2010年8月16日
發明者張滕飛, 陸正弦 申請人:張滕飛, 陸正弦