HDZG智能直流高壓發(fā)生器工作原理
采用30—50kHz智能倍壓電路，率先應(yīng)用新PUM脈寬調(diào)制技術(shù)和大功率IGBT器件，并根據(jù)電磁兼容性理論，采用特殊屏蔽、隔離和接地等措施使直
采用30—50kHz智能倍壓電路，率先應(yīng)用新PUM脈寬調(diào)制技術(shù)和大功率IGBT器件，并根據(jù)電磁兼容性理論，采用特殊屏蔽、隔離和接地等措施使直流高壓發(fā)生器實(shí)現(xiàn)了高品質(zhì)，能承受額定電壓放電而不損壞機(jī)器直流高壓發(fā)生器廣`泛應(yīng)用于高壓電氣設(shè)備的直流耐壓和泄漏電流試驗(yàn),如避雷器、電力電纜、變壓器繞組及發(fā)電機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。此外還大量應(yīng)用于醫(yī)用器械、離子加速器等領(lǐng)域。早期的直流高壓發(fā)生器使用的是簡(jiǎn)單的工頻倍壓整流技術(shù),目前使用的是中頻逆變技術(shù),但是很多都未使用單片機(jī)控制,儀器功能簡(jiǎn)單,控制靈活性差。而且在需要精密測(cè)髦試品泄漏電流時(shí),需要使用外置的微安表,安裝在倍壓筒的高壓輸出端,距離比較遠(yuǎn)時(shí),在讀數(shù)和觀察仁很不方便。而在做絕緣試驗(yàn)的時(shí)候,泄漏電流是關(guān)鍵參數(shù),測(cè)量上的不方便,直接導(dǎo)致了使用者的使用困難。
介紹的直流高壓發(fā)生器,。該單片機(jī)功能強(qiáng)大,擴(kuò)展性好。通過(guò)精心設(shè)計(jì)應(yīng)用電路,使用脈寬調(diào)制調(diào)壓技術(shù)中頻逆變技術(shù),儀器實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化的電壓調(diào)節(jié)輸出,良好的人機(jī)設(shè)置操作,PWM調(diào)制控制,過(guò)流保護(hù),通信打印功能等。特別是紅外式的泄漏電流測(cè)量,大大改進(jìn)了當(dāng)前的測(cè)量方式,使用者不需要再用微安表,可在控制面板上直接讀數(shù)。整機(jī)性能達(dá)到額定功率400w,輸出直流電壓從零起調(diào),最高200kV,電流2mA,脈動(dòng)系數(shù)小于1%泄漏電流是通過(guò)在輸出端設(shè)置電流信號(hào)采樣板,然后通過(guò)紅外數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞綄⑿孤╇娏餍盘?hào)傳送到主機(jī),實(shí)現(xiàn)了精確的電流測(cè)量又解決了信號(hào)讀取問(wèn)題。在電壓控制方式上,該設(shè)計(jì)采用了大回路電壓反饋控制,由單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制算法,由于C8051印巧單片機(jī)片內(nèi)資源豐富,而且芯片工作頻率高達(dá)25MzH,完全可以滿足控制的實(shí)時(shí)性需要,保證了設(shè)計(jì)的成功實(shí)現(xiàn)。
分體機(jī)型
| 規(guī)格技術(shù)參數(shù) | 200/2 | 200/5 | 250/3 | 300/2 | 300/5 | 400/3 | 400/5 | 其它等級(jí) |
| 額定電壓（kV） | 200 | 200 | 250 | 300 | 300 | 400 | 400 | 500～1000kV等合同定 做 |
| 額定電流（mA） | 2 | 5 | 3 | 2 | 5 | 3 | 5 | |
| 額定功率（W） | 400 | 1000 | 750 | 600 | 1500 | 1200 | 2000 | |
| 機(jī)箱重量（kg） | 4.5 | 4.5 | 4.5 | 5.5 | 5.5 | 5.5 | 5.8 | |
| 倍壓重量（kg） | 7.9 | 8.3 | 9 | 11 | 11.5 | 38 | 45 | |
| 倍壓高度（mm） | 965 | 965 | 1030 | 1250 | 1250 | 1900 | 1900 | |
| 電壓測(cè)量精度 | 數(shù)顯表±（1.0%讀數(shù)±2個(gè)字） | |||||||
| 電流測(cè)量精度 | 數(shù)顯表±（1.0%讀數(shù)±2個(gè)字） | |||||||
| 波紋系數(shù) | ≤1% | |||||||
| 電壓穩(wěn)定度 | 隨機(jī)波動(dòng)，電源電壓變化±10%時(shí)≤1% | |||||||
| 過(guò)載能力 | 空載電壓可超出額定電壓10%使用十分鐘充電電流為1.5倍額定電流 | |||||||
| 電源 | 單相交流50Hz 220V±10% | |||||||
| 工作方式 | 間斷使用 | |||||||
| 一次連續(xù)時(shí)間為30分鐘 | ||||||||
| 工作環(huán)境 | 溫度：-10～40℃ | |||||||
| 相對(duì)濕度：室溫為25℃時(shí)不大于85%（無(wú)凝露） | ||||||||
| 海拔高度：1500米以下 | ||||||||
| 帶 電 容負(fù)荷能力 | 被試品電容量無(wú)限制 | |||||||
| 可用1.5倍的額定電流充電 | ||||||||
| 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) | 環(huán)氧玻璃鋼電氣絕緣倍壓筒 | |||||||
| 空氣絕緣、無(wú)泄漏之慮 | ||||||||
| 操作箱特點(diǎn) | 高精度0.75UDC1mA單觸按鈕（精度≤1.0%）適合氧化鋅避雷器試驗(yàn) | |||||||
| 過(guò)壓保護(hù)采用撥置，一目了然 | ||||||||
| 控制箱小，方便現(xiàn)場(chǎng) |
注：因產(chǎn)品不斷更新
系統(tǒng)原理及框圖
該機(jī)系統(tǒng)原理圖如圖1所示,工頻電源電壓220V經(jīng)過(guò)整流濾波后,變成3o0V的直流電壓,輸人脈寬調(diào)制環(huán)節(jié),通過(guò)單片機(jī)8051印巧的控制實(shí)現(xiàn)Ac/Dc變換,輸出。一巧ov直流可調(diào)電壓信號(hào),中頻全橋逆變環(huán)節(jié),采用IGBT,將直流電壓逆變成80kHz交流電壓,通過(guò)中頻變壓器實(shí)現(xiàn)升壓,電壓達(dá)到巧kv左右,通過(guò)多級(jí)硅堆倍壓整流電路,將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成直流O一200kV輸出高壓輸出端的
關(guān)鍵硬件電路設(shè)計(jì)
脈寬調(diào)制電壓調(diào)節(jié)
這部分電路設(shè)計(jì)采用了半橋隔離變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),具體電路實(shí)現(xiàn)見(jiàn)圖2。PWM控制芯片選用3525A電壓型芯片,該芯片控制方式簡(jiǎn)單,可直接驅(qū)動(dòng)MOSFET,控制和保護(hù)功能齊全,非常適用開關(guān)電源。開關(guān)管選用了功率MOSFET,功率MosFET具有驅(qū)動(dòng)功率小,工作速度快,無(wú)二次擊穿問(wèn)題,安全區(qū)寬等優(yōu)點(diǎn)。控制方式是脈寬調(diào)制,頻率采用80kHz。通過(guò)單片機(jī)8片內(nèi)的D/A轉(zhuǎn)換器輸出給定電壓信號(hào)至3525A的誤差比較器的正輸人端,通過(guò)光禍反饋回來(lái)的輸出電壓信號(hào)輸人比較器的負(fù)輸入端,當(dāng)反饋電壓信號(hào)低于給定電壓信號(hào)時(shí),內(nèi)部邏輯電路動(dòng)作,輸出驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào),隨著誤差電壓的增大,脈寬變大,使得
導(dǎo)通時(shí)間加大，輸出電壓升高，反饋電壓跟隨升高，誤差電壓減小，達(dá)到輸出電壓等于給定值。驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)為二路分別驅(qū)動(dòng)2個(gè)MOSFET，每路占空比調(diào)整最高可達(dá)50%左右，二路并用則可達(dá)到約100%，充分利用了A的驅(qū)動(dòng)能力，加大了電壓調(diào)節(jié)范圍。
