專利名稱：等脈寬pwm控制的調(diào)頻式串聯(lián)諧振耐壓檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高壓交聯(lián)電纜的耐壓檢測裝置。
背景技術(shù)：
隨著科技進(jìn)步、電力事業(yè)的快速發(fā)展，特別是近幾年來城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)和改造工作的不斷深入，高壓交聯(lián)電纜得到廣泛應(yīng)用，并且電纜的容量和長度不斷增加。交聯(lián)電纜全稱即為交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜，其電氣性能和耐熱性能都很好，結(jié)構(gòu)輕便，容易彎曲、附件接頭制作簡單，安裝敷設(shè)方便，因此受到廣泛應(yīng)用，成為輸配電工程中高壓電纜的首選品種。高壓電纜在工程現(xiàn)場敷設(shè)完成后，必須在運(yùn)行前進(jìn)行耐壓檢測，檢測的目的是檢查電纜的敷設(shè)、附件的安裝是否正確及電纜在運(yùn)輸、搬運(yùn)、存放、敷設(shè)和回填的過程中，是否有受到意外損害。傳統(tǒng)的高壓電纜耐壓檢測主要有直流耐壓檢測方法、超低頻(0. IHz)交流耐壓檢測方法、工頻串聯(lián)諧振耐壓檢測方法等。目前廣泛應(yīng)用的是工頻串聯(lián)諧振耐壓檢測方法，其原理如圖1所示，圖中Tl為調(diào)壓器，T2為升壓變壓器，被測試的電纜相當(dāng)于電容負(fù)載Cz，與諧振電抗器L組成一個LC串聯(lián)電路，通過調(diào)整電感L的值使電路工作在諧振狀態(tài)，這樣在電容G上可以達(dá)到很高的諧振電壓，來實(shí)現(xiàn)耐壓檢測。這種方法電源頻率固定，通過調(diào)節(jié) Tl的輸出電壓來改變加在LC回路的電壓，裝置使用的是工頻變壓器，體積、重量較大，當(dāng)電纜的長度變化時，相當(dāng)于&值變化，通過機(jī)械裝置調(diào)節(jié)諧振電抗器勵磁回路中的氣隙來改
變電感值，從而調(diào)節(jié)諧振頻率，電感值的調(diào)解有一定的范圍，因此測試的電纜長度變化范圍就有限，而工程現(xiàn)場電纜從幾十米到幾十千米都有可能，電纜的長度變化范圍較大，因此工頻串聯(lián)諧振檢測設(shè)備很難滿足實(shí)際耐壓檢測的要求，如果要增加測試范圍，諧振電抗器就必須做的較大，提供大的電感變化范圍，這就增加的裝置的體積。同時，當(dāng)電纜較長時， 設(shè)備要提供較大的容量，這時整個裝置體積、重量很大，顯得極為笨重，搬運(yùn)困難，不適合在工程現(xiàn)場使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決以上問題而提供一種小型化、智能化的高壓交聯(lián)電纜用等脈寬PWM控制的調(diào)頻式串聯(lián)諧振耐壓檢測裝置，這樣可以大大減輕實(shí)驗(yàn)人員的工作強(qiáng)度，提高工作效率。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣得以實(shí)現(xiàn)的一種等脈寬PWM控制的調(diào)頻式串聯(lián)諧振耐壓檢測裝置，包括工頻電源2、與被測試的高壓交聯(lián)電纜組成LCx串聯(lián)電路8的的電感L ；其特點(diǎn)是它包括將工頻電源采用單相橋式整流電容濾波輸出的不控整流電路3、將不控整流電路輸出的直流電逆變成高頻交流電的高頻逆變電路4、將高頻逆變電路的高頻交流電升壓的高頻升壓變壓器5、將升壓后的高頻交流電進(jìn)行整流的高頻整流電路6、將高頻整流電路輸出的高壓直流電逆變成頻率在20Hz-300Hz范圍內(nèi)可調(diào)的高壓交流電源給LCx串聯(lián)電路供電的低頻逆變電路7、由德州儀器公司的TMS320F2812芯片構(gòu)成的控制電路1、將高
3頻整流電路6的電壓檢測信號及電流檢測信號反饋給控制電路1的高頻檢測電路12、將低頻逆變電路7的電壓檢測信號及電流檢測信號反饋給控制電路1的低頻檢測電路13、由控制電路1控制的調(diào)節(jié)高頻逆變電路4頻率的高頻驅(qū)動電路9、由控制電路1控制的調(diào)節(jié)低頻逆變電路7頻率的低頻驅(qū)動電路10。本發(fā)明可靠性高由于系統(tǒng)輸出為高電壓，對于可靠性要求非常高，因此在電源設(shè)計，驅(qū)動電路設(shè)計以及控制邏輯設(shè)計上均經(jīng)過特別設(shè)計。具有多重保護(hù)在高壓側(cè)和低壓側(cè)均設(shè)置了過壓過流保護(hù)措施，同時采用帶有過流、過熱和過壓保護(hù)的集成驅(qū)動芯片，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。頻率能自動跟蹤系統(tǒng)首先自動尋找測試回路的最佳諧振頻率點(diǎn)，然后通過調(diào)節(jié)PWM控制調(diào)節(jié)輸出電壓滿足耐壓檢測要求，根據(jù)給定值實(shí)現(xiàn)電壓、頻率的自動調(diào)節(jié)。目前市面上調(diào)頻諧振耐壓裝置大多采用SPWM控制，本發(fā)明采用PWM控制技術(shù)，同樣使加在電纜上的電壓為正弦波，控制方式相對簡單可靠。采用基于DSP芯片的智能數(shù)字控制系統(tǒng)，控制精度高。本發(fā)明是通過串聯(lián)諧振原理獲得高壓，當(dāng)電路處在諧振狀態(tài)下運(yùn)行時，高壓交聯(lián)電纜中絕緣比較薄弱的地方被擊穿后，電路會立即脫諧，電路中電流反而會下降， 因此，不存在電纜擊穿后流過短路大電流燒傷故障點(diǎn)的隱患。


圖1是現(xiàn)有的工頻串聯(lián)諧振耐壓檢測原理圖。圖2是本發(fā)明的電路原理方框圖。圖中1-控制電路；2-工頻電源；3-不控整流電路；4-高頻逆變電路；5-高頻升壓變壓器；6-高頻整流電路；7-低頻逆變電路；8-LCx串聯(lián)電路；9-高頻驅(qū)動電路；10-低頻驅(qū)動電路；Il-LED顯示電路；12-高頻檢測電路；13-低頻檢測電路；電壓檢測信號； b-電流檢測信號。
具體實(shí)施例方式從圖2可見，為了使用方便，工頻電源2選擇220V的單相交流電；不控整流電路3 采用單相橋式結(jié)構(gòu)，輸出加電容濾波；高頻逆變電路4把直流電逆變成高頻交流電，通過高頻升壓變壓器5升壓，然后通過高頻整流電路6得到直流電壓，再經(jīng)過低頻逆變電路7得到頻率在20Hz-300Hz范圍內(nèi)可調(diào)的高壓交流電源，低頻逆變電路7的輸出電壓加在由被試高
壓交聯(lián)電纜的電容和電抗器L組成的LCx串聯(lián)電路8上，不同長度的電纜相當(dāng)于被測試高壓交聯(lián)電纜的電容Qr不同，通過調(diào)節(jié)低頻逆變電路7的輸出電壓頻本Λ令其等于由電感L和電容Cz組成的串聯(lián)電路的諧振頻率/ = 1/2^%^ ,并且讓諧振回路穩(wěn)定工作在諧
振狀態(tài)下，這樣就可以在被測試的高壓交聯(lián)電纜上產(chǎn)生幅值為輸入電壓Q (諧振回路的
品質(zhì)因數(shù))倍的高電壓，通過選取合適的變壓器變比和Q值，就可以得到耐壓試驗(yàn)所需要的電壓值。高頻檢測電路12將高頻整流電路6的電壓檢測信號、電流檢測信號反饋給控制電路1，低頻檢測電路13將低頻逆變電路7的電壓檢測信號、電流檢測信號反饋給控制電路1 ；控制電路1產(chǎn)生兩路控制信號，分別通過高頻驅(qū)動電路9和低頻驅(qū)動電路10控制高頻逆變電路4和低頻逆變電路7工作，調(diào)節(jié)輸出交流電的頻率。LCx串聯(lián)電路8中的電感L采用積木式結(jié)構(gòu)，不采用機(jī)械裝置調(diào)節(jié)電感值，電感由3個電感值相等的單元Li、L2、L3組成，當(dāng)只使用小電感時，使用三個單元中的任何一個都可以，要增加電感值就把兩個或三個串聯(lián)起來，也可以把電感單元并聯(lián)起來得到較小的電感值，這樣電感的變化范圍就擴(kuò)大了， 這種調(diào)節(jié)方式得到的電感值不連續(xù)變化，可以通過調(diào)節(jié)電源頻率來補(bǔ)償電感值的不連續(xù)性引起的諧振頻率不連續(xù)變化的問題，即這種裝置可以通過調(diào)節(jié)電源頻率和調(diào)節(jié)電感值來實(shí)
現(xiàn)LC電路串聯(lián)諧振，相對于工頻串聯(lián)諧振只靠調(diào)節(jié)電感值達(dá)到諧振的方式，Cx的值變化
范圍較寬，即可以測試長度變化范圍較大的電纜?？刂齐娐?采用德州儀器TI公司的TMS320F2812芯片為基礎(chǔ)構(gòu)成，能很好的實(shí)現(xiàn)調(diào)頻、調(diào)壓和保護(hù)的功能，中頻逆變電路輸出電壓的頻率精度達(dá)到0. 01Hz?？刂葡到y(tǒng)設(shè)計成具有諧振頻率自動跟蹤功能，測試不同長度的電纜時，LC電路的諧振頻率是不同的，控制系統(tǒng)可以自動尋找LC串聯(lián)電路的最佳諧振點(diǎn)對應(yīng)的頻率，從而確定低頻逆變器的輸出電壓頻率，使LC電路穩(wěn)定工作在串聯(lián)諧振狀態(tài)。本發(fā)明輸出電壓波形畸變率很小，檢測中出現(xiàn)閃絡(luò)或擊穿時，短路電流不上升反而下降，是傳統(tǒng)的耐壓檢測閃絡(luò)或擊穿后短路電流幾百分之一，可以有效地防止閃絡(luò)處和擊穿處損傷，系統(tǒng)重量輕、體積小，使用輕便，操作簡單，適合工程現(xiàn)場使用。本發(fā)明采用這種技術(shù)研制出的一種基于等脈寬PWM控制的調(diào)頻式串聯(lián)諧振交聯(lián)電纜耐壓裝置可對500kV 及500kV以下電壓等級的交聯(lián)電纜進(jìn)行耐壓檢測，電纜長度從10 至10A 均可安全可靠的進(jìn)行檢測。
權(quán)利要求
1. 一種等脈寬PWM控制的調(diào)頻式串聯(lián)諧振耐壓檢測裝置，包括工頻電源(2)、與被測試的高壓交聯(lián)電纜組成LCx串聯(lián)電路(8)的的電感(L)；其特征在于它包括將工頻電源采用單相橋式整流電容濾波輸出的不控整流電路(3)、將不控整流電路輸出的直流電逆變成高頻交流電的高頻逆變電路(4)、將高頻逆變電路的高頻交流電升壓的高頻升壓變壓器(5)、 將升壓后的高頻交流電進(jìn)行整流的高頻整流電路(6)、將高頻整流電路輸出的高壓直流電逆變成頻率在20Hz-300Hz范圍內(nèi)可調(diào)的高壓交流電源給LCx串聯(lián)電路供電的低頻逆變電路(7)、由德州儀器公司的TMS320M812芯片構(gòu)成的控制電路(1)、將高頻整流電路的電壓檢測信號及電流檢測信號反饋給控制電路的高頻檢測電路(1 、將低頻逆變電路的電壓檢測信號及電流檢測信號反饋給控制電路的低頻檢測電路(1 、由控制電路控制的調(diào)節(jié)高頻逆變電路頻率的高頻驅(qū)動電路(9)、由控制電路控制的調(diào)節(jié)低頻逆變電路頻率的低頻驅(qū)動電路(10)。
全文摘要
一種等脈寬PWM控制的調(diào)頻式串聯(lián)諧振耐壓檢測裝置，包括工頻電源2、LCx串聯(lián)電路8、還包括不控整流電路3、高頻逆變電路4、高頻升壓變壓器5、高頻整流電路6、低頻逆變電路7、控制電路1、高頻檢測電路12、低頻檢測電路13、高頻驅(qū)動電路9、低頻驅(qū)動電路10。本發(fā)明輸出電壓波形畸變率很小，檢測中出現(xiàn)閃絡(luò)或擊穿時，短路電流是傳統(tǒng)的耐壓檢測閃絡(luò)或擊穿后短路電流幾百分之一，可以有效地防止閃絡(luò)處和擊穿處損傷，系統(tǒng)重量輕、體積小，使用輕便，操作簡單，適合工程現(xiàn)場使用。本發(fā)明可對500kV及500kV以下電壓等級的交聯(lián)電纜進(jìn)行耐壓檢測，電纜長度從至均可安全可靠的進(jìn)行檢測。
文檔編號G01R31/12GK102243288SQ20111010650
公開日2011年11月16日 申請日期2011年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月27日
發(fā)明者丁鑫龍, 馮德仁, 趙衛(wèi)東 申請人:丁鑫龍