【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力设备的绝缘状态检测，是一种能够提升超低频正弦高压发生器能力效率的装置。
技术介绍
1、近几年我国城市配电网建设蓬勃发展，电力电缆凭借其可靠性高、输送能力强、美观以及节约输电走廊等诸多优点正在逐渐取代架空线路成为城市配电网的主要构成部分。
2、为了检验电力电缆的绝缘状态，一般对电缆进行预防性试验，其包括耐压试验和非破坏性试验，耐压试验是一种破坏性试验，仅通过耐压试验一些潜在缺陷难以被发现，甚至耐压试验会使电缆绝缘受到损伤，因此时有发生在对电缆进行了耐压试验且通过检测并投入运行后仍然发生故障。非破坏性试验包括测量电缆的绝缘电阻等特征参量来判断电缆绝缘状态的诊断性试验和局部放电检测试验。根据国家电网公司企业标准《配电电缆线路试验规程》的要求，超低频正弦电压能够开展耐压试验、局部放电试验、介质损耗试验等，是一种具有开展多种绝缘性能的激励电压波形。现有的正弦超低频高压发生器，在90-180、270-360度的电压由峰值下降的过程中，通常都会引入一个可变放电电阻模块，确保电缆电容电压的下降不至于过缓而无法满足0.1-0.01hz的波形要求，其典型结构示意图如图2所示。这一放电电阻模块吸收的能量转化为焦耳热，降低了整个正弦超低频高压发生器的能量效率，且需要一个大功率的高压电阻。为此，需要研制一种具有能量回收功能的装置，作为正弦超低频高压发生器的一个功能单元来使用，提升发生器的整体能量效率。
3、本专利技术专利一种正弦超低频高压发生器的能量效率提升装置及方法，可将传统方法中以焦耳热耗散的功率以dc/dc
4、专利技术专利内容
5、本专利技术一种正弦超低频高压发生器的能量效率提升装置及方法，其特征在于：由mcu主控单元1、分压装置2、高压电子开关及其附属隔离供电和驱动电路模块3、脉冲变压器4、双向rcd吸收模块5、整流模块6、储能电容堆7、被测电缆试品8构成。mcu主控单元通过采集被测电缆两端的高压信号以内部存储的超低频正弦电压信号为参考，实时控制高压电子开关的通断；高压电子开关由大功率半导体器件，如i gbt或mosfet等，多级串联组成，采用隔离供电系统与光纤控制触发方式保证半导体器件的高压隔离；脉冲变压器将高压电子开关闭合放电产生的脉冲电流耦合至整流端，实现能量的转化；双向rcd吸收回路为脉冲变压器绕组提供续流通路，抑制开关关断瞬间所致的电压脉冲尖峰以保护变压器；整流模块将脉冲变压器耦合的电流脉冲整流经滤波电路对储能电容堆充电。该装置组成示意图1所示，图2为通用超低频正弦电压发生器组成示意图。
6、根据权利要求1所述的一种正弦超低频高压发生器的能量效率提升装置及方法，其特征在于所述mcu主控单元1，可采用fpga作为主控。mcu主控单元通过采集被测电缆两端的高压信号以内部存储的超低频正弦电压信号为参考，实时控制高压电子开关的通断，通过电光转换模块hfbr2512与光纤连接高压电子开关的光纤接收器hfbr2522，实现控制信号的隔离传递。典型电压及放电脉冲电流示意图如图8所示。
7、根据权利要求1所述的一种正弦超低频高压发生器的能量效率提升装置及方法，其特征在于所述分压装置2，该装置采用电阻分压系统或者阻容分压系统，分压比为5000:1，实现高压信号的采集，作为mcu的电压反馈信号输入。
8、根据权利要求1所述的一种正弦超低频高压发生器的能量效率提升装置及方法，其特征在于所述高压电子开关及其附属隔离供电和驱动电路模块3,主要包括大功率半导体器件如i gbt、栅极驱动电路、基于高频逆变的隔离供电系统。高压电子开关由多个型号为ixbx50n360hv的i gbt串联构成，如图4所示；栅极驱动电路以驱动芯片ucc5390为核心，采用其使用手册中的典型应用电路，采用+15v、-8v为驱动侧双极性输入供电；隔离供电采用基于全桥逆变的高频隔离供电方式，二次绕组侧电压经全桥整流后峰值不应低于18v，后接qa04隔离电源模块产生+15v、-8v为驱动侧双极性输入供电，其原理示意图如图5所示。
9、根据权利要求1所述的一种正弦超低频高压发生器的能量效率提升装置及方法，其特征在于脉冲变压器4。与高压电子开关一侧相连的绕组耐压水平应达超低频正弦电压的最高输出电压即如若超低频电压发生器的最高输出电压水平达30kv，该绕组电压耐压水平亦应达30kv。高频变压器变比为1:100。
10、根据权利要求1所述的一种正弦超低频高压发生器的能量效率提升装置及方法，其特征在于双向rcd吸收模块6，具有双向脉冲吸收功能，采用带有反并联二极管的i gbt实现，分别控制其在超低频正弦电压第二、第四象限导通为高频变压器绕组提供续流通路，如图7所示。该模块耐压水平应与高频变压器二次侧高压绕组保持一致。
11、根据权利要求1所述的一种正弦超低频高压发生器的能量效率提升装置及方法，其特征在于所述整流模块6，采用全桥整流模式，实现能量高效转化。耐压水平应至少为500v，最大通流能力至少为60a。其后接入由功率电感及陶瓷电容组成的一阶滤波电路，如图8所示。
12、根据权利要求1所述的一种正弦超低频高压发生器的能量效率提升装置及方法，其特征在于所述模储能电容堆7，由多组大容量电解电容器(400v/15mf)并联构成，完成能量储存，其输出可接入超低频正弦发生器功率输入接口，实现能量的再次转化。
13、采用该设计后，本专利技术至少具有如下优点：
14、本专利技术一种正弦超低频高压发生器的能量效率提升装置及方法，采用dc/dc变换技术实现能量的有效回收利用，有效提升了发生器的能量效率。
15、本专利技术一种正弦超低频高压发生器的能量效率提升装置及方法所设计的双向rcd吸收模块，具有能够有效抑制开关通断所致的电压尖峰，保障了该装置的可靠安全运行。
16、本专利技术一种正弦超低频高压发生器的能量效率提升装置及方法理论上无最大负载能力限制，解决了传统超低频正弦放电模块参数无法满足大负载放电速度的问题。
17、本专利技术一种正弦超低频高压发生器的能量效率提升装置及方法，能够以功能附件的方式直接与现有正弦超低频电压发生器配合，对电缆绝缘状态进行全面且可靠的检测，具有重要的实用价值。
技术实现思路
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.本专利技术一种正弦超低频高压发生器的能量效率提升装置及方法，其特征在于：由MCU主控单元1、分压装置2、高压电子开关及其附属隔离供电和驱动电路模块3、脉冲变压器4、双向RCD吸收模块5、整流模块6、储能电容堆7、被测电缆试品8构成。MCU主控单元通过采集被测电缆两端的高压信号以内部存储的超低频正弦电压信号为参考，实时控制高压电子开关的通断；高压电子开关由大功率半导体器件，如IGBT或MOSFET等，多级串联组成，采用隔离供电系统与光纤控制触发方式保证半导体器件的高压隔离；脉冲变压器将高压电子开关闭合放电产生的脉冲电流耦合至整流端，实现能量的转化；双向RCD吸收回路为脉冲变压器绕组提供续流通路，抑制开关关断瞬间所致的电压脉冲尖峰以保护变压器；整流模块将脉冲变压器耦合的电流脉冲整流经滤波电路对储能电容堆充电。
2.根据权利要求1所述的一种正弦超低频高压发生器的能量效率提升装置及方法，其特征在于所述MCU主控单元1。MCU主控单元通过采集被测电缆两端的高压信号以内部存储的超低频正弦电压信号为参考，实时控制高压电子开关的通断，通过电光转换模块与光纤连接高压电子开关的光纤接
3.根据权利要求1所述的一种正弦超低频高压发生器的能量效率提升装置及方法，其特征在于所述分压装置2，该装置采用电阻分压系统或者阻容分压系统，实现高压信号的采集，作为MCU的电压反馈信号输入。
4.根据权利要求1所述的一种正弦超低频高压发生器的能量效率提升装置及方法，其特征在于所述高压电子开关及其附属隔离供电和驱动电路模块3,主要包括大功率半导体器件，如IGBT、MOSFET等、栅极驱动电路、基于高频逆变的隔离供电系统。
5.根据权利要求1所述的一种正弦超低频高压发生器的能量效率提升装置及方法，其特征在于脉冲变压器4。与高压电子开关一侧相连的绕组耐压水平应达超低频正弦电压的最高输出电压。
6.根据权利要求1所述的一种正弦超低频高压发生器的能量效率提升装置及方法，其特征在于双向RCD吸收模块5，具有双向脉冲吸收功能，采用带有反并联二极管的IGBT实现，分别控制其在超低频正弦电压第二、第四象限导通为高频变压器绕组提供续流通路。
7.根据权利要求1所述的一种正弦超低频高压发生器的能量效率提升装置及方法，其特征在于所述整流模块6，采用全桥整流模式，实现能量高效转化。
8.根据权利要求1所述的一种正弦超低频高压发生器的能量效率提升装置及方法，其特征在于所述模储能电容堆7，由多组大容量电解电容串并联构成，完成能量储存，其输出可接入超低频正弦发生器功率输入接口，实现能量的再次转化。
...【技术特征摘要】
1.本发明一种正弦超低频高压发生器的能量效率提升装置及方法，其特征在于：由mcu主控单元1、分压装置2、高压电子开关及其附属隔离供电和驱动电路模块3、脉冲变压器4、双向rcd吸收模块5、整流模块6、储能电容堆7、被测电缆试品8构成。mcu主控单元通过采集被测电缆两端的高压信号以内部存储的超低频正弦电压信号为参考，实时控制高压电子开关的通断；高压电子开关由大功率半导体器件，如igbt或mosfet等，多级串联组成，采用隔离供电系统与光纤控制触发方式保证半导体器件的高压隔离；脉冲变压器将高压电子开关闭合放电产生的脉冲电流耦合至整流端，实现能量的转化；双向rcd吸收回路为脉冲变压器绕组提供续流通路，抑制开关关断瞬间所致的电压脉冲尖峰以保护变压器；整流模块将脉冲变压器耦合的电流脉冲整流经滤波电路对储能电容堆充电。
2.根据权利要求1所述的一种正弦超低频高压发生器的能量效率提升装置及方法，其特征在于所述mcu主控单元1。mcu主控单元通过采集被测电缆两端的高压信号以内部存储的超低频正弦电压信号为参考，实时控制高压电子开关的通断，通过电光转换模块与光纤连接高压电子开关的光纤接收器。
3.根据权利要求1所述的一种正弦超低频高压发生器的能量效率提升装置及方法，其特征在于所述分压装置2，该装置采用电阻分压...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋玲，朱广秀源，孙德志，王生杰，陈俊德，张毅涛，董生成，马旭东，刘高飞，刘敬之，王理丽，张成磊，杨韬辉，王利，
申请(专利权)人：国网青海省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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