HDZG智能直流高压发生器工作原理
采用30—50kHz智能倍压电路,率先应用新PUM脉宽调制技术和大功率IGBT器件,并根据电磁兼容性理论,采用特殊屏蔽、隔离和接地等措施使直
采用30—50kHz智能倍压电路,率先应用新PUM脉宽调制技术和大功率IGBT器件,并根据电磁兼容性理论,采用特殊屏蔽、隔离和接地等措施使直流高压发生器实现了高品质,能承受额定电压放电而不损坏机器直流高压发生器广`泛应用于高压电气设备的直流耐压和泄漏电流试验,如避雷器、电力电缆、变压器绕组及发电机的现场试验。此外还大量应用于医用器械、离子加速器等领域。早期的直流高压发生器使用的是简单的工频倍压整流技术,目前使用的是中频逆变技术,但是很多都未使用单片机控制,仪器功能简单,控制灵活性差。而且在需要精密测髦试品泄漏电流时,需要使用外置的微安表,安装在倍压筒的高压输出端,距离比较远时,在读数和观察仁很不方便。而在做绝缘试验的时候,泄漏电流是关键参数,测量上的不方便,直接导致了使用者的使用困难。
介绍的直流高压发生器,。该单片机功能强大,扩展性好。通过精心设计应用电路,使用脉宽调制调压技术中频逆变技术,仪器实现了数字化的电压调节输出,良好的人机设置操作,PWM调制控制,过流保护,通信打印功能等。特别是红外式的泄漏电流测量,大大改进了当前的测量方式,使用者不需要再用微安表,可在控制面板上直接读数。整机性能达到额定功率400w,输出直流电压从零起调,最高200kV,电流2mA,脉动系数小于1%泄漏电流是通过在输出端设置电流信号采样板,然后通过红外数据传输的方式将泄漏电流信号传送到主机,实现了精确的电流测量又解决了信号读取问题。在电压控制方式上,该设计采用了大回路电压反馈控制,由单片机来实现控制算法,由于C8051印巧单片机片内资源丰富,而且芯片工作频率高达25MzH,完全可以满足控制的实时性需要,保证了设计的成功实现。
分体机型
规格技术参数 | 200/2 | 200/5 | 250/3 | 300/2 | 300/5 | 400/3 | 400/5 | 其它等级 |
额定电压(kV) | 200 | 200 | 250 | 300 | 300 | 400 | 400 | 500~1000kV等合同定 做 |
额定电流(mA) | 2 | 5 | 3 | 2 | 5 | 3 | 5 | |
额定功率(W) | 400 | 1000 | 750 | 600 | 1500 | 1200 | 2000 | |
机箱重量(kg) | 4.5 | 4.5 | 4.5 | 5.5 | 5.5 | 5.5 | 5.8 | |
倍压重量(kg) | 7.9 | 8.3 | 9 | 11 | 11.5 | 38 | 45 | |
倍压高度(mm) | 965 | 965 | 1030 | 1250 | 1250 | 1900 | 1900 | |
电压测量精度 | 数显表±(1.0%读数±2个字) | |||||||
电流测量精度 | 数显表±(1.0%读数±2个字) | |||||||
波纹系数 | ≤1% | |||||||
电压稳定度 | 随机波动,电源电压变化±10%时≤1% | |||||||
过载能力 | 空载电压可超出额定电压10%使用十分钟充电电流为1.5倍额定电流 | |||||||
电源 | 单相交流50Hz 220V±10% | |||||||
工作方式 | 间断使用 | |||||||
一次连续时间为30分钟 | ||||||||
工作环境 | 温度:-10~40℃ | |||||||
相对湿度:室温为25℃时不大于85%(无凝露) | ||||||||
海拔高度:1500米以下 | ||||||||
带 电 容负荷能力 | 被试品电容量无限制 | |||||||
可用1.5倍的额定电流充电 | ||||||||
结构特点 | 环氧玻璃钢电气绝缘倍压筒 | |||||||
空气绝缘、无泄漏之虑 | ||||||||
操作箱特点 | 高精度0.75UDC1mA单触按钮(精度≤1.0%)适合氧化锌避雷器试验 | |||||||
过压保护采用拨置,一目了然 | ||||||||
控制箱小,方便现场 |
注:因产品不断更新
系统原理及框图
该机系统原理图如图1所示,工频电源电压220V经过整流滤波后,变成3o0V的直流电压,输人脉宽调制环节,通过单片机8051印巧的控制实现Ac/Dc变换,输出。一巧ov直流可调电压信号,中频全桥逆变环节,采用IGBT,将直流电压逆变成80kHz交流电压,通过中频变压器实现升压,电压达到巧kv左右,通过多级硅堆倍压整流电路,将电压信号转换成直流O一200kV输出高压输出端的
关键硬件电路设计
脉宽调制电压调节
这部分电路设计采用了半桥隔离变换器拓扑结构,具体电路实现见图2。PWM控制芯片选用3525A电压型芯片,该芯片控制方式简单,可直接驱动MOSFET,控制和保护功能齐全,非常适用开关电源。开关管选用了功率MOSFET,功率MosFET具有驱动功率小,工作速度快,无二次击穿问题,安全区宽等优点。控制方式是脉宽调制,频率采用80kHz。通过单片机8片内的D/A转换器输出给定电压信号至3525A的误差比较器的正输人端,通过光祸反馈回来的输出电压信号输人比较器的负输入端,当反馈电压信号低于给定电压信号时,内部逻辑电路动作,输出驱动脉冲信号,随着误差电压的增大,脉宽变大,使得
导通时间加大,输出电压升高,反馈电压跟随升高,误差电压减小,达到输出电压等于给定值。驱动脉冲信号为二路分别驱动2个MOSFET,每路占空比调整最高可达50%左右,二路并用则可达到约100%,充分利用了A的驱动能力,加大了电压调节范围。
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