專利名稱：大功率高頻變壓器測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)的檢測(cè)裝置，具體地說(shuō)間一種對(duì)大功率高頻變壓器進(jìn)行檢測(cè)的大功率高頻變壓器測(cè)試系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)水平的逐步提高，電力電子技術(shù)的發(fā)展， 傳統(tǒng)的工頻供電已經(jīng)無(wú)法滿足現(xiàn)階段的供電需求。傳統(tǒng)的工頻供電術(shù)采用半控型器件晶閥管控制，動(dòng)態(tài)響應(yīng)的速度慢，會(huì)產(chǎn)生大量的諧波污染，而且電源效率低，功率因素小，輸出電壓脈動(dòng)大，供電效率低，變壓器體積與重量大，原材料損耗大，這種供電方式越來(lái)越不滿足要求，將逐漸被新型的供電方式所取代。隨之取代它的是高頻供電方式，它能很好地改善上述缺點(diǎn)，提高電源效率，增大功率因素，實(shí)現(xiàn)節(jié)能，但高頻供電方式相對(duì)于工頻供電方式的系統(tǒng)復(fù)雜性也隨之增加。因此，高壓高頻大功率變壓器是高頻供電方式的關(guān)鍵部分，除了擔(dān)負(fù)著升壓、傳遞能量和安全隔離的重要作用之外，還直接影響到電路的運(yùn)行。因此，高壓高頻大功率變壓器的設(shè)計(jì)亦顯得尤為重要，與此同時(shí)，對(duì)高頻變壓器的生產(chǎn)試驗(yàn)也具有非常重要的意義。其中變壓器的損耗是變壓器的重要性能參數(shù)，一方面表示變壓器在運(yùn)行過(guò)程中的效率，另一方面表明變壓器在設(shè)計(jì)制造的性能是否滿足要求。變壓器空載損耗、負(fù)載損耗和短路阻抗測(cè)量、耐壓測(cè)試都是變壓器的例行試驗(yàn)。

發(fā)明內(nèi)容
為了能對(duì)大功率高頻變壓器進(jìn)行在線測(cè)試，本發(fā)明的目的是提供一種大功率高頻變壓器測(cè)試系統(tǒng)，在該測(cè)試系統(tǒng)中采用三相全橋不可控整流、高速IGBT逆變技術(shù)以及DSP全數(shù)字控制技術(shù)，電路簡(jiǎn)潔，穩(wěn)定可靠性強(qiáng)，對(duì)高頻變壓器的試驗(yàn)起到了很好的效果。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的
一種大功率高頻變壓器測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括三相調(diào)壓器、三相整流器、功率逆變器、驅(qū)動(dòng)電路、控制電路、空負(fù)載測(cè)試儀、溫度測(cè)試儀、示波器和霍爾元件，與三相市電連接的三相調(diào)壓器依次通過(guò)三相整流器、功率逆變器和霍爾元件與待測(cè)高頻變壓器連接；控制電路通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路與功率逆變器連接；在霍爾元件上設(shè)有示波器，空負(fù)載測(cè)試儀設(shè)置在霍爾元件與待測(cè)高頻變壓器之間；溫度測(cè)試儀設(shè)置在待測(cè)高頻變壓器上。本發(fā)明中，三相調(diào)壓器將三相市電經(jīng)過(guò)調(diào)壓后通過(guò)三相整流器整流濾波得到直流母線電壓；并通過(guò)功率逆變器得到高頻電壓?？刂齐娐凡捎没贒SP的全數(shù)字控制技術(shù)對(duì)功率逆變器的通斷進(jìn)行控制，使輸出端得到一系列幅值相等的脈沖，并對(duì)脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，改變功率逆變器輸出電壓的大小和輸出頻率。驅(qū)動(dòng)電路采用SCALE系列驅(qū)動(dòng)器，將0-3V的PWM數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)光耦隔離和放大得到驅(qū)動(dòng)IGBT柵極的0-15V的PWM信號(hào)，安全可靠的驅(qū)動(dòng)IGBT和MOSFET。功率逆變器選用IGBT并聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)開關(guān)管，使逆變的輸出電壓達(dá)到要求。三相整流器的三相全橋不可控整流電路不用中線，輸出電壓高，輸出紋波小，輸入諧波小，功率因數(shù)大，對(duì)電網(wǎng)的諧波污染少，整流濾波得到直流母線電壓。本發(fā)明是一種基于大功率高頻變壓器的測(cè)試平臺(tái)，本發(fā)明將三相市電經(jīng)過(guò)調(diào)壓器調(diào)壓，通過(guò)三相全橋不可控整流器，三相全波不可控整流電路不用中線，輸出電壓高，輸出紋波小，輸入諧波小，整流濾波得到直流母線電壓，然后再通過(guò)IGBT高頻逆變器得到高頻電壓(一般為5 50kHz)。輸入端采用三相全橋不控整流電路，功率因數(shù)大，對(duì)電網(wǎng)的諧波污染少，控制電路采用基于DSP的全數(shù)字控制技術(shù)，對(duì)逆變電路開關(guān)器件的通斷進(jìn)行控制，使輸出端得到一系列幅值相等的脈沖，所獲得的輸出平滑且低次諧波少，按一定的規(guī)則對(duì)脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，即可改變逆變電路輸出電壓的大小，也可以改變輸出頻率。該硬件控制電路簡(jiǎn)單，系統(tǒng)穩(wěn)定性可靠性強(qiáng)。驅(qū)動(dòng)電路采用SCALE系列驅(qū)動(dòng)器，將0-3V的PWM數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)光耦隔離和放大得到驅(qū)動(dòng)IGBT柵極的0-15V的PWM信號(hào)，能安全可靠的驅(qū)動(dòng)IGBT和MOSFET。逆變電路選用IGBT并聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)開關(guān)管，相對(duì)于傳統(tǒng)的MOSFET與晶體二極管的組合和電力晶體管，具有電壓控制特點(diǎn)和耐受高電壓高電流密度的能力，其允許的電 流密度甚至超過(guò)了電力晶體管，其中應(yīng)用零電壓關(guān)斷技術(shù)使用電容并聯(lián)IGBT，減小逆變模塊輸出電壓尖峰，降低損耗，使逆變的輸出電壓達(dá)到要求，對(duì)高頻變壓器進(jìn)行空載測(cè)試和負(fù)載測(cè)試，空載測(cè)試是將變壓器任一組線圈施加額定電壓，其它線圈開路的情況下，測(cè)量變壓器的空載損耗和空載電流；以驗(yàn)證變壓器鐵心的設(shè)計(jì)計(jì)算、工藝制造是否滿足技術(shù)條件和標(biāo)準(zhǔn)的要求，檢查變壓器鐵心是否存在缺陷，如局部過(guò)熱，局部絕緣不良等；負(fù)載測(cè)試是將變壓器的一組線圈短路，在另一線圈加上額定頻率的交流電壓使變壓器線圈內(nèi)的電流為額定值，測(cè)得短路損耗，所加的電壓為短路電壓，求得的阻抗為短路阻抗；計(jì)算和確定變壓器有無(wú)可能與其它變壓器并聯(lián)運(yùn)行；計(jì)算和試驗(yàn)變壓器短路時(shí)的熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定；計(jì)算變壓器的效率；計(jì)算變壓器二次側(cè)電壓由于負(fù)載改變而產(chǎn)生的變化。過(guò)程中用示波器記錄下輸入電壓和電流的瞬時(shí)值，以獲得某一磁密下負(fù)載的輸入功率。本發(fā)明采用的三相全橋不可控整流、高速IGBT逆變技術(shù)以及DSP全數(shù)字控制技術(shù)優(yōu)點(diǎn)十分突出，電路簡(jiǎn)潔，穩(wěn)定可靠性強(qiáng)，對(duì)高頻變壓器的試驗(yàn)起到了很好的效果。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，模塊清晰可靠，保證了檢測(cè)系統(tǒng)可控性強(qiáng)，穩(wěn)定，安全可靠。本發(fā)明適用于高頻變壓器測(cè)試中。


圖I是本發(fā)明的系統(tǒng)原理圖。
具體實(shí)施例方式一種本發(fā)明所述的大功率高頻變壓器測(cè)試系統(tǒng)，見圖1，該系統(tǒng)包括三相調(diào)壓器
I、三相整流器2、功率逆變器3、驅(qū)動(dòng)電路4、控制電路5、空負(fù)載測(cè)試儀6、溫度測(cè)試儀7、示波器8和霍爾元件9，與三相市電連接的三相調(diào)壓器I依次通過(guò)三相整流器2、功率逆變器3和霍爾元件9與待測(cè)高頻變壓器10連接；控制電路5通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路4與功率逆變器3連接；在霍爾元件9上設(shè)有示波器8，空負(fù)載測(cè)試儀6設(shè)置在霍爾元件9與待測(cè)高頻變壓器10之間；溫度測(cè)試儀7設(shè)置在待測(cè)高頻變壓器10上。三相調(diào)壓器將三相市電經(jīng)過(guò)調(diào)壓后通過(guò)三相整流器整流濾波得到直流母線電壓；并通過(guò)功率逆變器得到高頻電壓?？刂齐娐凡捎没贒SP的全數(shù)字控制技術(shù)對(duì)功率逆變器的通斷進(jìn)行控制，使輸出端得到一系列幅值相等的脈沖，并對(duì)脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，改變功率逆變器輸出電壓的大小和輸出頻率。驅(qū)動(dòng)電路采用SCALE系列驅(qū)動(dòng)器，將0-3V的PWM數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)光耦隔離和放大得到驅(qū)動(dòng)IGBT柵極的0-15V的PWM信號(hào)，安全可靠的驅(qū)動(dòng)IGBT和 MOSFETo功率逆變器選用IGBT并聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)開關(guān)管，使逆變的輸出電壓達(dá)到要求。三相整流器的三相全橋不可控整流電路不用中線，輸出電壓高，輸出紋波小，輸入諧波小，功率因數(shù)大，對(duì)電網(wǎng)的諧波污染少，整流濾波得到直流母線電壓。輸入三相市電，通過(guò)調(diào)整三相 調(diào)壓器，改變加在被測(cè)高頻變壓器上的方波電壓幅值。在不同輸入電壓下對(duì)霍爾元件的輸出進(jìn)行測(cè)量，記錄變壓器的輸入電壓，霍爾元件的輸出電壓，輸出電壓根據(jù)電流換算系數(shù)，計(jì)算變壓器的輸入電流得到。在測(cè)試過(guò)程中，對(duì)每一組數(shù)據(jù)都進(jìn)行錄波，以計(jì)算鐵芯損耗。將有關(guān)數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)得出通過(guò)鐵芯的磁密和電場(chǎng)強(qiáng)度。測(cè)得一組電壓電流的有效值，即可得到超微晶鐵芯的基本磁化曲線(B-H曲線)。用示波器記錄下輸入電壓和電流的瞬時(shí)值(至少一個(gè)周期的波形數(shù)據(jù))，以獲得某一磁密下負(fù)載的輸入功率。單位重量的超微晶鐵芯損耗等于鐵芯總損耗/鐵芯重量，鐵芯總損耗等于被測(cè)超微晶鐵芯的輸入功率減去銅耗。本發(fā)明電路簡(jiǎn)潔，穩(wěn)定可靠性強(qiáng)，對(duì)高頻變壓器的試驗(yàn)起到了很好的效果，適用于高頻變壓器測(cè)試中。
權(quán)利要求
1.一種大功率高頻變壓器測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括三相調(diào)壓器(I)、三相整流器(2)、功率逆變器(3)、驅(qū)動(dòng)電路(4)、控制電路(5)、空負(fù)載測(cè)試儀(6)、溫度測(cè)試儀(7)、示波器(8)和霍爾元件(9)，與三相市電連接的三相調(diào)壓器(I)依次通過(guò)三相整流器(2)、功率逆變器(3)和霍爾元件(9)與待測(cè)高頻變壓器(10)連接；控制電路(5)通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路(4)與功率逆變器(3)連接；在霍爾元件(9)上設(shè)有示波器(8)，空負(fù)載測(cè)試儀(6)設(shè)置在霍爾元件(9)與待測(cè)高頻變壓器(10)之間；溫度測(cè)試儀(7)設(shè)置在待測(cè)高頻變壓器(10)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大功率高頻變壓器測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于三相調(diào)壓器(I)將三相市電經(jīng)過(guò)調(diào)壓后通過(guò)三相整流器(2)整流濾波得到直流母線電壓；并通過(guò)功率逆變器(3)得到高頻電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大功率高頻變壓器測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于控制電路(5)采用基于DSP的全數(shù)字控制技術(shù)對(duì)功率逆變器(3)的通斷進(jìn)行控制，使輸出端得到一系列幅值相等的脈沖，并對(duì)脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，改變功率逆變器(3)輸出電壓的大小和輸出頻率。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大功率高頻變壓器測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于驅(qū)動(dòng)電路(4)采用SCALE系列驅(qū)動(dòng)器，將0-3V的PWM數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)光耦隔離和放大得到驅(qū)動(dòng)IGBT柵極的0-15V的PWM信號(hào)，安全可靠的驅(qū)動(dòng)IGBT和MOSFET。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大功率高頻變壓器測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于功率逆變器(3)選用IGBT并聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)開關(guān)管，使逆變的輸出電壓達(dá)到要求。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大功率高頻變壓器測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于三相整流器(2)的三相全橋不可控整流電路不用中線，輸出電壓高，輸出紋波小，輸入諧波小，功率因數(shù)大，對(duì)電網(wǎng)的諧波污染少，整流濾波得到直流母線電壓。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大功率高頻變壓器測(cè)試系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括三相調(diào)壓器、三相整流器、功率逆變器、驅(qū)動(dòng)電路、控制電路、空負(fù)載測(cè)試儀、溫度測(cè)試儀、示波器和霍爾元件，與三相市電連接的三相調(diào)壓器依次通過(guò)三相整流器、功率逆變器和霍爾元件與待測(cè)高頻變壓器連接；控制電路通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路與功率逆變器連接；在霍爾元件上設(shè)有示波器，空負(fù)載測(cè)試儀設(shè)置在霍爾元件與待測(cè)高頻變壓器之間；溫度測(cè)試儀設(shè)置在待測(cè)高頻變壓器上。本發(fā)明采用三相全橋不可控整流、高速IGBT逆變技術(shù)以及DSP全數(shù)字控制技術(shù)，電路簡(jiǎn)潔，穩(wěn)定可靠性強(qiáng)，對(duì)高頻變壓器的試驗(yàn)起到了很好的效果。
文檔編號(hào)G01R31/00GK102692577SQ201210210089
公開日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月25日
發(fā)明者曲晨曦, 曾慶軍, 陳 峰, 魯通 申請(qǐng)人:鎮(zhèn)江天力變壓器有限公司