智能型高压变频串联谐振交流耐压试验电源

发布日期：2018-05-09 00:00 来源：点击：

成果简介：
智能型高压变频串联谐振交流耐压试验电源，已在宁夏银河伟业有限公司调试使用。
本成果已授权实用新型zhuanli一项“高压变频串联谐振试验电源ZL2012206894930”，同时，已发表论文两篇，其中一篇EI检索（“智能型高压变频串联谐振试验电源设计，EI：20134216860410”、“智能型串联谐振试验电源电压及频率的研究”），目前一篇论文已被高电压技术杂志（EI源刊）录用（“一种调频式串联谐振试验电源数字控制器设计”）。
成果内容提要：
主要观点：
本成果研究了一种智能型高压变频串联谐振交流耐压试验电源。智能型串联谐振试验电源是电力设施进行耐压试验必不可少的检验设备，通过对电力设备进行耐压试验，可以确定设备内部的清洁度及绝缘是否达到规定要求，用来检验设备的制造及性能良好与否，确保设备安全可靠运行，智能型串联谐振试验电源采用变频变压的方法来使试验回路谐振实现二次升压，是电气设备进行耐压试验不可缺少的检测设备。以往进行的工频交流试验实验装置主要是高压试验变压器和电力变压器，电源容量大、试验装置笨重，不能自动调频、调压，难以适应当今大电网、高电压、高自动化的发展趋势。与传统的调频式谐振高压试验电源相比，本研究作品嵌入新型智能调频、调压算法，利用大功率开关器件绝缘栅双极晶体管（IGBT）代替以往的模拟器件逆变产生高压试验所需的交流电压，同时利用LC串联谐振原理使在测试品上产生电路品质因数Q（一般处于50~100之间）倍的高压。该装置体积小、重量轻，现场操作简单方便，并且可以有效的保护实验装置以及测试品。本装置的主要功能如下：
1.交流耐压
本装置利用高压回路中电抗与容型试品发生串联谐振产生高压，检测测试品的绝缘程度。实验过程可采用手动与自动方式实现，所产生的高压可根据测试品的电压等级进行调整，范围广，可靠性高，稳定性好。谐振频率范围可达30~300Hz，接近于工频耐压试验。
2.报警、保护功能
本装置具有智能的保护和报警功能。测试品在进行耐压试验过程中，若被击穿，装置具有自动判断、报警、保护、切除试验回路电源，同时会在人机交互界面上显示故障信息。当超过设定的试验电压时，也会有相应的保护动作，具有完善的报警功能。
3.存储打印功能
除以上功能外，本装置还具备存储和打印功能。在测试品进行交流耐压过程中，能够记录并存储耐压过程中的电压值以及试验结果，可以通过打印机将试验过程电压值和试验结果打印，方便日后查询。
创新点：
1、利用高压回路中电抗与容型试品发生串联谐振产生高压，减少电源输入容量。
2、装置具有全自动功能，操作方便，体积小，便于携带。
3、控制电路采用双处理器结构，充分利用DSP芯片高效的数据处理能力，对数据实时采样、运算及对电压实时调节控制；采用STM32控制人机交互界面，操作方便，显示直观。
4、采用基于负载电流前馈的滤波电容电压外环电感电流内环的双环控制系统，使得在扫频过程中电压幅值稳定，具有良好的正弦化波形。
5、采用单极性倍频调制算法，使得滤波器的设计比较方便，输出电压波形良好。
实践意义：
近年来人民的生活水平不断提高，用电需求量的不断增大，导致电力设备要承受高工作电压、电流的频繁作用，致使电力设备运行发生的事故中有很大一部分是绝缘故障。因此电力设备在挂网运行前一定用经过严格的绝缘性能检测。任何电力故障或事故的发生都将影响到电力系统的正常运行和电力用户的正常生产和生活，将会给国民经济造成重大损失，带来不良社会影响。国内诸多大学及科研所投入了大量的力量进行研究和开发，均已研制出实际的装置并投入运行。但是，由于技术还不够完善，以及其他方面的原因，早期已实际投运的系统运行效果并不理想，巨大的市场正急切呼唤新一代产品的问世。
本成果研发的智能型高压变频串联谐振交流耐压试验电源，具有全自动功能，操作方便，体积小，便于携带；硬件上采用双处理器结构，充分利用DSP芯片高效的数据处理能力，对数据实时采样、运算及对电压实时调节控制；采用STM32控制人机交互界面，操作方便，显示直观；软件上采用基于负载电流前馈的滤波电容电压外环电感电流内环的双环控制系统单极性倍频调制算法，使得在扫频过程中电压幅值稳定，具有良好的正弦化波形。
另外，陕西是西部地区的桥头堡，科技和教育水平居全国先进，然而由于种种原因经济仍处于欠发达水平。在国家西部大开发战略的推动下，陕西正在实施“科技兴陕”的战略，科技含量极高的本项目将积极推动这一战略的实施，为陕西经济和社会发展做出贡献。同时，本成果的实施对目前我国西部大开发“以科技带动经济发展”的战略也有具有重要意义，对促进陕西及西部地区经济的发展具有显著的社会效益。

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