CN103969527A - 一种高压陶瓷电容器的充放电寿命检测装置 - Google Patents

一种高压陶瓷电容器的充放电寿命检测装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高压陶瓷电容器的充放电寿命检测装置,包括可调高压直流电路、脉冲形成电路、放电电路和检测电路;可调高压直流电路是用于将交流电压转换成直流电压,提供可调的高压直流电压;脉冲形成电路用于在试品电容器两端产生脉冲高压;放电电路用于试品电容器的放电;所述检测电路用于判断试品电容器是否失效,当放电电路中的陡化开关连续导通失败,试品电容器放电电路无电流,且通过检测试品电容器的充电电压和放电电流显著减小时,判断试品电容器失效。本发明可以检测高压陶瓷电容器在高电压、大电流、陡脉冲的条件下重复充放电的寿命。

Description

—种高压陶瓷电容器的充放电寿命检测装置
技术领域
[0001] 本发明属于高电压电工电器技术和脉冲功率技术领域,更具体地,涉及一种高压陶瓷电容器的充放电寿命检测装置。
背景技术
[0002] 陶瓷电容器传统上多用于电力系统的二次设备,近年来出于紧凑脉冲功率系统开发的需要,也应用于脉冲功率装置中。但在脉冲功率应用条件下,通过陶瓷电容器的暂态电流和功率很大,电容器在高电压、大电流重复充放电的过程中,其内部会产生很大的能量损耗和电动力破坏,此时陶瓷电容器的充放电寿命往往远低于在电力设备中稳态运行的寿命O
[0003] 根据已有的开发经验,陶瓷电容器由于其封装后性能质量无法利用传统的介损检测、电容量检测、局放检测等高压绝缘检测技术进行判断,在没有击穿的情况下,外观上也无法辨别电容器的好坏,其失效通常表现为突然性的充电失能,即电压无法在直流、交流和脉冲情况下充电到额定值,充放电检测判断是目前判定电容器失效的唯一可靠方法。
[0004] 开发适用于脉冲功率应用的高压陶瓷电容器,需要设计一个在一定重复频率下运行的快速充放电寿命检测装置。
发明内容
[0005] 针对现有技术的设计需求,本发明提供了一种高压陶瓷电容器的充放电寿命检测装置,其目的在于检测高压陶瓷电容器在高电压、大电流、陡脉冲的条件下重复充放电的寿命O
[0006] 为实现上述目的,本发明提供一种高压陶瓷电容器的充放电寿命检测装置,其特征在于,能为电容量3nF以下的高压陶瓷电容器提供放电电压O〜150kV、重复频率20〜50Hz的充放电检测条件;该装置包括可调高压直流电路、脉冲形成电路、放电电路和检测电路;
[0007] 所述可调高压直流电路是用于将交流电压转换成直流电压,为脉冲形成电路提供可调的高压直流电压;
[0008] 脉冲形成电路用于在试品电容器两端产生脉冲高压;脉冲形成电路包括充电晶闸管、充电电感、变压器原方电容、放电晶闸管、第二续流二极管和脉冲变压器;充电晶闸管的阳极与可调高压直流电路的正输出端连接,充电晶闸管的阴极连接到充电电感的一端,充电电感的另一端连接到变压器原方电容的正极和放电晶闸管的阳极,变压器原方电容的负极连接到可调高压直流电路的负输出端连接,放电晶闸管的阴极连接到铁芯式脉冲变压器原方绕组的一端,铁芯式脉冲变压器的副方绕组用于与试品电容器并联;第二续流二极管的阳极连接到放电晶闸管的阴极,第二续流二极管的阴极连接到放电晶闸管的阳极;铁芯式脉冲变压器的铁芯接地;
[0009] 放电电路用于试品电容器的放电;放电电路包括陡化开关、触发极电阻、放电电阻和放电电感;陡化开关的一个主电极用于与试品电容器的正极连接,陡化开关的另一个主电极连接到放电电阻的一端,放电电阻的另一端连接到放电电感的一端,放电电感的另一端接地,陡化开关的触发极通过触发极电阻接地;
[0010] 检测装置工作时,当所述可调高压直流电路输出电压稳定,充电晶闸管受控导通,滤波电容通过充电电感向变压器原方电容谐振充电,待变压器原方电容充电饱和,放电晶闸管受控导通,变压器原方电容向脉冲变压器原方绕组放电,通过脉冲变压器的电磁耦合,在试品电容器上产生脉冲高压;当试品电容器两端电压达到陡化开关的自触发电压时,试品电容器对放电电阻和放电电感进行大电流放电,完成一次充放电的过程;控制充电晶闸管、放电晶闸管以一定的频率先后导通,能够使试品电容器重复频率充放电;
[0011] 所述检测电路用于判断试品电容器是否失效,当陡化开关连续导通失败,试品电容器放电电路无电流,且通过检测试品电容器的充电电压和放电电流显著减小时,判断试品电容器失效。
[0012] 优选地,充、放电晶闸管的触发电路采用单片机进行控制,具有调节触发脉冲的脉宽、频率以及计数的功能;
[0013] 优选地,选用全可控器件IGBT作为直流调压电路开关元件,工作频率高,可有效减小输出电压的脉动;
[0014] 优选地,脉冲变压器宜采用铁芯式脉冲变压器,铁芯式脉冲变压器的耦合系数和能量传输效率较高,在一个振荡半波内即可获得电压的最大值,输出为单极性,具有易实现、体积小、能效闻等优点;
[0015] 优选地,选用三电极气体开关作为试品电容器放电回路主开关,具有工作电压高、通流能力强、结构简单,击穿稳定等优点。
[0016] 总体而言,通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比,能够取得下列有益效果:
[0017] (I)本发明通过可调高压直流电路的电压幅值的调节,可达到试品电容器以不同的充电电压放电的目的;
[0018] (2)改变充、放电晶闸管触发信号的频率,可改变试品电容器的充放电频率;
[0019] (3)当陡化开关优选为三电极气体开关时,可得到纳秒级的脉冲电压。气体开关采用自触发方式导通,触发极经大电阻接地,可提高气体开关击穿的稳定性。
附图说明
[0020] 图1是本发明实例提供的高压陶瓷电容器充放电寿命检测装置的主电路原理图;
[0021] 图2是本发明实例提供的高压陶瓷电容器充放电寿命检测装置的主电路元件布置图;
[0022] 图3是实例提供的IGBT元件以及充、放电晶闸管的触发信号时序图;
[0023] 图4是本发明实例中检测元件的布置示意图;
[0024] 图5是本发明信号处理电路的结构示意图;图中,1.整流电路,11.三相整流全桥,
12.限流电阻,13.第一限流电感,14.直流侧电容;2.直流调压电路,21.1GBT元件,22.第一续流二极管,23.第二滤波电感,24.滤波电容;3.冲形成电路,31.充电晶闸管,32.充电电感,33.变压器原方电容,34.放电晶闸管,35.第二续流二极管,36.脉冲变压器,4.放电电路,41.试品电容器,42.陡化开关,43.触发极电阻,44.放电电阻,45.放电电感;5.检测电路,51.第一电压测量探头51,52.第二电压测量探头,53.第一电流测量线圈,54.第三电压测量探头,55.第二电流测量线圈。601.信号调理芯片;602.多路选择器;603.A/D转换芯片;604.数字信号处理芯片;605.电源模块;606.调试接口 ;607.复位芯片;608.计数芯片;609.存储模块;610.按键输入模块;611.声光指示模块;612.显示屏。
[0025] TP1:IGBT元件21触发信号;TP2:充电晶闸管31触发信号;ΤΡ2:放电晶闸管34触发信号;t:时间;Ul =IGBT栅极正向驱动电压;u2 =IGBT栅极负偏压;u3 =TP2和TP3的幅值;T1 =TP1的脉宽;T2 =TP2和TP3的脉宽;T3 =TP3落后TP2的时间;T4 =TP1的周期;T =TP2和TP3的周期;
具体实施方式
[0026] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。此外,下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0027] 本发明实例提供的检测装置包括主电路和检测电路;主电路包括可调高压直流电路、脉冲形成电路3和放电电路4 ;
[0028] 可调高压直流电路是用于将交流电压转换成直流电压,为脉冲形成电路3提供可调的高压直流电压。脉冲形成电路3用于在试品电容器两端产生脉冲高压,放电电路4用于试品电容器的放电。可调高压直流电路可以采用可调高压直流电源,或者由整流电路I和直流调压电路2组成。下面以后者为例具体说明各部分的功能及结构。
[0029] 如图1所示,整流电路I包括三相整流全桥11、限流电阻12、第一滤波电感13和直流侧电容14 ;
[0030] 三相整流全桥11的输入端接三相交流电压,三相整流全桥11的输出端正极端连接到限流电阻12的一端,限流电阻12的另一端连接到第一滤波电感13的一端,第一滤波电感13的另一端连接到直流侧电容14的正极,直流侧电容14的负极连接到三相整流全桥11的输出端负极。
[0031] 整流电路I用于将交流电压转换成直流电压。三相交流电压经过全桥整流后得到537V左右的直流电压,再通过限流电阻12向直流侧电容14充电,第一滤波电感13用来限制冲击电流和过滤高次谐波。待直流侧电容14充电饱和时,其两端为纹波较小的直流电压。
[0032] 直流调压电路2包括IGBT元件21、第一续流二极管22、第二滤波电感23和滤波电容24 ;IGBT元件21的集电极连接到直流侧电容15的正极,IGBT元件的发射极连接到第一续流二极管22的阴极和第二滤波电感23的一端,第二滤波电感23的另一端连接到滤波电容24的正极,滤波电容24的负极连接到第一续流二极管22的阳极和直流侧电容15的负极。
[0033] 直流调压电路2用于调节直流电压的输出。当IGBT元件21导通时,第一续流二极管22截止,滤波电容24储能增加,第二滤波电感23主要起限流滤波作用。当IGBT元件21关断时,第一续流二极管22起续流作用,滤波电容24的储能释放。通过调节IGBT元件21的占空比,就可以改变其输出的直流电压的大小。适当选取第二滤波电感23和滤波电容24的容量以及增加IGBT元件21的开关频率,均可有效减小输出直流电压的脉动。
[0034] 选用全可控器件IGBT作为直流调压电路开关元件,工作频率高,可有效减小输出电压的脉动。
[0035] 脉冲形成电路3包括充电晶闸管31、充电电感32、变压器原方电容33、放电晶闸管34、第二续流二极管35和脉冲变压器36 ;
[0036] 滤波电容24的正极连接到充电晶闸管31的阳极,充电晶闸管31的阴极连接到充电电感32的一端,充电电感32的另一端连接到变压器原方电容33的正极和放电晶闸管34的阳极,变压器原方电容33的负极连接到滤波电容24的负极,放电晶闸管34的阴极连接到铁芯式脉冲变压器36原方绕组的一端,铁芯式脉冲变压器36的副方绕组用于与试品电容器41并联。第二续流二极管35的阳极连接到放电晶闸管34的阴极,第二续流二极管35的阴极连接到放电晶闸管34的阳极。铁芯式脉冲变压器36的铁芯接地。
[0037] 脉冲形成电路3用于在试品电容器41两端产生脉冲高压。当滤波电容24充电完成后,充电晶闸管31受控导通,滤波电容24通过充电电感32向变压器原方电容33谐振充电,待变压器原方电容33充电饱和,放电晶闸管34受控导通,变压器原方电容33向脉冲变压器36原方绕组放电,通过脉冲变压器36的电磁耦合,在试品电容器41上产生脉冲高压。
[0038] 滤波电容24远大于变压器原方电容33,则变压器原方电容33充电后滤波电容24两端的电压无较大波动,理论上变压器原方电容33两端的电压最高可达滤波电容24上的电压的两倍(IkV左右)。充电电感32的选取需考虑谐振充电的时间及通过充电晶闸管22的电流大小,为避免电感铁芯饱和,可选择空芯绕线电感。
[0039] 脉冲变压器36优选铁芯式脉冲变压器36,其峰值变比在100以上,变压器的绕组需采用高压线绕制,且浸在油箱中,保证脉冲变压器的绝缘和冷却。在重复频率工作条件下,需要考虑铁芯式脉冲变压器36铁芯的饱和与剩磁,因此设置第二续流二极管35与放电晶闸管34反向并联,在其续流时流经初级绕组的电流方向与工作脉冲极性相反,能对铁芯起到去磁作用,可降低铁芯的剩余磁感应强度,提高铁芯的利用效率。
[0040] 放电电路4包括陡化开关42、触发极电阻43、放电电阻44和放电电感45。
[0041] 陡化开关42的一个主电极用于与试品电容器41的正极连接,陡化开关42的另一个主电极连接到放电电阻44的一端,放电电阻44的另一端连接到放电电感45的一端,放电电感45的另一端接地,陡化开关42的触发极通过触发极电阻43接地。
[0042] 加在试品电容器41上电压的幅值由铁芯式脉冲变压器36、变压器原方电容33以及试品电容器41共同决定。为达到装置150kV的最高输出,变压器原方电容33的容量需根据试品电容器41的容量来设定。
[0043] 放电电路4用于试品电容器41的放电。由于脉冲变压器36输出电压脉冲前沿为微秒级,为达到暂态快脉冲的试验条件,串接陡化开关42可得到纳秒级陡脉冲。陡化开关42选用三电极气体开关,为提高陡化开关的稳定性,陡化开关的触发极通过大电阻43接地来钳制电位。当试品电容器41两端电压达到陡化开关42的自触发电压时,陡化开关42过压导通,试品电容器41通过放电电阻44和放电电感45完成一次放电,放电电阻44和放电电感45的大小可根据放电电流的需要来调节。
[0044] 如图2所示,主电路的元件需要紧凑排列,可尽可能减小装置体积,并减小杂散参数的影响。为了增强电气绝缘,检测装置总共分为两层,上层为铁芯式脉冲变压器36低压侧元件,下层为铁芯式脉冲变压器36高压侧元件,且装置的支架和外壳需使用绝缘材料。为使用方便,图2中虚线框为更换试品电容器的操作窗口,并将铁芯式脉冲变压器36的高压输出端以及接地端通过连接线固定在操作窗口附近。
[0045] 通过设置充电晶闸管31和放电晶闸管34以一定的频率按时序先后导通,则试品电容器41以相同的频率充放电。优选地,充电晶闸管31和放电晶闸管34的触发电路采用单片机进行控制,具有调节触发脉冲的脉宽、频率以及计数的功能。
[0046] 下面结合充、放电晶闸管和陡化开关42的触发脉冲的时序图进一步阐释本发明高压陶瓷电容器充放电寿命检测装置的运行原理。
[0047] 如图3所示,TP1、TP2和TP3分别是IGBT元件21、充电晶闸管31以及放电晶闸管34的触发信号。
[0048] TP1的脉宽为T1,周期为T4,栅极正向驱动电压U1设置为15V左右,为保证IGBT元件21安全可靠关断,栅极负偏压U1设置在-5V到-1OV之间,IGBT元件21的开关频率设定在IOkHz左右,即周期T4约为100 μ S,可有效减小输出直流电压的脉动。通过调节IGBT元件21的导通与关断的时间比,就可以改变其输出的直流电压的大小,从而调节加在试品电容器41两端脉冲电压的幅值。
[0049] TP2和TP3的脉宽为T2,TP3落后TP2的时间为T3,两组信号的周期为Τ。为保证晶闸管可靠导通,脉宽T2要大于晶闸管的导通时间,大约为几十微秒;τ3需大于变压器原方电容33的谐振充电时间,以保证放电晶闸管34每次导通前,变压器原方电容33已充电饱和。
[0050] 由于TP2超前TP3,故每个周期内,充电晶闸管31先导通,滤波电容24通过充电电感32对变压器原方电容33进行谐振充电,充电结束后,充电电流为零,充电晶闸管31因电流过零而关闭,然后放电晶闸管34导通,变压器原方电容33对铁芯式脉冲变压器36的初级绕组放电,通过变压器电磁耦合作用,试品电容器41上产生脉冲高压,当此脉冲高压达到陡化开关42的自触发电压时,陡化开关42过压击穿,试品电容器41通过放电电阻44和放电电感45完成放电。触发信号TP2、TP3以一定频率(20〜50Hz)给出,试品电容器41则以相同频率充放电,因此装置的重复频率可通过调节触发信号TP2和TP3的频率来设定。
[0051] 所述检测电路包括检测元件和信号处理电路。
[0052] 如图4所示,为判断试品电容器41是否失效、保护操作人员和检测装置的安全,检测装置运行过程中的一些关键量需要进行检测。检测元件包括:第一电压测量探头51,并联在滤波电容24的两端;第二电压测量探头52,并联在原方电容33的两端;第一电流测量线圈53,环绕在铁芯式脉冲变压器36的低压进线端的导线上;第三电压测量探头54,并联在试品电容器41的两端;第二电流测量线圈55,环绕在连接陡化开关42和放电电阻44的导线上。
[0053] 第一电压测量探头51用以测量调压后的直流电压;第二电压测量探头52用以测量原方电容33的充电电压;第一电流测量线圈53用以测量通过放电晶闸管34的电流;第三电压测量探头54用以测量试品电容器41的充电电压;第二电流测量线圈55用以测量试品电容器41的放电电流。
[0054] 如图5所示,为了采集和分析检测元件获得的信号,实现电气隔离,保证操作人员和设备的安全,需要配置具有人机交换界面的信号处理电路。[0055] 信号处理电路能采集并分析检测元件得到的数据,当检测到试品电容器41已经失效时停止装置,并记录试品电容器41的充放电次数,并具有远程开关机、电路复位、声光报警、键盘输入及实时数据显示等人机交换功能。
[0056] 信号处理电路的主要括:信号调理芯片601、多路选择器602、A/D转换芯片603、数字信号处理芯片604、电源模块605、调试接口 606、复位芯片607、计数芯片608、存储模块609、按键输入模块610、声光指示模块611、显示屏612。
[0057] 信号调理芯片601将检测元件得到的信号进行减小、滤波、补偿等操作转换成A/D转换芯片能够识别的标准信号。
[0058] 多路选择器602用于选择其中一路调理后的信号传入A/D转换器603。
[0059] A/D转换器603用于将调理后的信号进行采集并传入数字信号处理芯片604。
[0060] 数字信号处理芯片604将A/D转换器603传入的数字信号进行分析处理,并将分析处理的结果通过人机交换界面显示出来。分析处理过程为:当试品电容器41的耐压值发生变化时,电容器两端电压明显降低,导致陡化开关42无法自触发导通;当试品电容器41的电容量显著降低时,电容器的放电电流峰值会明显减小,所以判断试品电容器41是否失效的标准是:(1)陡化开关42连续导通失败,试品电容器41放电电路无电流;(2)通过检测试品电容器41的充电电压和放电电流显著减小。
[0061] 电源模块605为数字信号处理芯片604提供稳定的电源电压。
[0062] 调试接口 606用于数字信号处理芯片604与计算机的通信,方便操作人员进行调试。
[0063] 复位芯片607用于数字信号处理芯片604的复位,防止数字信号处理芯片604因程序跑飞,造成整个装置无法工作,具有手动复位和自动复位两种方式。
[0064] 计数芯片608用于记录试品电容器41从开始检测到电容器失效为止的充放电次数。
[0065] 存储模块609提供数字信号处理芯片604中用于运行的程序存储空间、以及储存A/D转换器603采集到的数据以及数字信号处理芯片604分析处理的结果的数据存储空间。
[0066] 按键输入模块610用于操作人员通过键盘输入指令,达到人机交换的目的。
[0067] 声光指示模块611用于发出声光信号,指示检测电路正常运行、停机、复位等实时状态。
[0068] 显示屏612用于操作人员实时观察收集到的检测数据、检测电路的运行状态以及分析处理的结果,实现人机交换。
[0069] 本领域的技术人员容易理解,以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高压陶瓷电容器的充放电寿命检测装置,其特征在于,能为电容量3nF以下的高压陶瓷电容器提供放电电压O~150kV、重复频率20~50Hz的充放电检测条件;该装置包括可调高压直流电路、脉冲形成电路(3)、放电电路(4)和检测电路; 所述可调高压直流电路是用于将交流电压转换成直流电压,为脉冲形成电路(3)提供可调的高压直流电压; 脉冲形成电路⑶用于在试品电容器(41)两端产生脉冲高压;脉冲形成电路(3)包括充电晶闸管(31)、充电电感(32)、变压器原方电容(33)、放电晶闸管(34)、第二续流二极管(35)和脉冲变压器(36);充电晶闸管(31)的阳极与可调高压直流电路的正输出端连接,充电晶闸管(31)的阴极连接到充电电感(32)的一端,充电电感(32)的另一端连接到变压器原方电容(33)的正极和放电晶闸管(34)的阳极,变压器原方电容(33)的负极连接到可调高压直流电路的负输出端连接,放电晶闸管(34)的阴极连接到铁芯式脉冲变压器(36)原方绕组的一端,铁芯式脉冲变压器(36)的副方绕组用于与试品电容器(41)并联;第二续流二极管(35)的阳极连接到放电晶闸管(34)的阴极,第二续流二极管(35)的阴极连接到放电晶闸管(34)的阳极;铁芯式脉冲变压器(36)的铁芯接地; 放电电路⑷用于试品电容器(41)的放电;放电电路⑷包括陡化开关(42)、触发极电阻(43)、放电电阻(44)和放电电感(45);陡化开关(42)的一个主电极用于与试品电容器(41)的正极连接,陡化开关(42)的另一个主电极连接到放电电阻(44)的一端,放电电阻(44)的另一端连接到放电电感(45)的一端,放电电感(45)的另一端接地,陡化开关(42)的触发极通过 触发极电阻(43)接地; 检测装置工作时,当所述可调高压直流电路输出电压稳定,充电晶闸管(31)受控导通,滤波电容(24)通过充电电感(32)向变压器原方电容(33)谐振充电,待变压器原方电容(33)充电饱和,放电晶闸管(34)受控导通,变压器原方电容(33)向脉冲变压器(36)原方绕组放电,通过脉冲变压器(36)的电磁耦合,在试品电容器(41)上产生脉冲高压;当试品电容器(41)两端电压达到陡化开关(42)的自触发电压时,试品电容器(41)对放电电阻(44)和放电电感(45)进行大电流放电,完成一次充放电的过程;控制充电晶闸管(31)、放电晶闸管(34)以一定的频率先后导通,能够使试品电容器(41)重复频率充放电; 所述检测电路用于判断试品电容器(41)是否失效,当陡化开关(42)连续导通失败,试品电容器(41)放电电路无电流,且通过检测试品电容器(41)的充电电压和放电电流显著减小时,判断试品电容器(41)失效。
2.根据权利要求1所述的高压陶瓷电容器的充放电寿命检测装置,其特征在于, 整流电路(I)包括三相整流全桥(11)、限流电阻(12)、第一滤波电感(13)和直流侧电容(14); 三相整流全桥(11)的输入端接三相交流电压,三相整流全桥(11)的输出端正极端连接到限流电阻(12)的一端,限流电阻(12)的另一端连接到第一滤波电感(13)的一端,第一滤波电感(13)的另一端连接到直流侧电容(14)的正极,直流侧电容(14)的负极连接到三相整流全桥(11)的输出端负极; 直流调压电路(2)包括IGBT元件(21)、第一续流二极管(22)、第二滤波电感(23)和滤波电容(24) ;IGBT元件(21)的集电极连接到直流侧电容(15)的正极,IGBT元件的发射极连接到第一续流二极管(22)的阴极和第二滤波电感(23)的一端,第二滤波电感(23)的另一端连接到滤波电容(24)的正极,滤波电容(24)的负极连接到第一续流二极管(22)的阳极和直流侧电容(15)的负极; 三相整流全桥(11)用于对三相交流电压进行全桥整流得到直流电压,再通过限流电阻(12)向直流侧电容(14)充电,第一滤波电感(13)用来限制冲击电流和过滤高次谐波,待直流侧电容(14)充电饱和时,其两端为直流电压; 当IGBT元件(21)导通时,第一续流二极管(22)截止,滤波电容(24)储能增加,第二滤波电感(23)主要起限流滤波作用;当IGBT元件(21)关断时,第一续流二极管(22)起续流作用,滤波电容(24)的储能释放;通过调节IGBT元件(21)的占空比,能够改变其输出的直流电压的大小。
3.根据权利要求1或2所述的高压陶瓷电容器的充放电寿命检测装置,其特征在于, 所述检测电路包括检测元件和分析处理电路;所述检测元件包括第一至第三电压测量探头(51、52、54),以及第一、第二电流测量线圈(53、55), 第一电压测量探头(51)用于测量可调高压直流电路的输出电压;第二电压测量探头(52),并联在原方电容(33)的两端;第一电流测量线圈(53),环绕在铁芯式脉冲变压器(36)的低压进 线端的导线上;第三电压测量探头(54),并联在试品电容器(41)的两端,以测量其充电电压;第二电流测量线圈(55),环绕在连接陡化开关(42)和放电电阻(44)的导线上,以测量其充电电流; 所述分析处理电路根据采集的信号进行分析,得到检测结果。
4.根据权利要求1或2所述的高压陶瓷电容器的充放电寿命检测装置,其特征在于,所述分析处理电路包括信号调理芯片(601)、多路选择器(602)、A/D转换芯片(603)、数字信号处理芯片(604)、电源模块(605)、调试接口(606)、复位芯片(607)、计数芯片(608)、存储模块(609)、按键输入模块(610)、声光指示模块(611)和显示屏(612); 信号调理芯片(601)用于将检测元件得到的信号进行减小、滤波和补偿操作转换成A/D转换芯片能够识别的标准信号; 多路选择器(602)用于选择其中一路调理后的信号传入A/D转换器(603); A/D转换器(603)用于将调理后的信号进行采集并传入数字信号处理芯片(604);数字信号处理芯片(604)将A/D转换器(603)传入的数字信号进行分析处理,并将分析处理的结果通过显示屏(612)予以显示; 电源模块(605)为数字信号处理芯片(604)提供稳定的电源电压; 调试接口(606)用于数字信号处理芯片(604)与计算机的通信,以方便调试; 复位芯片(607)用于数字信号处理芯片(604)的复位; 计数芯片(608)用于记录试品电容器(41)从开始检测到电容器失效为止的充放电次数; 存储模块(609)提供数字信号处理芯片(604)中用于运行的程序存储空间、以及储存A/D转换器(603)采集到的数据以及数字信号处理芯片(604)分析处理的结果的数据存储空间; 按键输入模块(610)用于接收用户输入指令; 声光指示模块(611)用于发出声光信号,指示检测电路正常运行、停机和复位实时状态。
5.根据权利要求1或2所述的高压陶瓷电容器的充放电寿命检测装置,其特征在于,脉冲变压器(36)采用铁芯式脉冲变压器,峰值变比在100以上,使其在一个振荡半波内能够获得电压的最大值,输出为单极性;设置第二续流二极管(35)与放电晶闸管(34)反向并联,对铁芯起去磁作用,提高铁芯利用效率。
6.根据权利要求1或2所述的高压陶瓷电容器的充放电寿命检测装置,其特征在于,陡化开关(42)采用三电极气体开关。
7.根据权利要求1或2所述的高压陶瓷电容器的充放电寿命检测装置,其特征在于,充电晶闸管(31)和放电晶闸管(34)均采用单片机进行控制,以调节触发脉冲的脉宽、频率以及计数。
8.根据权利要求1或2所述的高压陶瓷电容器的充放电寿命检测装置,其特征在于,该装置布置时分为上下两层,上层为脉冲变压器(36)的低压侧元件,下层为脉冲变压器(36)高压侧元件。
9.根据权利要求2所述的高压陶瓷电容器的充放电寿命检测装置,其特征在于,IGBT元件(21)选用全可控器件IGBT。
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