[发明专利]一种超低频高压电源

摘要

本发明涉及一种对电力电缆进行耐压测试的超低频高压电源，由主电路和控制电路构成，所述的主电路，其特征在于由LCC谐振逆变器、高频升压变压器、飞盘式旋转整流装置构成。高频升压变压器采用Z型分段分层设计；其分布参数通过移相调频双重控制的LCC谐振逆变器进行补偿，并通过谐振实现软开关；旋转整流装置由固定电极和旋转电极构成，在飞盘上固定桥式整流电路，使之与飞盘一起旋转。所述的控制电路主要完成LCC软开关控制、串口数据通讯、故障状态采集、驱动步进电机的功能，实现智能化控制。本电源克服了现有超低频电源设备笨重、成本高、故障率高的缺点，可以对电力电缆进行超低频耐压测试。

主权项

一种超低频高压电源，包括主电路和控制电路，其特征在于：所述的主电路包括整流滤波电路、LCC谐振逆变器、高频升压变压器和飞盘式旋转整流装置；LCC谐振逆变器采用四个IGBT组成的全桥逆变拓扑，每个桥臂并联一个缓冲电容；逆变器使用串联谐振电感LS、串联谐振电容CS、并联谐振电容CP构成LCC谐振单元，其中，LS包含了变压器的漏感，CP包含了变压器的分布电容；高频升压变压器的分布参数通过移相调频双重控制的LCC谐振逆变器进行补偿；高频升压变压器采用Z型分段分层缠绕；变压器初级采用五根相互绝缘的导线按照逆时针方向缠绕在一起；变压器次级的一层的末端与下一层的首端Z型相连，变压器次级分为四段，串级连接，每一段分为十层；飞盘式旋转整流装置由上下各两个固定电极：固定电极A(701)、固定电极B(702)、固定电极C(703)、固定电极D(704)，以及与之对应的四个旋转电极：旋转电极A(705)、旋转电极B(706)、旋转电极C(707)、旋转电极D(708)组成；顶部固定板(710)上的两个固定电极A(701)、固定电极B(702)，分别接高频升压变压器的次级输出端29、30；底部固定板(711)上的固定电极C(703)和固定电极D(704)，分别接飞盘式旋转整流装置的输出端31、32；四个相差90°的旋转电极A(705)、旋转电极B(706)、旋转电极C(707)和旋转电极D(708)分别安装在圆形飞盘(712)的上、下两侧；旋转电极A(705)和旋转电极B(706)分别与固定电极A(701)、固定电极B(702)交替接触，构成一对电极；旋转电极C(707)、旋转电极D(708)分别与固定电极C(703)、固定电极D(704)交替接触，构成另一对电极；飞盘由步进电机(709)带动旋转；步进电机旋转方式为正转180°，相隔固定时间后，反转180°，采用限位装置使步进电机停在180°的位置，避免突然停止产生的失步；飞盘转动的频率由步进电机的转速和脉冲停止的时间共同决定；飞盘上固定四个高压硅堆D01、D02、D03、D04组成桥式整流电路，四个高压硅堆随着飞盘旋转，使整流电路的输出极性改变从而得到需要的超低频波形；通过步进电机控制飞盘旋转，并控制其旋转速度使输出电压频率可调；高压输出端输出的电压最大幅值为100kV，从0到100kV连续可调，输出超低频频率由0.01Hz‑10Hz连续可调；飞盘和固定板由厚度为10mm的绝缘材料有机玻璃制成，电极材料为钨铜；所述的控制电路，由外部采样芯片和控制芯片组成；外部采样芯片对被测电缆的电压电流实时采样并完成A/D转换；控制芯片完成以下功能：驱动波形发生器、LCC软开关控制，串口数据通讯、故障状态采集、故障分析输出、步进电机驱动器。