一种匝间测试仪充电模块制造技术

本实用新型专利技术属于直流充电领域，涉及一种匝间测试仪充电模块，给匝间测试仪的高压储能电容充电，包括依次电性连接的变压器、整流滤波单元、逆变控制单元和升压整流单元，调压控制单元与逆变控制单元电性连接，电压测量单元分别与升压整流单元、调压控制单元和MCU电性连接，MCU和调压控制单元电性连接。本实用新型专利技术充电更快，充电电流小，同时还能够保证每次充电电压和充电时间基本一致，电压充电控制环路采用了硬件闭环，充电电压到位时，充电模块及时停止充电，响应时间更快，电压精度更高，利用更简单的逆变结构代替交流电源，小型高频变压器代替工频变压器的方式，明显减小了重量和体积，成本也低，同时还便于匝间测试仪后期集成。同时还便于匝间测试仪后期集成。同时还便于匝间测试仪后期集成。

【技术实现步骤摘要】
一种匝间测试仪充电模块


[0001]本技术属于基于电变量调节的直流充电
，具体涉及一种匝间测试仪充电模块，用于给匝间测试仪的高压储能电容充电。

技术介绍

[0002]电机或者线圈类产品进行匝间测试时，匝间测试仪需要快速给被测品提供所需要的高电压脉冲，通过振荡电路产生层间电势差，根据层间放电情况来判断线圈的绝缘性能。其中高电压脉冲是通过测试仪内部的高压储能电容放电实现的，这就需要通过充电模块对匝间测试仪内部的高压储能电容进行快速充电，快速、稳定的给匝间测试仪的高压储能电容充电是匝间测试的关键环节。
[0003]给高压储能电容充电的方式有很多种，但是，由于匝间测试仪是面向工厂的测量产品，为了更好的适应市场需求和各种工况，电容充电模块也需要适配匝间测试仪以满足市场需求。第一个要求是充电模块能够快速稳定给高压储能电容充电，原因如下：线圈类产品对测试测量的节拍要求很高，快速给高压储能电容充电达到所需要的电压是缩短匝间测试仪测试时间的必需条件；另一方面，匝间连续冲击间隔时间越短，被测品的检出率越高，提升流入市场的产品的质量。第二个要求是充电模块给高压储能电容充电的电压精度要高，电容电压偏高或者偏低都会影响最终匝间测量的振荡波形和结果，保证高压储能电容电压精度的关键因素是，充电过程中当电容电压达到目标值时能够及时停止充电，避免出现过冲问题，反之，电压不够目标值继续充电，直到电压值达标停止。第三个要求是充电模块的体积和质量要小，工厂产线留给匝间测试仪的操作空间有限，所以仪器的体积也是影响产品市场适应性的关键因素，充电模块是功率模块，自身的体积和质量对匝间测试仪的体积影响很大，所以充电模块需要小型化。
[0004]目前常用的匝间测试仪充电方案是：通过交流电压源、工频变压器和半波整流电路，组成充电装置给高压储能电容充电，交流源的输出电压可以根据给定值在固定范围内变化，交流电压经过固定变比的工频变压器升压，再经过半波整流，交流电压变直流电压给高压储能电容充电。
[0005]上述方案应用于匝间测试仪，虽然能够满足匝间测试仪的基本需求，但是在实际使用中存在以下技术问题：问题一，采用半波（脉动直流量）给高压储能电容充电，电容上的每次电压值是有波动的，如果保证电容电压的稳定性，那么充电时间会出现不一致的问题。问题二，高压储能电容停止充电的控制是采用数字环路采集电容电压，经过计算判断，MCU下发停止指令实现的，这个数字环路虽然精度较高，但是在匝间测试仪这种对响应速度要求较高的产品中没有硬件停止响应快，电容停止充电慢的话存在充过压的问题，进而影响高压储能电容上的电压精度。问题三，5kV工频变压器体积大，重量大，集成到匝间测试仪时，增加了匝间测试仪的质量和体积，不符合小型化的要求。

技术实现思路

[0006]为了解决上述技术问题，本技术针对现有高压储能电容充电方案的技术问题，设计了一种匝间测试仪充电模块。本技术所采用的技术方案如下：
[0007]一种匝间测试仪充电模块，包括：依次电性连接的变压器、整流滤波单元、逆变控制单元和升压整流单元，调压控制单元与逆变控制单元电性连接，电压测量单元分别与升压整流单元、调压控制单元和MCU电性连接，MCU和调压控制单元电性连接。
[0008]优选的，所述的电压测量单元包括依次电性连接的电压采样电路、电压测量电路和模数转换器电路，电压采样电路与升压整流单元电性连接，模数转换器电路与MCU电性连接。
[0009]优选的，所述的调压控制单元包括：电压反馈电路、PI控制器和目标值给定电路，电压反馈电路的输入端和电压采样电路的输出端相连，电压反馈电路和目标值给定电路的输出端分别与PI控制器的输入端相连，目标值给定电路的输入端与MCU电性连接。
[0010]优选的，所述的逆变控制单元包括相互电性连接的PWM控制器和逆变电路，逆变电路与整流滤波单元电性连接，PWM控制器输入端与PI控制器输出端电性连接，PWM控制器输出端与逆变电路输入端相连，逆变电路包括两个半桥MOSFET。
[0011]优选的，所述的整流滤波单元包括依次电性连接的桥式整流电路、滤波电路和等分电压电路，等分电压电路与逆变电路电性连接。
[0012]优选的，所述的升压整流单元包括电性连接的高频变压器和倍压整流电路，高频变压器的初级与逆变电路的输出端连接，高频变压器的次级与倍压整流电路连接。
[0013]优选的，所述的变压器是自耦降压变压器。
[0014]优选的，所述的电压测量单元上配置以太网模块。
[0015]本技术的有益效果：
[0016]此充电模块采用半桥逆变和倍压整流的拓扑结构，输出幅值可调的直流电压给高压储能电容充电，这种充电方式充电更快，充电电流小，同时还能够保证每次充电电压和充电时间基本一致，规避上述问题一。同时电压充电控制环路采用了硬件闭环，充电电压到位时，充电模块及时停止充电，响应时间更快，电压精度更高，规避上述问题二。关于体积和质量的问题，新方案中删除工频变压器，并且利用更简单的逆变结构代替交流电源，小型高频变压器代替工频变压器的方式，明显减小了重量和体积，成本也低，同时还便于匝间测试仪后期集成，规避上述问题三。
附图说明
[0017]图1是本技术实施例的匝间测试仪充电模块的结构和原理示意图。
具体实施方式
[0018]下面将结合附图对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0019]如图1所示，是本技术实施例的匝间测试仪充电模块的结构和原理示意图。一种匝间测试仪充电模块，包括：依次电性连接的变压器、整流滤波单元、逆变控制单元和升压整流单元，调压控制单元与逆变控制单元电性连接，电压测量单元分别与升压整流单元、
调压控制单元和MCU电性连接，MCU和调压控制单元电性连接。
[0020]所述的变压器是自耦降压变压器，作用是将市电降压。
[0021]所述的整流滤波单元包括桥式整流电路、滤波电路和等分电压电路，作用是将交流电压整流后再滤波变成直流电压，同时将直流电压通过电阻二等分电压，为后面的逆变控制单元的逆变电路提供母线电压。
[0022]所述的逆变控制单元包括相互电性连接的PWM控制器和逆变电路。逆变电路与等分电压电路电性连接，PWM控制器输入端与调压控制单元的PI控制器输出端电性连接，其中PWM控制器可以输出两路互补PWM，PWM的占空比是随着PWM控制器输入端电平的改变实时改变。PWM控制器输出端与逆变电路输入端相连，逆变电路包括两个半桥MOSFET，PWM控制器输出的两路互补的PWM信号，驱动两个半桥MOSFET交替导通，输出SPWM信号。
[0023]所述的调压控制单元包括：电压反馈电路、PI控制器和目标值给定电路（数模转换器）。电压反馈电路的输入端和电压测量单元的电压采样电路的输出端相连，电压反馈电路和目标值给定电路的输出端都与PI控制器的输入端相连，PI控制器的输出端连本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种匝间测试仪充电模块，其特征在于，包括：依次电性连接的变压器、整流滤波单元、逆变控制单元和升压整流单元，调压控制单元与逆变控制单元电性连接，电压测量单元分别与升压整流单元、调压控制单元和MCU电性连接，MCU和调压控制单元电性连接。2.根据权利要求1所述的一种匝间测试仪充电模块，其特征在于，所述的电压测量单元包括依次电性连接的电压采样电路、电压测量电路和模数转换器电路，电压采样电路与升压整流单元电性连接，模数转换器电路与MCU电性连接。3.根据权利要求2所述的一种匝间测试仪充电模块，其特征在于，所述的调压控制单元包括：电压反馈电路、PI控制器和目标值给定电路，电压反馈电路的输入端和电压采样电路的输出端相连，电压反馈电路和目标值给定电路的输出端分别与PI控制器的输入端相连，目标值给定电路的输入端与MCU电性连接。4.根据权利要求3所述的一种匝间测试仪充电模块，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：王俊治，范宇，白洪超，
申请(专利权)人：青岛艾诺仪器有限公司，
类型：新型
国别省市：