[发明专利]用于低压开关和控制设备谐波抗扰度试验装置及试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及电气设备检测领域，尤其涉及一种用于低压开关和控制设备谐波抗扰度试验装置及试验方法。

背景技术

低压开关设备和控制设备抗扰度试验中谐波电流测试主要依据的标准为《GB 14048.2-2008低压开关设备和控制设备第2部分：断路器》。F.4抗扰度试验中F.4.1谐波电流测试，目的是检验低压开关设备和控制设备抵抗各种电力电网骚扰的能力。

低压开关设备和控制设备抗扰度试验中谐波电流测试要求：在试验要求谐波电流下，误脱扣抗扰度的持续时间应为相当于二倍电流整定值的脱扣时间的10倍(谐波电流有效值最大达4000A，二倍电流整定值的脱扣时间范围是8秒至270秒)，其中试验中的谐波源在每个周期中电流由两个大小相等而极性相反的半波构成，规定如下:

(1)电流导通时间，对半波为≤21％周期；

(2)峰值系数≥2.1(峰值系数是电流峰值除以电流波有效值)；

(3)试验电流由基波及3次、5次和7次谐波分量组成，且谐波成分至少为基波分量的如下比例:

3次谐波＞60％；

5次谐波＞14％；

7次谐波＞7％。

目前低压开关设备和控制设备抗扰度试验中谐波电流测试主要有两种试验方案，一种是使用可编程电源并联作为试验电源，通过调压器和升流器提高试验回路电流，另一种是使用多磁路变压器作为试验电源，通过并联多个大功率晶闸管进行斩波得到满足试验标准要求的谐波电流。上述两种方案都有各自的缺陷，前者可编程电源单价均在10W-20W之间，且功率相对较低，需要多个并联使用，成本太高；后者需要多磁路电源作为试验电源，设备成本高、体积大，试验场所固定，灵活性欠缺，而且晶闸管为半控型器件，可以对正弦波进行带角度合闸，但只能依靠电流过零自行关断，正弦波可选用波段仅限于半波最后一段，利用率很低。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于低压开关和控制设备谐波抗扰度试验装置，以解决低压开关和控制设备谐波抗扰度试验装置的经济成本高、体积大、使用灵活性差及利用率低的问题。

本发明的另一目的是提供一种根据上述用于低压开关和控制设备谐波抗扰度试验装置的试验方法，以解决低压开关和控制设备谐波抗扰度试验的经济成本高、体积大、使用灵活性差及利用率低的问题。

为了实现上述目的，本发明公开了一种用于低压开关和控制设备谐波抗扰度试验装置，包括：电压采集模块，用于从交流电源中采集交流正弦波并转化为数字信号；控制计算器，与所述电压采集模块电性连接，用于接收来自所述电压采集模块的作为同步信号的数字信号并根据所述数字信号计算电压信号幅值，模拟还原电压波形以及在所述电压波形上设置控制点；全控型斩波模块，分别与所述交流电源及所述控制计算器电性连接，用于根据所述控制计算器设置的控制点对交流正弦波进行斩波，所述斩波模块的输出端与试验样品电性连接；调压器，电性连接在所述交流电源和所述斩波模块之间，用于调节所述交流电源向所述斩波模块的输出电压；测量装置，与所述试验样品电性连接，用于测量试验回路电流及各谐波分量值。

与现有技术相比，本发明用于低压开关和控制设备谐波抗扰度试验装置绕开了成本高、体积大的试验电源的限制，试验中所需电源取自电网配电箱，使用全控型斩波模块，使用电压采集模块把试验回路电压信号转化为数字量送入控制计算器中，由控制计算器计算电压信号幅值，模拟还原电压波形，在电压波形上设置控制点，以此达到自由调节斩波模块的斩波点的功能，实现对传统正弦波电流任何一段的斩波功能，方便调节试验电流、峰值系数、试验回路导通时间和各谐波成分的谐波分量。

较佳地，所述斩波模块的输出端通过升流器与所述试验样品电性连接，所述升流器用于将所述斩波模块输出的高电压小电流转换成低电压大电流以作用于所述试验样品。

较佳地，所述斩波模块包括IGBT单元和与所述IGBT单元电性连接的IGBT驱动器。

较佳地，所述IGBT单元包括两个双向反并联连接的IGBT晶体管。

较佳地，所述用于低压开关和控制设备谐波抗扰度试验装置还包括与所述IGBT单元电性连接的缓冲电路，所述缓冲电路用于吸收所述IGBT晶体管导通/关断时的过电压和过电流。

较佳地，所述缓冲电路包括分别连接在两个所述IGBT晶体管的集电极和发射级之间的两个RC串联电路。

较佳地，所述测量装置为示波器。