CN102983758A - 基于直流高压串级发生电路的极性反转电压发生装置 - Google Patents

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陈庆国
高源�
魏新劳
王永红
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Abstract

基于直流高压串级发生电路的极性反转电压发生装置，涉及一种极性反转电压发生装置。为了解决现有极性反转电压发生装置难以产生较高电压且成本较高的问题。单相交流电经调压器调压后输入到升压变压器从而产生高压交流，所述高压交流分别连接正极性直流高压串级发生单元和负极性直流高压串级发生单元产生正、负极性的直流电压，通过单刀双掷开关选择与正极性直流高压串级发生单元或负极性直流高压串级发生单元的输出端相连接的方式选择连接试品的电压极性，电压极性选择完毕后通过保护电阻将电压连接试品一端，试品的另一端接地，从而在试品两端施加电压。它用于换流变压器。

Description

基于直流高压串级发生电路的极性反转电压发生装置
技术领域
本发明涉及一种极性反转电压发生装置，特别涉及一种基于直流高压串级发生电路的极性反转电压发生装置。
背景技术
随着国民经济的持续增长、对能源需求日益提高，高电压远距离输电已成为影响经济发展的战略问题。国家能源领导小组办公室将特高压电网建设列为能源工作的要点。在特高压远距离输电线路中，直流输电有着明显的优势，因此直流输电将在输电网络中起着越来越重要的地位。换流变压器是直流输电系统中至关重要的关键设备，也是交、直流输电系统联接两端换流站和逆变站的核心设备。由于运行工况的特殊性，换流变压器阀侧绕组的激励电压类型与普通电力变压器有很大差别：除承受交流电压、雷电冲击和操作过电压外，还承受极性反转等电压作用。在直流系统潮流反转过程中，送端换流变压器的阀侧绕组电压由一种稳态跃变到极性相反幅值相同的另一种稳态，即发生极性反转。换流变压器端部油纸复合绝缘中的电场也将会发生一个从一种分布状态向另一种状态的转变过程。此时不同介质交界面处的界面空间电荷将会减少并且反向积累，而这一过程的时间很长，远大于系统的极性反转时间(一般为几十毫秒)，因此反转瞬间油、纸将承受空间电荷感应电压与反转瞬间外加电压容性分量的共同作用，这种作用的结果在油中相互加强，而在绝缘纸中相互削弱，并且由于油的相对介电常数较小，在反转的瞬间，油中承担了大部分的外加电压，故而出现电位集中，这将会导致油中发生局放甚至击穿。这是传统的电力变压器中所没有的现象，也是换流变压器绝缘设计中的难点。许多变压器的绝缘故障均为实验或运行中电压进行极性反转时发生的。可见研究极性反转电压作用下的油纸绝缘特性，对于换流变压器绝缘结构的设计有着十分重要的意义。因此亟需一种换流变压器极性反转试验电源。现有极性反转电压发生器采用将单相交流电经升压变压器升压后，通过半波整流电路分别对两个串联的电容器器进行充电从而输出正极性或负极性高压直流，该电路缺点是变压器、整流硅堆、电容器器的工作电压较高，当所需电压等级较高时，技术要求及生产成本均较高。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有极性反转电压发生装置难以产生较高电压且成本较高的问题，本发明提供一种基于直流高压串级发生电路的极性反转电压发生装置。
本发明的一种基于直流高压串级发生电路的极性反转电压发生装置，它包括调压器、升压变压器、正极性直流高压串级发生电路、负极性直流高压串级发生电路、单刀双掷开关和保护电阻；
调压器的原边线圈的两端用于输入单相交流电信号，调压器的副边线圈的一端与升压变压器的原边线圈的一端连接，调压器的副边线圈的可调端与升压变压器的原边线圈的另一端连接，升压变压器的副边线圈的一端同时与正极性直流高压串级发生电路的信号输入A端和负极性直流高压串级发生电路的信号输入A端连接，升压变压器的副边线圈的另一端同时与正极性直流高压串级发生电路的信号输入B端、负极性直流高压串级发生电路的信号输入B端和供电电源地连接，正极性直流高压串级发生电路的直流信号输出C端连接单刀双掷开关的常开静触点，负极性直流高压串级发生电路的直流信号输出C端连接单刀双掷开关的常闭静触点，单刀双掷开关的动触点连接保护电阻的一端，该保护电阻的另一端和供电电源地之间串联试品的两端。
本发明的优点在于，通过直流高压串极发生电路产生高压直流，当输出直流电压为Uout且串级电压发生电路的级数为n时，变压器的高压侧一端接地，另一端对地绝缘要求为Uout/2n，直流高压串级发生电路的电容器及高压硅堆的工作电压最大为Uout/n，而现有半波整流倍压电路中变压器的高压侧对地绝缘等级最高为Uout，高压硅堆及电容器的工作电压最大为Uout/2。本发明降低了对变压器及高压硅堆的绝缘要求，解决了原有半波整流倍压电路由于升压变压器、高压硅堆、电容器的工作电压较高而无法产生较高电压的问题，提高了直流电压等级，并降低了成本。
附图说明
图1为本发明所述的基于直流高压串级发生电路的极性反转电压发生装置的电气连接示意图。
图2为具体实施方式三所述的正极性直流高压串级发生电路的电气结构示意图。
图3为具体实施方式六所述的负极性直流高压串级发生电路的电气结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述的基于直流高压串级发生电路的极性反转电压发生装置，它包括调压器1、升压变压器2、正极性直流高压串级发生电路3、负极性直流高压串级发生电路4、单刀双掷开关和保护电阻；
调压器1的原边线圈的两端用于输入单相交流电信号，调压器1的副边线圈的一端与升压变压器2的原边线圈的一端连接，调压器1的副边线圈的可调端与升压变压器2的原边线圈的另一端连接，升压变压器2的副边线圈的一端同时与正极性直流高压串级发生电路3的信号输入A端和负极性直流高压串级发生电路4的信号输入A端连接，升压变压器2的副边线圈的另一端同时与正极性直流高压串级发生电路3的信号输入B端、负极性直流高压串级发生电路4的信号输入B端和供电电源地连接，正极性直流高压串级发生电路3的直流信号输出C端连接单刀双掷开关的常开静触点，负极性直流高压串级发生电路4的直流信号输出C端连接单刀双掷开关的常闭静触点，单刀双掷开关的动触点连接保护电阻的一端，该保护电阻的另一端和供电电源地之间串联试品的两端。
通过将单相交流电经调压器调压后输入到升压变压器从而产生高压交流，然后将高压交流分别通过正极性直流高压串级发生电路3和负极性直流高压串级发生电路4产生正、负极性的直流电压。通过单刀双掷开关与正极性直流高压串级发生电路3的直流信号输出C端或负极性直流高压串级发生电路4的直流信号输出C端相连接的方式选择接入试品的电压极性，电压极性选择完毕后经保护电阻将电压引入试品一端，试品另一端接地，从而在试品两端施加电压。
具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的基于直流高压串级发生电路的极性反转电压发生装置的进一步限定，
所述正极性直流高压串级发生电路3由N个正极性直流高压发生电路3-1串联组成，N为大于1的正整数。
当需要提高直流电压等级时，通过提高直流高压串极发生电路的级数实现。
具体实施方式三：结合图2说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式二所述的基于直流高压串级发生电路的极性反转电压发生装置的进一步限定，
所述正极性直流高压串级发生电路3由2个正极性直流高压发生电路3-1串联组成。
具体实施方式四：本实施方式是对具体实施方式二或三所述的基于直流高压串级发生电路的极性反转电压发生装置的进一步限定，
正极性直流高压发生电路3-1包括两个高压硅堆D1、D2和两个电容器C1、C2；电容器C1的一端作为所述电路的一个输入端，电容器C1的另一端同时与一个高压硅堆D1的阴极和另一个高压硅堆D2的阳极连接后作为所述电路的一个输出端，所述另一个高压硅堆D2的阴极与电容器C2的一端连接作为所述电路的另一个输出端，该电容器C2的另一端与一个高压硅堆D1的阳极连接作为所述电路的另一个输入端。
具体实施方式五：本实施方式是对具体实施方式一所述的基于直流高压串级发生电路的极性反转电压发生装置的进一步限定，
所述负极性直流高压串级发生电路3由N个负极性直流高压发生电路4-1串联组成，N为大于1的正整数。
当需要提高直流电压等级时，通过提高直流高压串极发生电路的级数实现。
具体实施方式六：结合图3说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式五所述的基于直流高压串级发生电路的极性反转电压发生装置的进一步限定，
所述负极性直流高压串级发生电路3由2个负极性直流高压发生电路4-1串联组成。
具体实施方式七：本实施方式是对具体实施方式五或六所述的基于直流高压串级发生电路的极性反转电压发生装置的进一步限定，负极性直流高压发生电路4-1包括两个高压硅堆D3、D4和两个电容器C3、C4；电容器C3的一端作为所述电路的一个输入端，电容器C3的另一端同时与一个高压硅堆D3的阳极和另一个高压硅堆D4的阴极连接后作为所述电路的一个输出端，所述另一个高压硅堆D4的阳极与电容器C4的一端连接作为所述电路的另一个输出端，该电容器C4的另一端与一个高压硅堆D3的阴极连接作为所述电路的另一个输入端。

Claims (7)

1.基于直流高压串级发生电路的极性反转电压发生装置，其特征在于，
它包括调压器（1）、升压变压器（2）、正极性直流高压串级发生电路（3）、负极性直流高压串级发生电路（4）、单刀双掷开关和保护电阻；
调压器（1）的原边线圈的两端用于输入单相交流电信号，调压器（1）的副边线圈的一端与升压变压器（2）的原边线圈的一端连接，调压器（1）的副边线圈的可调端与升压变压器（2）的原边线圈的另一端连接，升压变压器（2）的副边线圈的一端同时与正极性直流高压串级发生电路（3）的信号输入A端和负极性直流高压串级发生电路（4）的信号输入A端连接，升压变压器（2）的副边线圈的另一端同时与正极性直流高压串级发生电路（3）的信号输入B端、负极性直流高压串级发生电路（4）的信号输入B端和供电电源地连接，正极性直流高压串级发生电路（3）的直流信号输出C端连接单刀双掷开关的常开静触点，负极性直流高压串级发生电路（4）的直流信号输出C端连接单刀双掷开关的常闭静触点，单刀双掷开关的动触点连接保护电阻的一端，该保护电阻的另一端和供电电源地之间串联试品的两端。
2.根据权利要求1所述的基于直流高压串级发生电路的极性反转电压发生装置，其特征在于，所述正极性直流高压串级发生电路（3）由N个正极性直流高压发生电路（3-1）串联组成，N为大于1的正整数。
3.根据权利要求2所述的基于直流高压串级发生电路的极性反转电压发生装置，其特征在于，所述正极性直流高压串级发生电路（3）由2个正极性直流高压发生电路（3-1）串联组成。
4.根据权利要求2或3所述的基于直流高压串级发生电路的极性反转电压发生装置，其特征在于，
正极性直流高压发生电路（3-1）包括两个负极性高压硅堆（D1）、（D2）和两个电容器C1、C2；电容器C1的一端作为所述电路的一个输入端，电容器C1的另一端同时与一个负极性高压硅堆（D1）的阴极和另一个高压硅堆（D2）的阳极连接后作为所述电路的一个输出端，所述另一个高压硅堆（D2）的阴极与电容器C2的一端连接作为所述电路的另一个输出端，该电容器C2的另一端与一个负极性高压硅堆（D1）的阳极连接作为所述电路的另一个输入端。
5.根据权利要求1所述的基于直流高压串级发生电路的极性反转电压发生装置，其特征在于，
所述负极性直流高压串级发生电路3由N个负极性直流高压发生电路（4-1）串联组成，N为大于1的正整数。
6.根据权利要求5所述的基于直流高压串级发生电路的极性反转电压发生装置，其特征在于，所述负极性直流高压串级发生电路3由2个负极性直流高压发生电路（4-1）串联组成。
7.根据权利要求5或6所述的基于直流高压串级发生电路的极性反转电压发生装置，其特征在于，
负极性直流高压发生电路（4-1）包括两个高压硅堆（D3）、（D4）和两个电容器C3、C4；电容器C3的一端作为所述电路的一个输入端，电容器C3的另一端同时与一个高压硅堆（D3）的阳极和另一个高压硅堆（D4）的阴极连接后作为所述电路的一个输出端，所述另一个高压硅堆（D4）的阳极与电容器C4的一端连接作为所述电路的另一个输出端，该电容器C4的另一端与一个高压硅堆（D3）的阴极连接作为所述电路的另一个输入端。
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