電力振蕩波發生器的制造方法
【專利摘要】一種電力振蕩波發生器，包括：調節式直流電源、第一開關器件、第二開關器件、諧振電感、被測試電力設備，調節式直流電源正極側、第一開關器件、諧振電感、被測試電力設備依次串聯連接，且被測試電力設備另一側和調節式直流電源負極側接地，第二開關器件與諧振電感、被測試電力設備的串聯電路并聯連接。該變換器采用串聯諧振軟開關技術、不需要采用固態高壓開關，對于被測試電力設備，克服現有技術局限，振蕩電壓的幅值可以升高到目前的最高等級。
【專利說明】電力振蕩波發生器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種振蕩波發生器，具體是輸入低壓直流電壓、不需要采用高壓開關、基于串聯諧振軟開關技術、電力振蕩波發生器。
【背景技術】
[0002]阻尼振蕩波(DAC)檢測技術是近年來國內外密切關注的一種用于高壓電力設備現場絕緣性能檢測與診斷的新型技術，國內在電纜、變壓器、電抗器等現場試驗中開展了實際應用，現場發現并解剖驗證了因制造、敷設、安裝引起的各類缺陷，取得了不錯的效果。局限于現有的技術，目前僅僅開展了配電網中壓電力設備在阻尼振蕩波電壓下絕緣性能檢測與診斷的現場應用，而超高壓、特高壓電力設備的研究與應用還具有技術瓶頸，相關的經驗和數據完全缺失。
[0003]經對現有技術文獻的檢索發現，夏榮、趙健康、歐陽本紅等《阻尼振蕩波電壓下IlOkV交聯電纜絕緣性能檢測》(高電壓技術，2010年第36卷第7期，P1753-1759)介紹了典型交聯電纜阻尼振蕩波測試系統(OWTS)的功能與組成。高壓直流電源首先通過線性連續升壓方式對被測試電纜進行逐步充電，使之升壓到預設值后，固態高壓開關(激光觸發場效應管)在Ius內閉合，使得被測試電纜電容與測試回路中高壓電感產生諧振，從而在被測電纜上產生振蕩交流電壓，持續時間為ms級。固態高壓開關需要具有長時耐受高壓直流的能力，且開關動作在Ius內完成，需要的工藝較高，是限制進一步提高阻尼振蕩波測試電壓等級的關鍵，因而，目前阻尼振蕩波測試系統還還能應用于中低壓交聯電纜測試。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于克服上述現有技術中的不足，提出一種電力振蕩波發生器，該發生器采用串聯諧振軟開關技術、不需要采用固態高壓開關。
[0005]本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括:調節式直流電源、第一開關器件、第二開關器件、諧振電感、被測試電力設備，調節式直流電源正極側、第一開關器件、諧振電感、被測試電力設備依次串聯連接，且被測試電力設備另一側和調節式直流電源負極側接地，第二開關器件與諧振電感、被測試電力設備的串聯電路并聯連接。
[0006]調節式直流電源正極側與第一開關器件之間還能夠接入二極管，二極管正向對著調節式直流電源正極側，使得電流只能從調節式直流電源正極側流向第一開關器件，以保護調節式直流電源。
[0007]第一開關器件和第二開關器件在流過諧振電感的振蕩電流為零時切換開關狀態，開關頻率恒定為諧振電感和被測試電力設備的諧振頻率。第一開關器件和第二開關器件的開關狀態一直為相反狀態，因而只有兩種離散的控制狀態:第一開關器件導通、第二開關器件關斷或第一開關器件關斷、第二開關器件導通。
[0008]所述的振蕩電流為正弦波形或余弦波形，經諧振電感從被測試電力設備的高壓側流向接地側，振蕩電流稱為正向；反之稱為反向。振蕩電流為正向時，第一開關器件導通，第二開關器件關斷，調節式直流電源和諧振電感一起向被測試電力設備充電，被測試電力設備兩端的振蕩電壓幅值升高，稱之為升壓振蕩狀態；振蕩電流為反向時，第一開關器件關斷，第二開關器件導通，被測試電力設備和諧振電感形成回路阻尼振蕩，稱之為自由振蕩狀態。在每一個振蕩電流的周期內，半個周期為升壓振蕩狀態、半個周期為自由振蕩狀態或整個周期都為自由振蕩狀態。
[0009]電力振蕩波發生器有兩種工作情況，第一種情況是保持被測試電力設備的振蕩波幅值不變，對被測試電力設備進行耐壓試驗，第一開關器件和第二開關器件的控制只與諧振電流的方向有關，只在過零點時切換狀態，升壓振蕩狀態和自由振蕩狀態交替進行，升壓振蕩狀態對被測試電力設備的升壓和自由振蕩狀態的阻尼降壓一致，達到平衡維持被測試電力設備的電壓振蕩波幅值不變；第二種情況是被測試電力設備達到設定的電壓振蕩波幅值后，一直處于自由振蕩狀態，直到被測試電力設備的電壓振蕩波幅值為零。
[0010]第一開關器件和第二開關器件承受的電壓為調節式直流電源電壓，通過的電流為振蕩電流，振蕩電流值與被測試電力設備的電壓振蕩波幅值有關，單一開關器件難以承受振蕩電流時，第一開關器件和第二開關器件限定在振蕩電流過零點切換狀態，第一開關器件和第二開關器件能夠采用多個開關器件并聯的方式提高通過振蕩電流的能力，具有均流作用。
[0011]振蕩波升壓過程:第一階段為升壓振蕩狀態，被測試電力設備初始電壓為零，第一開關器件導通、第二開關器件關斷，調節式直流電源向被測試電力設備充電，被測試電力設備兩端的振蕩波電壓按正弦第一個1/4周期波形變化，振蕩電流按余弦第一個1/4周期波形變化，直至振蕩電流為零進入下一狀態；第二階段為自由振蕩狀態，振蕩電流為零時，第一開關器件關斷、第二開關器件導通，被測試電力設備和諧振電感形成回路阻尼振蕩，振蕩電流為反向按正弦負半周波形變化，被測試電力設備兩端的振蕩波電壓按余弦前半周波形變化，直至振蕩電流為零進入下一狀態；第三階段為升壓振蕩狀態，振蕩電流為零時，第一開關器件導通、第二開關器件關斷，調節式直流電源向被測試電力設備充電，被測試電力設備兩端的振蕩波電壓按余弦后半周波形變化，振蕩電流為正向按正弦正半周波形變化，直至振蕩電流為零進入下一狀態；重復第二階段和第三階段，被測試電力設備兩端的振蕩波電壓幅值不斷升高，直至達到設定值。
[0012]調節式直流電源下一階段的幅值由被測試電力設備下一階段的升壓幅值和當前階段的諧振電流決定。
[0013]與現有技術相比，本發明具有以下有益效果:第一、采用振蕩升壓的方式，開關器件耐壓較低，成本低；第二、不需要高壓直流電源，體積小，便于運輸；第三、對于被測試電力設備，克服現有技術局限，振蕩電壓的幅值可以升高到目前的最高等級。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為根據本發明技術的一個實施例；
圖2為本發明實施例的振蕩波升壓過程，1-調節式直流電源的輸出電壓，2-振蕩電流，3_振蕩電壓，1-升壓振蕩狀態，I1-自由振蕩狀態。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖對本發明的實施例作詳細說明:本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。
[0016]如圖1所示，根據本發明的實施例包括:調節式直流電源UD。、第一開關器件S1、第二開關器件S2、諧振電感Lp被測試電力設備Ctest,調節式直流電源Udc正極側、第一開關器件S1、諧振電感Lp被測試電力設備Ctest高壓側依次串聯連接，且被測試電力設備Ctest接地側和調節式直流電源Udc負極側接地，與諧振電感Lp被測試電力設備Ctest串聯后與第二開關器件S2并聯連接。
[0017]調節式直流電源Udc和第一開關器件S1之間還能夠連接一個二極管D1, 二極管D1流向是從調節式直流電源Udc向第一開關器件S1,即正向對著調節式直流電源UDC。
[0018]如圖2所示，為本發明實施例的振蕩波升壓過程:第一階段為升壓振蕩狀態，被測試電力設備Ctest初始電壓為零，第一開關器件S1導通、第二開關器件S2關斷，調節式直流電源Udc向被測試電力設備Ctest充電,被測試電力設備Ctest兩端的振蕩波電壓Uc按正弦第一個1/4周期波形變化，振蕩電流k按余弦第一個1/4周期波形變化，直至振蕩電流k為零進入下一狀態；第二階段為自由振蕩狀態，振蕩電流k為零時，第一開關器件S1關斷、第二開關器件S2導通，被測試電力設備Ctest和諧振電感L形成回路阻尼振蕩，振蕩電流Il為反向按正弦負半周波形變化，被測試電力設備Ctest兩端的振蕩波電壓Uc按余弦前半周波形變化，直至振蕩電流k為零進入下一狀態；第三階段為升壓振蕩狀態，振蕩電流k為零時，第一開關器件S1導通、第二開關器件S2關斷，調節式直流電源Udc向被測試電力設備Ctest充電，被測試電力設備Ctest兩端的振蕩波電壓Uc按余弦后半周波形變化，振蕩電流L為正向按正弦正半周波形變化，直至振蕩電流L為零進入下一狀態；重復第二階段和第三階段，被測試電力設備Ctest兩端的振蕩波電壓Uc幅值不斷升高，直至達到設定值。
[0019]第一開關器件和第二開關器件采用5個IRFP450并聯的方式，耐受電壓500V，承受電流70A，被測試電力設備能夠產生35kV幅值的振蕩波電壓。
【權利要求】
1.一種電力振蕩波發生器，包括:調節式直流電源、第一開關器件、第二開關器件、諧振電感、被測試電力設備，調節式直流電源正極側、第一開關器件、諧振電感、被測試電力設備依次串聯連接，且被測試電力設備另一側和調節式直流電源負極側接地，第二開關器件與諧振電感、被測試電力設備的串聯電路并聯連接。
2.根據權利要求1所述的電力振蕩波發生器，其特征是，第一開關器件和第二開關器件在流過諧振電感的振湯電流為零時切換開關狀態，開關頻率恒定為諧振電感和被測試電力設備的諧振頻率。
3.根據權利要求1所述的電力振蕩波發生器，其特征是，第一開關器件和第二開關器件的開關狀態一直為相反狀態，因而只有兩種離散的控制狀態:第一開關器件導通、第二開關器件關斷或第一開關器件關斷、第二開關器件導通。
4.根據權利要求2所述的電力振蕩波發生器，其特征是，所述的振蕩電流為正弦波形或余弦波形，經諧振電感從被測試電力設備的高壓側流向接地側，振蕩電流稱為正向，反之稱為反向；振蕩電流為正向時，第一開關器件導通，第二開關器件關斷，調節式直流電源和諧振電感一起向被測試電力設備充電，被測試電力設備兩端的振蕩電壓幅值升高，稱之為升壓振蕩狀態；振蕩電流為反向時，第一開關器件關斷，第二開關器件導通，被測試電力設備和諧振電感形成回路阻尼振蕩，稱之為自由振蕩狀態。
5.根據權利要求4所述的電力振蕩波發生器，其特征是，在每一個振蕩電流的周期內，半個周期為升壓振蕩狀態、半個周期為自由振蕩狀態或整個周期都為自由振蕩狀態。
6.根據權利要求1所述的電力振蕩波發生器，其特征是，電力振蕩波發生器有兩種工作情況，第一種情況是保持被測試電力設備的振蕩波幅值不變，對被測試電力設備進行耐壓試驗，第一開關器件和第二開關器件的控制只與諧振電流的方向有關，只在過零點時切換狀態，升壓振蕩狀態和自由振蕩狀態交替進行，升壓振蕩狀態對被測試電力設備的升壓和自由振蕩狀態的阻尼降壓一致，達到平衡維持被測試電力設備的電壓振蕩波幅值不變；第二種情況是被測試電力設備達到設定的電壓振蕩波幅值后，一直處于自由振蕩狀態，直到被測試電力設備的電壓振蕩波幅值為零。
7.根據權利要求1所述的電力振蕩波發生器，其特征是，第一開關器件和第二開關器件承受的電壓為調節式直流電源電壓，通過的電流為振蕩電流，振蕩電流值與被測試電力設備的電壓振蕩波幅值有關，單一開關器件難以承受振蕩電流時，第一開關器件和第二開關器件限定在振蕩電流過零點切換狀態，第一開關器件和第二開關器件能夠采用多個開關器件并聯的方式提高通過振蕩電流的能力，具有均流作用。
8.根據權利要求1所述的電力振蕩波發生器，其特征是，調節式直流電源正極側與第一開關器件之間還能夠接入二極管，二極管正向對著調節式直流電源正極側，使得電流只能從調節式直流電源正極側流向第一開關器件，以保護調節式直流電源。
9.一種用于權利要求1至8任一項所述的電力振蕩波發生器的升壓方法，其特征是，振蕩波升壓過程: 第一階段為升壓振蕩狀態，被測試電力設備初始電壓為零，第一開關器件導通、第二開關器件關斷，調節式直流電源向被測試電力設備充電，被測試電力設備兩端的振蕩波電壓按正弦第一個1/4周期波形變化，振蕩電流按余弦第一個1/4周期波形變化，直至振蕩電流為零進入下一狀態； 第二階段為自由振蕩狀態，振蕩電流為零時，第一開關器件關斷、第二開關器件導通，被測試電力設備和諧振電感形成回路阻尼振蕩，振蕩電流為反向按正弦負半周波形變化，被測試電力設備兩端的振蕩波電壓按余弦前半周波形變化，直至振蕩電流為零進入下一狀態； 第三階段為升壓振蕩狀態，振蕩電流為零時，第一開關器件導通、第二開關器件關斷，調節式直流電源向被測試電力設備充電，被測試電力設備兩端的振蕩波電壓按余弦后半周波形變化，振蕩電流為正向按正弦正半周波形變化，直至振蕩電流為零進入下一狀態； 重復第二階段和第三階段，被測試電力設備兩端的振蕩波電壓幅值不斷升高，直至達到設定值。
10.根據權利要求9所述的電力振蕩波發生器，其特征是，調節式直流電源下一階段的幅值由被測試電力設備下一階段的升壓幅值和當前階段的諧振電流決定。
【文檔編號】G01R1/28GK104407185SQ201410742212
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年12月8日 優先權日:2014年12月8日
【發明者】趙伊苓 申請人:趙伊苓