一种大容量金属氧化物限压器的模拟装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种大容量金属氧化物限压器的模拟装置，所述模拟装置包括相互连接的整流电路和负载电路，所述整流电路的输出端连接控制与驱动电路输入端，所述控制与驱动电路的输出端与负载电路中的IGBT连接。本装置通过利用电力电子器件模拟金属氧化物限压器，不但可以模拟不同的金属氧化物限压器的特性曲线还具有体积小、成本低、安全可靠，可重复利用等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种大容量金属氧化物限压器的模拟装置
: 本专利技术涉及电气工程科学领域，更具体涉及一种大容量金属氧化物限压器的模拟 >J-U ρ?α装直。
技术介绍
: 金属氧化物限压器，即压敏电阻(M0V)，它利用了压敏电阻的强非线性。即运行在正常电压下，金属氧化物的电阻阻值很大，流过氧化物的电流很小；当运行电压突然增大至其拐点电压时，金属氧化物的电阻阻值会迅速降低，流过氧化物的电流快速增大，以限制金属氧化物限压器两端的电压进一步增加。 金属氧化物限压器广泛应用于电力系统的各级输电线路中，抑制由于雷击、开关设备操作、故障等引起的过电压，保护线路上的设备免受过电压而遭到损坏。 金属氧化物限压器也应用于电力电子装置中，尤其是应用于电力系统中的电力电子装置。 电力系统的低压动态模拟试验装置中，对于避雷器、限压器的模拟非常难以实现。因为很难找到类似的非线性电阻，其动作电压、容量能够满足试验要求。而且，当被试验对象的参数发生变化时，动态模拟装置中的限压器也必须重新选型。更重要的是，试验时限压器只动作一次就无法再使用了，若要再次进行试验必须更换新的限压器。大大增加了试验的成本和试验的强度。
技术实现思路
: 本专利技术的目的是提供一种大容量金属氧化物限压器的模拟装置，该装置有体积小、成本低、安全可靠，可重复利用的优点。 为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案:一种大容量金属氧化物限压器的模拟装置，所述模拟装置包括相互连接的整流电路和负载电路，所述整流电路的输出端连接控制与驱动电路输入端，所述控制与驱动电路的输出端与负载电路中的IGBT连接。 本专利技术提供的一种大容量金属氧化物限压器的模拟装置，所述负载电路包括依次连接的电感、电阻I和IGBT ;所述IGBT的漏极与所述电阻I相连，所述IGBT的栅极与所述控制与驱动电路的输出端连接。 本专利技术提供的一种大容量金属氧化物限压器的模拟装置，所述IGBT的漏极和源极间设有RC吸收电路。 本专利技术提供的另一优选的一种大容量金属氧化物限压器的模拟装置，所述控制与驱动电路包括依次连接的霍尔元件、滤波与调理电路、DSP芯片、CPLD芯片、电光转换电路和IGBT驱动模块。 本专利技术提供的再一优选的一种大容量金属氧化物限压器的模拟装置，所述霍尔元件包括电压霍尔元件和电流霍尔元件。 本专利技术提供的又一优选的一种大容量金属氧化物限压器的模拟装置，所述DSP芯片的控制步骤为:将目标阻值与反馈阻值之差传送至PID控制器；通过脉宽调制和电子器件驱动、隔离电路输出占空比驱动脉冲。 本专利技术提供的又一优选的一种大容量金属氧化物限压器的模拟装置，所述反馈阻值为所述控制与驱动电路采集所述整流电路输出端的电压与电流比。 本专利技术提供的又一优选的一种大容量金属氧化物限压器的模拟装置，所述目标阻抗根据将采集到的所述整流电路输出端的电压通过其电压一阻抗关系表得到。 本专利技术提供的又一优选的一种大容量金属氧化物限压器的模拟装置，所述电压——阻抗关系表通过金属氧化物限压器的特性曲线公式得到: 金属氧化物限压器的特性曲线公式为:y = A.X3-B.x2+C.x+D 其中y = 1g(U) , X = 1g(I); A、B、C和D多项式系数的取值决定于需要模拟的金属氧化物限压器的特性曲线图的形状，再通过液晶显示界面将A、B、C和D的数值下发给DSP芯片，DSP芯片通过计算特性曲线公式，从而得出电压——阻抗关系表。 本专利技术提供的又一优选的一种大容量金属氧化物限压器的模拟装置，所述整流电路为整流器。 由于采用了上述技术方案，本专利技术得到的有益效果是: 1、本专利技术中利用电力电子器件模拟金属氧化物限压器，成本低，且可重复试验使用； 2、本专利技术中通过液晶显示界面可在线设定、调整限压器的动作参数，应用灵活且方便使用； 3、本专利技术中利用整流器将交流电压转变成单方向脉动电压，这样就可只用一个电力电子器件控制负载中的电流，结构简单； 4、本专利技术利用光纤和霍尔元器件将功率器件与控制电路分开进行高压、低压隔离，提高了装置操作的安全性，也增强了控制电路的抗电磁干扰能力； 5、本专利技术通过电力电子器件来模拟金属氧化物限压器的特性，且装置参数可改变以模拟不同的金属氧化物限压器的特性曲线。 【附图说明】 图1为实际金属氧化物限压器的伏安曲线示意图； 图2为本专利技术的金属氧化物限压器模拟装置的电路结构示意图； 图3为控制与驱动电路结构示意图； 图4为本专利技术的模拟装置控制步骤示意图； 图5为本专利技术的模拟装置电压、电流波形示意图示意图。 【具体实施方式】 下面结合实施例对专利技术作进一步的详细说明。 实施例1: 如图1所示，给出了某型号金属氧化物限压器的伏安曲线图。 从图中可见，当金属氧化物限压器两端的电压低于某个电压值(俗称拐点电压)，其流过的电流很小，可以忽略不计。当限压器两端的电压超过拐点电压后，其阻抗呈非线性变化很快，流过的迅速增加。当限压器两端的电压很高时，限压器阻抗已经很小且趋于稳定，此时较小的电压增加会导致较大的电流流过。 本申请中提及的模拟装置就是要模拟出这种特性的伏安曲线图。 图2给出了金属氧化物限压器模拟装置的电路结构图。 所述模拟装置包括相互连接的整流电路和负载电路，所述整流电路的输出端连接控制与驱动电路输入端，所述控制与驱动电路的输出端与负载电路中的IGBT连接。 模拟装置首先将交变的正弦电压，通过整流电路的输入端转换成单向的脉动电压输出，所述整流电路为整流器。电感、电阻I和IGBT串联起来作为整流器的负载，所述IGBT的漏极与所述电阻I相连，所述IGBT的漏极和源极间设有RC吸收电路；电阻2和电容构成IGBT的RC吸收电路。该部分电路元器件都工作在高电压、大电流的情况下，选用功率器件。 所述控制与驱动电路的输出端与负载电路中的IGBT的栅极连接。控制电路对整流后的电压、负载中的电流进行采集，经过控制算法后输出占空比变化的驱动脉冲。驱动脉冲控制IGBT的开通、关断时间的长短，使负载中流过电流的幅值发生变化。 图3给出了控制与驱动电路具体的结构图。 所述控制与驱动电路包括依次连接的霍尔元件、滤波与调理电路、DSP芯片、CPLD芯片、电光转换电路和IGBT驱动模块，所述霍尔元件包括电压霍尔元件和电流霍尔元件。 电压霍尔元件对整流器后的电压进行隔离变换，电流霍尔元件对整流器后的电流进行隔离变换。两路电气量首先都经过滤波与调理电路，然后送给数字信号处理(DSP)芯片进行模/数(A/D)变换。采集到的电压、电流数字量根据控制算法得出当前的占空比数值，然后将占空比数值传递给复杂可编程逻辑器件(CPLD)芯片。CPLD芯片会输出频率固定，但占空比却随输入占空比数值变化的方波。 该方波要变成光信号，通过光纤传递给IGBT驱动模块，由IGBT驱动模块控制IGBT的开通与关断。 图中，功率器件及其驱动模块都工作在高电位，利用光纤与低电位的控制电路进行隔离与联系。而高电位的电压、电流的采集则由电压、电流霍尔元件进行电气隔离。 图4给出了模拟装置DSP芯片的控制步骤示意图。 所述DSP芯片的控制步骤为:将目标阻值与反馈阻值之差传送至PID控制器；通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大容量金属氧化物限压器的模拟装置，其特征在于：所述模拟装置包括相互连接的整流电路和负载电路，所述整流电路的输出端连接控制与驱动电路输入端，所述控制与驱动电路的输出端与负载电路中的IGBT连接。

【技术特征摘要】
1.一种大容量金属氧化物限压器的模拟装置，其特征在于:所述模拟装置包括相互连接的整流电路和负载电路，所述整流电路的输出端连接控制与驱动电路输入端，所述控制与驱动电路的输出端与负载电路中的IGBT连接。2.如权利要求1所述的一种大容量金属氧化物限压器的模拟装置，其特征在于:所述负载电路包括依次连接的电感、电阻I和IGBT ;所述IGBT的漏极与所述电阻I相连，所述IGBT的栅极与所述控制与驱动电路的输出端连接。3.如权利要求2所述的一种大容量金属氧化物限压器的模拟装置，其特征在于:所述IGBT的漏极和源极间设有RC吸收电路。4.如权利要求1所述的一种大容量金属氧化物限压器的模拟装置，其特征在于:所述控制与驱动电路包括依次连接的霍尔元件、滤波与调理电路、DSP芯片、CPLD芯片、电光转换电路和IGBT驱动模块。5.如权利要求4所述的一种大容量金属氧化物限压器的模拟装置，其特征在于:所述霍尔元件包括电压霍尔元件和电流霍尔元件。6.如权利要求4所述的一种大容量金属氧化物限压器的模拟装置，其特征在于:所述DSP芯片的控制步骤为:将目标阻值...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔虎宝，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网智能电网研究院，中电普瑞科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11