CN104215889A - 一种高频绝缘耐压测试仪 - Google Patents

Abstract

一种高频绝缘耐压测试仪，包括单相交流调压器(1)、单相全桥不控整流电路(2)、滤波电容(3)、单相全桥逆变器(4)、控制系统(5)、可调式电感(6)、可调式电容(7)，以及高频高压变压器(8)。试品接入高频高压变压器(8)输出端，通过改变逆变器输出的方波激励信号频率，使得由可调式电感(6)和可调式电容(7)组成的串联谐振回路工作在不同频率的谐振状态，在高频高压变压器输入端产生高频正弦波形，从而在变压器输出端得到了频率可调的高频正弦信号；通过调节单相交流调压器输出电压，可进行仪器输出电压幅值的调节。最终仪器实现了输出频率和电压同时可调。本发明可用于不同频率和不同电压等级绝缘材料或设备的耐压测试。

Description

一种高频绝缘耐压测试仪

技术领域

本发明涉及一种测试仪器，特别涉及一种高压绝缘测试领域的高频耐压测试仪器。

背景技术

绝缘耐压测试仪是高电压与绝缘技术领域一个基础的测量与试验设备，对考核、检测材料或器件的绝缘性能起到关键作用。随着电力电子设备的发展，电气设备的工作频率由原来的工频交流形式变得多种多样，工作频率不断增加是其一大发展趋势，从而也使得高频下材料或器件的耐压测试成为一个问题。目前一般采用工频绝缘耐压测试仪进行检验，但不同材料工频和高频下的绝缘性能差别并非全部明晰，因此采用材料或器件实际工作频率进行绝缘耐压测试势在必行，高频绝缘耐压测试仪即是满足这一要求的试验仪器。

专利201110350149.9公开了一种交流耐压测试仪，通过绝缘栅双极型晶体管控制升压变压器原边电压，从而精确控制交流耐压测试仪输出电压；专利201120438394.0和200620083337.4公开了交流耐压测试仪器，改进了工频交流绝缘耐压测试仪性能，但均未对输出频率加以控制。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点，提出一种输出频率和电压可调的高频绝缘耐压测试仪。本发明可模拟高频高压波形，测试绝缘材料在该高压和频率下是否达到了绝缘条件。本发明可用于不同频率和电压的绝缘耐压测试。

本发明包括8个组成部分：单相交流调压器、单相全桥不控整流电路、滤波电容、单相全桥逆变器、控制系统、可调式电感、可调式电容，以及高频高压变压器。单相交流调压器的两个输入端分别接220V交流电火线和零线，单相交流调压器两个输出端接单相全桥不控整流电路的两个交流输入端，单相全桥不控整流电路输出高压端接滤波电容的正极，单相全桥不控整流电路输出低压端接滤波电容的负极，滤波电容的正极接单相全桥逆变器母线正极，滤波电容的负极接单相全桥逆变器母线负极；单相全桥逆变器的输出端串联可调式电容和可调式电感，可调式电容并联高频高压变压器，高频高压变压器输出端连接受试设备，且一端接地。控制系统接单相全桥逆变器，控制单相全桥逆变器输出的方波激励信号频率。

本发明的工作过程如下：调节控制系统，控制单相全桥逆变器输出的方波激励信号频率至目标频率，调节可调式电感和可调式电容的值，使可调式电感和可调式电容谐振频率与逆变器输出的方波激励信号频率一致，从而控制本发明测试仪输出的正弦电压信号频率；通过调节单相交流调压器的电压调节旋柄，可调节经单相全桥不控整流电路整流和滤波电容滤波后的直流电压，滤波电容输出的直流电压实现0～300V可调，从而调节了高频高压变压器输出电压幅值。本发明测试仪测试频率为1 kHz～100 kHz，输出电压峰峰值为0～60kV。

本发明用于绝缘材料或电气设备的绝缘耐压测试。

本发明的积极效果是：

1.本发明测试仪利用逆变器输出的方波激励信号、可调式电感与可调式电容形成的回路产生谐振，在可调式电容的两端即高频高压变压器的原边产生正弦电压信号，通过高频高压变压器输出高频高压正弦信号。

2.本发明测试仪采用高频IGBT器件组成单相全桥逆变器，高频IGBT器件在软开关条件下输出信号频率最高达到100 kHz。同时采用可调式电容和电感，可以调节出1 kHz～100kHz的谐振频率，在1 kHz～100 kHz的方波激励信号下，试验仪可以输出频率可调的1kHz～100 kHz正弦交流电压信号。

3.本发明试验仪采用单向交流调压器，可以方便的调整该试验仪输出的电压幅值，弥补电容上谐振电压和回路谐振频率不能同时调节的不足。

附图说明

图1为本发明的拓扑结构框图，图中：1单相交流调压器，2单相全桥不控整流电路，3滤波电容，4单相全桥逆变器，5控制系统，6可调式电感，7可调式电容，8高频高压变压器。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式详细说明本发明。

如图1所示：本发明包括单相交流调压器1、单相全桥不控整流电路2、滤波电容3、单相全桥逆变器4、控制系统5、可调式电感6、可调式电容7，以及高频高压变压器8。单相交流调压器1的两个输入端分别接220V交流电火线和零线；单相交流调压器1的两个输出端接单相全桥不控整流电路2的两个交流输入端；单相全桥不控整流电路2输出高压端接滤波电容3的正极，单相全桥不控整流电路2输出低压端接滤波电容3的负极；滤波电容3的正极接单相全桥逆变器4母线正极，滤波电容3的负极接单相全桥逆变器4母线负极；单相全桥逆变器4的输出端和可调式电容7、可调式电感6的输入输出端依次串联连接，高频高压变压器8输入端接可调式电容7的两端。控制系统5接单相全桥逆变器4，控制单相全桥逆变器4输出的方波激励信号频率。

本发明的实施例以1kW的测试装置为例。单相交流调压器1采用2kW单相交流调压器，调节范围为0～220V；单相全桥不控整流电路2采用西门康公司30A/1200V整流桥；滤波电容3采用1100uF/450V电解电容；单相全桥逆变器4采用英飞凌公司F4-50R12KS4 IGBT；控制系统5采用UG3252作为PWM波产生和频率调节芯片，UG3252输出接落木源公司DA962D4驱动电路，DA962D4驱动电路输出的4路驱动信号分别接单相全桥逆变器中的4个IGBT；可调式电感6采用外加工制作，为环形带铁心的螺线管形式，采用滑动碳刷的接触方式，通过手动调节碳刷接触电感的不同位置来调节电感阻值，电感值调节范围为0～5mH；可调式电容7采用多抽头的分段方式实现，1kW的测试装置每段电容值为0、0.1uF、0.3uF、0.5uF、0.8uF、1uF。

本发明工作过程如下所述：将试品接入高频高压变压器8的输出端，如图1所示。调节单相交流调压器1至0V，单相交流调压器1的输入端接220V交流电，控制系统5接上电源。根据测试要求的频率f0选定可调式电容档位，电容的不同档位对应的最大和最小输出频率已通过实际测试数值得出。可调式电感可任意选择一个位置。然后采用电压测试探头测量测试仪的输出电压，采用电流测试探头测量测试仪的输出电流。首先调好电压、电流探头和示波器的设置，将控制系统5中UG3525输出频率f(f对应的周期为T)设置为测试要求的频率f0(f0对应的周期为T0)，其脉宽T设置为1/2 T0〈T〈T0；缓慢调节单相交流调压器电压调节旋柄即可在变压器输入侧和输出侧测量得到电压、电流波形，波形不理想时，手动调节可调式电感6碳刷位置。得到理想波形后，继续调节单相交流调压器电压调节旋柄直到测试仪输出电压达到目标测试电压为止。

本发明用于绝缘材料或电气设备的绝缘耐压测试。本发明通过简单的电容、电感调节、控制频率的调节、单相交流调压器输出电压的调节实现测试仪输出工作频率和输出电压的调节，方便地实现了高频高压绝缘耐压测试的目的。该仪器电路结构简单，控制方便。

Claims (3)

1.一种高频绝缘耐压测试仪，其特征在于，所述的测试仪包括单相交流调压器(1)、单相全桥不控整流电路(2)、滤波电容(3)、单相全桥逆变器(4)，控制系统(5)、可调式电感(6)、可调式电容(7)，以及高频高压变压器(8)；单相交流调压器(1)的两个输入端分别接220V交流电火线和零线，单相交流调压器(1)两个输出端接单相全桥不控整流电路(2)的两个交流输入端；单相全桥不控整流电路(2)的输出高压端接滤波电容(3)的正极，单相全桥不控整流电路(2)的输出低压端接滤波电容(3)的负极；滤波电容(3)的正极接单相全桥逆变器(4)的母线正极，滤波电容(3)的负极接单相全桥逆变器(4)母线负极；单相全桥逆变器(4)的输出端串联连接可调式电感(6)和可调式电容(7)，可调式电容(7)的两端接高频高压变压器(8)的输入端，高频高压变压器(8)的输出端连接试品，且一端接地；控制系统(5)接单相全桥逆变器(4)，控制单相全桥逆变器(4)输出的方波激励信号频率。

2.按照权利要求1所述的高频绝缘耐压测试仪，其特征在于，所述的测试仪通过调节单相全桥逆变器(4)的工作频率、可调式电感(6)的电感值和可调式电容(7)电容值，由单相全桥逆变器(4)、可调式电感(6)和可调式电容(7)形成的串联回路中产生谐振，在高频高压变压器(8)的输出端产生频率可调的正弦电压信号，用于试品的高频绝缘耐压测试。

3.根据权利要求1所述的高频绝缘耐压测试仪，其特征在于，采用所述的单相交流调压器(1)调节高频高压变压器(8)的输出电压，实现高频高压变压器(8)输出电压的单独调节。