CN102243288A - 等脉宽pwm控制的调频式串联谐振耐压检测装置 - Google Patents

Abstract

一种等脉宽PWM控制的调频式串联谐振耐压检测装置，包括工频电源2、LCx串联电路8、还包括不控整流电路3、高频逆变电路4、高频升压变压器5、高频整流电路6、低频逆变电路7、控制电路1、高频检测电路12、低频检测电路13、高频驱动电路9、低频驱动电路10。本发明输出电压波形畸变率很小，检测中出现闪络或击穿时，短路电流是传统的耐压检测闪络或击穿后短路电流几百分之一，可以有效地防止闪络处和击穿处损伤，系统重量轻、体积小，使用轻便，操作简单，适合工程现场使用。本发明可对500kV及500kV以下电压等级的交联电缆进行耐压检测，电缆长度从至均可安全可靠的进行检测。

Description

等脉宽PWM控制的调频式串联谐振耐压检测装置

技术领域

本发明涉及一种高压交联电缆的耐压检测装置。

背景技术

随着科技进步、电力事业的快速发展，特别是近几年来城乡电网建设和改造工作的不断深入，高压交联电缆得到广泛应用，并且电缆的容量和长度不断增加。交联电缆全称即为：交联聚乙烯绝缘电力电缆，其电气性能和耐热性能都很好，结构轻便，容易弯曲、附件接头制作简单，安装敷设方便，因此受到广泛应用，成为输配电工程中高压电缆的首选品种。高压电缆在工程现场敷设完成后，必须在运行前进行耐压检测，检测的目的是检查电缆的敷设、附件的安装是否正确及电缆在运输、搬运、存放、敷设和回填的过程中，是否有受到意外损害。传统的高压电缆耐压检测主要有直流耐压检测方法、超低频（0.1Hz）交流耐压检测方法、工频串联谐振耐压检测方法等。目前广泛应用的是工频串联谐振耐压检测方法，其原理如图1所示，图中T1为调压器，T2为升压变压器，被测试的电缆相当于电容负载                                                ，与谐振电抗器L组成一个LC串联电路，通过调整电感L的值使电路工作在谐振状态，这样在电容上可以达到很高的谐振电压，来实现耐压检测。这种方法电源频率固定，通过调节T1的输出电压来改变加在LC回路的电压，装置使用的是工频变压器，体积、重量较大，当电缆的长度变化时，相当于值变化，通过机械装置调节谐振电抗器励磁回路中的气隙来改变电感值，从而调节谐振频率，电感值的调解有一定的范围,因此测试的电缆长度变化范围就有限，而工程现场电缆从几十米到几十千米都有可能,电缆的长度变化范围较大,因此工频串联谐振检测设备很难满足实际耐压检测的要求，如果要增加测试范围，谐振电抗器就必须做的较大，提供大的电感变化范围，这就增加的装置的体积。同时，当电缆较长时，设备要提供较大的容量，这时整个装置体积、重量很大，显得极为笨重，搬运困难，不适合在工程现场使用。

发明内容

本发明的目的是为了解决以上问题而提供一种小型化、智能化的高压交联电缆用等脉宽PWM控制的调频式串联谐振耐压检测装置，这样可以大大减轻实验人员的工作强度，提高工作效率。

本发明的技术方案是这样得以实现的：一种等脉宽PWM控制的调频式串联谐振耐压检测装置，包括工频电源2、与被测试的高压交联电缆组成LCx串联电路8的的电感L；其特点是：它包括将工频电源采用单相桥式整流电容滤波输出的不控整流电路3、将不控整流电路输出的直流电逆变成高频交流电的高频逆变电路4、将高频逆变电路的高频交流电升压的高频升压变压器5、将升压后的高频交流电进行整流的高频整流电路6、将高频整流电路输出的高压直流电逆变成频率在20Hz-300Hz范围内可调的高压交流电源给LCx串联电路供电的低频逆变电路7、由德州仪器公司的TMS320F2812芯片构成的控制电路1、将高频整流电路6的电压检测信号及电流检测信号反馈给控制电路1的高频检测电路12、将低频逆变电路7的电压检测信号及电流检测信号反馈给控制电路1的低频检测电路13、由控制电路1控制的调节高频逆变电路4频率的高频驱动电路9、由控制电路1控制的调节低频逆变电路7频率的低频驱动电路10。

本发明可靠性高：由于系统输出为高电压，对于可靠性要求非常高，因此在电源设计，驱动电路设计以及控制逻辑设计上均经过特别设计。具有多重保护：在高压侧和低压侧均设置了过压过流保护措施，同时采用带有过流、过热和过压保护的集成驱动芯片，大大提高了系统的可靠性。频率能自动跟踪：系统首先自动寻找测试回路的最佳谐振频率点，然后通过调节PWM控制调节输出电压满足耐压检测要求，根据给定值实现电压、频率的自动调节。目前市面上调频谐振耐压装置大多采用SPWM控制，本发明采用PWM控制技术，同样使加在电缆上的电压为正弦波，控制方式相对简单可靠。采用基于DSP芯片的智能数字控制系统，控制精度高。本发明是通过串联谐振原理获得高压，当电路处在谐振状态下运行时，高压交联电缆中绝缘比较薄弱的地方被击穿后，电路会立即脱谐,电路中电流反而会下降，因此，不存在电缆击穿后流过短路大电流烧伤故障点的隐患。

附图说明

图1是现有的工频串联谐振耐压检测原理图。

图2是本发明的电路原理方框图。

图中1-控制电路；2-工频电源；3-不控整流电路；4-高频逆变电路；5-高频升压变压器；6-高频整流电路；7-低频逆变电路；8-LCx串联电路；9-高频驱动电路；10-低频驱动电路；11-LED显示电路；12-高频检测电路；13-低频检测电路；a-电压检测信号 ；b-电流检测信号。

具体实施方式

从图2可见，为了使用方便，工频电源2选择220V的单相交流电；不控整流电路3采用单相桥式结构，输出加电容滤波；高频逆变电路4把直流电逆变成高频交流电，通过高频升压变压器5升压，然后通过高频整流电路6得到直流电压，再经过低频逆变电路7得到频率在20Hz-300Hz范围内可调的高压交流电源，低频逆变电路7的输出电压加在由被试高压交联电缆的电容

和电抗器L组成的LCx串联电路8上，不同长度的电缆相当于被测试高压交联电缆的电容

不同，通过调节低频逆变电路7的输出电压频率

，令其等于由电感L和电容

组成的串联电路的谐振频率

，并且让谐振回路稳定工作在谐振状态下，这样就可以在被测试的高压交联电缆上产生幅值为输入电压Q（谐振回路的品质因数）倍的高电压,通过选取合适的变压器变比和Q值，就可以得到耐压试验所需要的电压值。高频检测电路12将高频整流电路6的电压检测信号、电流检测信号反馈给控制电路1，低频检测电路13将低频逆变电路7的电压检测信号、电流检测信号反馈给控制电路1；控制电路1产生两路控制信号，分别通过高频驱动电路9和低频驱动电路10控制高频逆变电路4和低频逆变电路7工作，调节输出交流电的频率。LCx串联电路8中的电感L采用积木式结构，不采用机械装置调节电感值，电感由3个电感值相等的单元L1、L2、L3组成，当只使用小电感时，使用三个单元中的任何一个都可以，要增加电感值就把两个或三个串联起来，也可以把电感单元并联起来得到较小的电感值，这样电感的变化范围就扩大了，这种调节方式得到的电感值不连续变化，可以通过调节电源频率来补偿电感值的不连续性引起的谐振频率不连续变化的问题，即这种装置可以通过调节电源频率和调节电感值来实现LC电路串联谐振，相对于工频串联谐振只靠调节电感值达到谐振的方式，的值变化范围较宽，即可以测试长度变化范围较大的电缆。

控制电路1采用德州仪器TI公司的TMS320F2812芯片为基础构成，能很好的实现调频、调压和保护的功能，中频逆变电路输出电压的频率精度达到0.01Hz。控制系统设计成具有谐振频率自动跟踪功能，测试不同长度的电缆时，LC电路的谐振频率是不同的，控制系统可以自动寻找LC串联电路的最佳谐振点对应的频率，从而确定低频逆变器的输出电压频率，使LC电路稳定工作在串联谐振状态。

本发明输出电压波形畸变率很小，检测中出现闪络或击穿时，短路电流不上升反而下降，是传统的耐压检测闪络或击穿后短路电流几百分之一，可以有效地防止闪络处和击穿处损伤，系统重量轻、体积小，使用轻便，操作简单，适合工程现场使用。本发明采用这种技术研制出的一种基于等脉宽PWM控制的调频式串联谐振交联电缆耐压装置可对500kV及500kV以下电压等级的交联电缆进行耐压检测，电缆长度从

至

均可安全可靠的进行检测。

Claims (1)

1.一种等脉宽PWM控制的调频式串联谐振耐压检测装置，包括工频电源（2）、与被测试的高压交联电缆组成LCx串联电路（8）的的电感（L）；其特征在于：它包括将工频电源采用单相桥式整流电容滤波输出的不控整流电路（3）、将不控整流电路输出的直流电逆变成高频交流电的高频逆变电路（4）、将高频逆变电路的高频交流电升压的高频升压变压器（5）、将升压后的高频交流电进行整流的高频整流电路（6）、将高频整流电路输出的高压直流电逆变成频率在20Hz-300Hz范围内可调的高压交流电源给LCx串联电路供电的低频逆变电路（7）、由德州仪器公司的TMS320F2812芯片构成的控制电路（1）、将高频整流电路的电压检测信号及电流检测信号反馈给控制电路的高频检测电路(12)、将低频逆变电路的电压检测信号及电流检测信号反馈给控制电路的低频检测电路(13)、由控制电路控制的调节高频逆变电路频率的高频驱动电路(9)、由控制电路控制的调节低频逆变电路频率的低频驱动电路(10)。

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