CN109194101A - 一种便携式多类型高压电源 - Google Patents

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赵勇
韩斌
马勇
呼慧
刘学忠
韩剑波
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Abstract

本发明公开了一种便携式多类型高压电源，可输出直流高压、交流高压和脉冲高压，包括直流电源、交流电源、脉冲电源、电源切换电路和电压显示电路；其中直流电源为低压直流输入作为斩波电路输入，斩波电路输出连接高频逆变电路输入，高频逆变电路输出连接升压电路，升压电路输出连接整流滤波电路获得高压直流电；交流电源为直流电源输出依次连接低频逆变电路和滤波电路获得高压交流电；脉冲电源为直流电源后连接由驱动电路控制开关频率的高频逆变电路获得高压脉冲电；通过电源切换电路控制输出电压类型，电压显示电路显示输出电压值；本发明适用于为野外高电压试验提供不同类型的高压电源，具有实现简单、功能丰富和成本低的特点。

Description

一种便携式多类型高压电源
技术领域
本发明属于高压电源领域，尤其涉及一种便携式多类型高压电源。
背景技术
当在野外进行高电压试验时，不同试验需要不同类型的高压电源提供试验电压，如在野外现场对风力发电机进行检测试验时，测量直流泄露电流需要直流电源，进行工频耐压试验或者是测量交流泄露电流、介质损耗因数及电容量时需要交流电源，进行脉冲下局部放电的测量则需要脉冲电源，而市面上现有的高压电源设备只有独立的交流电源、直流电源、脉冲电源或者交直流电源，电源品种单一，只能提供一种或两种类型的高压电源，不便于在现场或野外进行多种类型的高电压试验。
为了方便野外高电压试验，希望有一种具有专门的多类型电源多类型高压电源设备，通过转化实现测量所需的高压交、直流和脉冲试验电压，由一台电源设备即可输出三种不同类型的高压电源，同时高压电源之间能按照需要相互切换，方便野外高压实验的实施。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种便携式多类型高压电源，为野外高电压试验提供不同类型的高压电源，具有实现简单、功能丰富和成本低的特点。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种便携式多类型高压电源，可输出直流高压、交流高压和脉冲高压，包括直流电源、交流电源、脉冲电源、电源切换电路和电压显示电路；其中直流电源为低压直流输入连接斩波电路输入，斩波电路输出连接高频逆变电路输入，高频逆变电路输出连接升压电路输入，升压电路输出连接整流滤波电路输入获得高压直流电；交流电源包括与直流电源输出即整流滤波电路输出依次连接的低频逆变电路和滤波电路，以获得高压交流电；脉冲电源为直流电源后即与整流滤波电路输出连接的由驱动电路控制开关频率的高频逆变电路，以获得高压脉冲电；通过电源切换电路控制输出电压类型，电压显示电路显示输出电压值。
所述低压直流输入为两个额定电压12V和额定容量10AH蓄电池串联组成，低压直流输入电压为24V。
所述斩波电路由脉宽调制电路控制输出电压幅值，斩波电路输出电压为0～24V连续可调直流电压。
所述升压电路包括高频升压变压器和倍压电路，升压电路输出电压最高为2kV。
所述脉冲电源高频逆变电路由驱动电路调节其频率，高频逆变电路输出电压频率最大为1kHZ。
所述便携式多类型高压电源只有一个高压出线端，通过电源切换电路控制输出电压类型。
所述电源切换电路包括控制按钮、可编程逻辑控制器(PLC)和高压继电器；所述切换按钮包括依次连接的启动按钮、停止按钮、直流电源按钮、交流电源按钮和脉冲电源按钮。
所述可编程逻辑控制器PLC为FX1S-20MR-D，12个输入端口，8个继电器类型输出端口，工作电压为24V直流，直接由低压直流输入蓄电池组供电。
所述高压继电器为8kV高压干簧继电器。
所述电压显示电路包括直流电压显示电、交流电压显示电和脉冲电压显示电；均由分压电路、检测电路和显示电路组成。
本发明专利有益效果有：
本发明采用蓄电池直接供电，不需要220V交流电网供电，可满足野外现场高电压试验的实施。
本发明通过将低压直流电压转换为高频脉冲电压，然后通过高频逆变电路和升压电路升压，相比较于工频升压方式，可以极大减小电源体积和重量，提高转换效率，提升电源便携性。
本发明充分利用不同类型电源之间可以共用的电路，并通过电源切换电路，按下相对应的开关即可输出不同类型的高压，实现由一个电源输出直流高压、交流高压和脉冲高压三种不同类型的电压，克服了现有的高压试验电源品种单一，可避免在现场测量时繁琐的接线、换线操作，不方便野外高电压试验的缺点，具有实现简单、功能丰富和成本低的特点。
附图说明
图1为本发明整体结构框图。
图2为本发明电源切换电路主回路示意图。
图3为本发明电源切换电路控制回路PLC接线示意图。
图4为本发明电源切换控制回路PLC梯形程序图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
一种便携式多类型高压电源结构如图1所示，包括直流电源、交流电源、脉冲电源、电源切换电路和电压显示电路；其中直流电源为低压直流输入作为斩波电路输入，斩波电路输出连接高频逆变电路输入，高频逆变电路输出连接升压电路输入，升压电路输出连接整流滤波电路输入获得高压直流电；交流电源包括与直流电源输出即整流滤波电路输出依次连接的低频逆变电路和滤波电路，以获得高压交流电；脉冲电源由直流电源后即与整流滤波电路输出连接的由驱动电路控制开关频率的高频逆变电路，以获得高压脉冲电；通过电源切换电路控制输出电压类型，电压显示电路显示输出电压值。
本发明首先获得直流高压，低压直流输入作为斩波电路输入，通过斩波电路调节输出高压电源幅值；斩波电路输出连接接高频全桥逆变电路输入，将低压直流电转换为高频脉冲电；通过升压电路将低压脉冲电转换为高压脉冲电；升压电路后连接整流滤波电路，将高压脉冲电转换为高压直流电，作为直流电源输出。
所述低压直流输入为两个额定电压12V和额定容量10AH蓄电池串联组成，低压直流输入电压为24V。
所述斩波电路为BUCK变换电路，由脉宽调制电路控制输出电压幅值，斩波电路输出电压为0～24V连续可调直流电压。
所述升压电路包括高频升压变压器和倍压电路，升压电路输出电压最高为2kV。
由于斩波电路输出为连续可调电压，再经过高频逆变电路、升压电路和整流滤波电路可以得到输出电压0～2kV线性可调的高压直流电压。
本发明在已获得直流高压的基础上获得交流高压，在直流电源的整流滤波电路后依次连接50HZ低频逆变电路与滤波电路获得电压可调的工频高压交流电，作为交流电源输出。
本发明在已获得直流高压的基础上获得脉冲高压，在直流电源的整流滤波电路后接高频逆变电路，高频逆变电路由驱动电路控制开关频率，得到频率可调、电压可调的高压脉冲电，作为脉冲电源输出。
所述脉冲电源的高频逆变电路由驱动电路调节脉冲电源频率，高频逆变电路输出电压频率最大为1kHZ。
所述便携式多类型高压电源只有一个高压出线端，通过电源切换电路控制输出电压类型。
所述电源切换电路包括依次连接的控制按钮、可编程逻辑控制器(PLC)和高压继电器。
电源切换电路分为主回路和控制回路，主回路如图2所示，由高压继电器主开关控制直流电源、交流电源和脉冲电源导通回路，切换电源高压端出线端输出电压类型。
所述切换按钮包括启动按钮、停止按钮、直流电源按钮、交流电源按钮和脉冲电源按钮。
所述可编程逻辑控制器(PLC)为FX1S-20MR-D，12个输入端口，8个继电器类型输出端口，工作电压为24V直流，直接由低压直流输入蓄电池组供电。
电源切换电路控制回路PLC接线示意图如图3所示，其中，SB1为启动按钮，常开；SB2为停止按钮，常开；KI为过电流继电器常开触点，当电路发生故障，过电流继电器上电流大于额定值时，KI断开，电源被切断；SB3为直流电源按钮，常开；SB4为交流电源按钮，常开；SB5为脉冲电源按钮，常开。所有按钮开关均为带灯型自复位按钮开关。
由图3可知，PLC输入端口对应控制信号如表1所示。
表1
PLC输入端口 X000 X001 X002 X003 X004 X005
对应控制信号 SB1 SB2 KI SB3 SB4 SB5
由图3可知，PLC输出端口控制高压继电器线圈如表2所示。
表2
PLC输出端口 Y000 Y001 Y002
对应高压继电器线圈 KA1 KA2、KA3 KA4、KA5
所述高压继电器KA1～KA5均为8kV高压干簧继电器，线圈控制电压为24VDC，主开关在电压切换电路主回路，由PLC输出控制信号到高压继电器线圈控制继电器主开关的开断。
本发明电源切换电路PLC梯形图如图4所示，其输入输出端口分别如表1和表2所示。当按下启动按钮SB1，X000常开触点导通，此时停止按钮SB2为断开，X001常闭触点导通，中间继电器M0导通，并与X000形成自锁；若此时按下直流电源开关SB3，X003常开触点导通，输出端口Y000导通并自锁，Y000控制高压继电器KA1导通，电源输出直流电压。由于Y000、Y001和Y003之间互锁，在直流电源工作期间，若按下交流电源开关SB4和脉冲电源开关SB5，Y001和Y002均不会导通，相对应高压继电器也不导通，避免误操作导致电路发生短路。交流电源和脉冲电源PLC程序工作原理与直流电源完全一致，以此实现三种类型电源之间的安全切换。当测量试验结束时，先将斩波电路输出电压调到零位置，再按下停止按钮SB2，X001常闭触点断开，中间继电器M0断开，输出端口Y000、Y001和Y002均断开，高压继电器KA1～KA5也均断开，即可关断电源。
所述电压显示电路，包括直流电源电压显示、交流电源电压显示和脉冲电源电压显示，均由分压电路、检测电路和显示电路组成。均是由分压电路的分压器先将高电压转换为低电压信号，再由检测电路检测该低电压信号并进行转换然后由显示电路显示实际电压值。分压器由耐高压专用电阻组成，分压器比值为1000:1，并配有固定用绝缘柱，其高压臂接线端子与电源输出端相连接，低压臂接线端子接地；检测显示电路一端接地，一端与分压器低压信号输出端子相连接。检测电路首先对分压器输出端电压进行检测，再按1：1000的比例将该电压转换为分压器两端所加载实际电压，显示电路的显示位数为四位半，电压测量误差为±0.5％。
本发明工作流程如下，当按下启动按钮SB1，再按下三个电源开关(SB3、SB4和SB5)中的一个，电源输出相对应的电压，其中直流电源由蓄电池直流输入经调压、逆变、升压和整流滤波实现，交流电源由直流电源经低频逆变和滤波实现，脉冲电源由直流电源经高频逆变实现。当试验结束时，先将斩波电路调到零位，再按下停止按钮SB2，即可关断电源。
以上仅说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (10)

1.一种便携式多类型高压电源，其特征在于：可输出直流高压、交流高压和脉冲高压，包括直流电源、交流电源、脉冲电源、电源切换电路和电压显示电路；其中直流电源为低压直流输入连接斩波电路输入，斩波电路输出连接高频逆变电路输入，高频逆变电路输出连接升压电路输入，升压电路输出连接整流滤波电路输入获得高压直流电；交流电源包括与直流电源输出即整流滤波电路输出依次连接的低频逆变电路和滤波电路，以获得高压交流电；脉冲电源为直流电源后即与整流滤波电路输出连接的由驱动电路控制开关频率的高频逆变电路，以获得高压脉冲电；电源切换电路和电压显示电路均与直流电源、交流电源和脉冲电源连接，通过电源切换电路控制输出电压类型，电压显示电路显示输出电压值。
2.根据权利要求1所述的便携式多类型高压电源，其特征在于：所述低压直流输入为两个额定电压12V和额定容量10AH蓄电池串联组成，低压直流输入电压为24V。
3.根据权利要求1所述的便携式多类型高压电源，其特征在于：所述斩波电路由脉宽调制电路控制输出电压幅值，斩波电路输出电压为0～24V连续可调直流电压。
4.根据权利要求1所述的便携式多类型高压电源，其特征在于：所述升压电路包括高频升压变压器和倍压电路，升压电路输出电压最高为2kV。
5.根据权利要求1所述的便携式多类型高压电源，其特征在于：所述高频逆变电路由驱动电路调节其频率，高频逆变电路输出电压频率最大为1kHZ。
6.根据权利要求1所述的便携式多类型高压电源，其特征在于：所述便携式多类型高压电源只有一个高压出线端，通过电源切换电路控制输出电压类型。
7.根据权利要求1所述的便携式多类型高压电源，其特征在于：所述电源切换电路包括依次连接的控制按钮、可编程逻辑控制器PLC和高压继电器；所述控制按钮包括启动按钮、停止按钮、直流电源按钮、交流电源按钮和脉冲电源按钮。
8.根据权利要求7所述的便携式多类型高压电源，其特征在于：所述可编程逻辑控制器PLC为FX1S-20MR-D，12个输入端口，8个继电器类型输出端口，工作电压为24V直流，直接由低压直流输入蓄电池组供电。
9.根据权利要求7所述的便携式多类型高压电源，其特征在于：所述高压继电器为8kV高压干簧继电器。
10.根据权利要求1所述的便携式多类型高压电源，其特征在于：所述电压显示电路包括直流电压显示电路、交流电压显示电路和脉冲电压显示电路，均由分压电路、检测电路和显示电路组成。
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