CN110212804A - 一种双频自适应切换的宽频介电激励高压电源 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双频自适应切换的宽频介电激励高压电源，包括电源频率切换电路、第一频段输出模块和第二频段输出模块；电源频率切换电路的两个输出端分别连接到第一频段输出模块和第二频段输出模块，当输入电源的频率在第一频段或第二频段，分别控制第一频段输出模块或第二频段输出模块启动；第一频段输出模块包括第一整流滤波电路，其输出端依次通过调压电路1、多场效应管同步串联调制电路和滤波电路1连接到负载，调压电路1的输出端还通过控制驱动电路3连接到调压电路1的控制端，多场效应管同步串联调制电路的控制端连接到多级高同步调制控制驱动电路。本发明能实现高压电源输出，且抗干扰能力强，提高了现场测试的准确性。
Description
技术领域
本发明属于变压器绝缘状态评估领域，具体涉及一种双频自适应切换的宽频介电激励高压电源。
背景技术
变压器作为供电系统的核心设备，承担着电压转换的任务，其绝缘性能的优劣直接影响变压器的安全稳定运行。频域介电谱法是一种无损且能有效评估变压器绝缘状态的测试方法，其原理是对牵引变压器主绝缘施加不同频率的正弦交流电压测量其介电常数，根据其介电常数的特征来分析所需要的信息，具有信息量丰富等优点。然而现有频域介电谱测试系统输出电压较低，应用于变压器现场测试时电流信号较弱，容易受到外部干扰，难以准确测试变压器频域介电谱曲线，导致变压器绝缘状态诊断结果错误。
发明内容
为了能够准确测试变压器绝缘的频域介电谱曲线，本发明提出了一种双频自适应切换的宽频介电激励高压电源。
实现本发明目的的技术方案如下：
一种双频自适应切换的宽频介电激励高压电源，包括电源频率切换电路、第一频段输出模块和第二频段输出模块；所述电源频率切换电路的两个输出端分别连接到第一频段输出模块和第二频段输出模块，当输入电源的频率在第一频段或第二频段，分别控制第一频段输出模块或第二频段输出模块启动；所述第一频段为0.001Hz～100Hz，第二频段为100Hz～1500Hz；所述第一频段输出模块包括第一整流滤波电路，第一整流滤波电路的输入端为第一频段输出模块的输入端，第一整流滤波电路的输出端依次通过调压电路1、多场效应管同步串联调制电路和滤波电路1连接到负载，调压电路1的输出端还通过控制驱动电路3连接到调压电路1的控制端，多场效应管同步串联调制电路的控制端连接到多级高同步调制控制驱动电路；所述第二频段输出模块包括第二整流滤波电路，第二整流滤波电路的输入端为第二频段输出模块的输入端，第二整流滤波电路的输出端依次通过调压电路2、逆变电路、滤波电路2和高压变压器连接到负载，调压电路2的输出端还通过控制驱动电路1连接到调压电路2的控制端，逆变电路的控制端连接到控制驱动电路2。
进一步地，所述控制驱动电路3和多级高同步调制控制驱动电路还分别连接到保护电路1。或者，所述控制驱动电路3和多级高同步调制控制驱动电路还分别连接到保护电路1。
进一步地，所述电源频率切换电路包括单片机控制器，DDS模块、串口通信接口和按键显示模块分别连接到单片机控制器。
进一步地，所述多场效应管同步串联调制电路包括n个并联的最小并联单元；其中，第1最小并联单元包括场效应管V2，电阻Rn+2两端分别连接到V2的源极和漏极，电阻R1两端分别连接到V2的栅极和源极，V2的栅极通过电容C1接地；第2最小并联单元包括场效应管V3，电阻Rn+3两端分别连接到V3的源极和漏极，电阻R2两端分别连接到V3的栅极和源极，V3的栅极通过电容C2接地；以此类推；第1最小并联单元的场效应管V2的源极连接到场效应管V1的漏极，V1的源极连接到DC～AC逆变器的输入端负极并接地，电阻Rn+1两端分别连接到V1的源极和漏极，V1的栅极为所述多场效应管同步串联调制电路的控制端；第n最小并联单元的场效应管Vn+1的漏极连接到DC～AC逆变器的输入端正极，并通过电阻R2n+2连接到VDD1，VDD1为所述多场效应管同步串联调制电路的输入端。
更进一步地，所述多级高同步调制控制驱动电路包括多个单元电路，每个单元电路包括：电源Vin的一端通过电容Cn+1连接到三极管Vn+2的基极，Vin的另一端接地，Vn+2的基极通过电阻R2n+3接地，Vn+2的发射极通过电阻R2n+4接地，Vn+2的集电极通过电阻R2n+7接电源VDD2，Vn+2的集电极还通过电容Cn+2接地，VDD2还通过电容Cn+3接地；Vn+2的发射极还依次通过电阻R2n+5连接到三极管Vn+3的基极，Vn+3的基极通过电阻R2n+8接地，Vn+3的发射极通过电阻R2n+9接地，Vn+3的集电极通过电阻R2n+12连接到电源VDD3，VDD3通过电容Cn+4接地；Vn+3的发射极通过电阻R2n+10连接到三极管Vn+4的基极，Vn+4的发射极接地，Vn+4的集电极通过电阻R2n+11连接到电源VDD3，Vn+4的集电极还通过电容Cn+5连接到脉冲变压器的一个输入端，脉冲变压器的另一个输入端接地，脉冲变压器的两个输入端还并联有二极管，脉冲变压器的输出端为单元电路的输出端；多个单元电路的输出端并联后连接到所述多场效应管同步串联调制电路的控制端。
本发明的有益效果在于，本发明提供了一种双频自适应切换的宽频介电激励高压电源，各模块通过电路连接，能实现高压电源输出，且抗干扰能力强，提高了现场测试的准确性。
附图说明
图1一种双频自适应切换的宽频介电激励高压电源的系统结构图。
图2电源频率切换电路模块的结构图。
图3多场效应管同步串联调制电路模块的结构图。
图4一路多级高同步调制控制驱动电路模块的结构图。
具体实施方式
如图1，一种双频自适应切换的宽频介电激励高压电源，包括电源频率切换电路模块、第一频段输出模块和第二频段输出模块。
如图2，电源频率切换电路模块，包括MCS-51单片机控制器、按键显示模块、串口通信接口和DDS模块共同构成的扫频信号发生器，具体如下：设计采用P2.0、P2.1、P2.2和P2.3分别作为CLK、UD、DATA、和RESET信号控制端，DDS选用AD9850模块，DDS信号正弦扫频信号通过AD9850的20管脚OUT4输出；通过编程设置在频率在第一频段范围时启动第一频段输出电路，在频率第二频段范围时启动第二频段输出。
电源频率第一频段范围为0.001Hz～100Hz，其中频率点分别为0.001Hz、0.0022Hz、0.0046Hz、0.1Hz、0.22Hz、0.46Hz、1Hz、2Hz、5Hz、10Hz、20Hz、40Hz和70Hz，电源频率切换电路模块的输出端连接第一频段输出模块的始端，第一频段输出模块始端为第一整流滤波电路模块，第一整流滤波电路模块输出接调压电路模块1，调压电路模块1输出接多场效应管同步串联调制电路模块，多场效应管同步串联调制电路模块输出接滤波电路模块1，滤波电路模块1输出接负载，控制驱动电路模块3驱动调压电路模块1，多级高同步调制控制驱动电路模块驱动多场效应管同步串联调制电路模块，控制驱动电路模块3和多级高同步调制控制驱动电路模块均设计有保护电路模块1。
如图3，多场效应管同步串联调制电路模块，调压电路模块1输出接多场效应管同步串联调制电路模块输入，输入接场效应管V1，场效应管V1与Rn+1并联，场效应管V1源极与DC～AC逆变器负极相连并接地，场效应管V1漏极与并联单元串联，并联单元与R2n+2串联再与VDD1连接，并联单元高压引出线接DC～AC逆变器正极；并联单元由n个最小并联单元并联而成，最小并联单元电路连接方式为：场效应管Vn+1与Rn并联，再与R2n+1并联，最后整体与Cn串联；Rn+1～R2n+1为大电阻，n＝1,2,3……60。
如图4，多级高同步调制控制驱动电路模块，电路选用高压雪崩三极管级联电路来产生瞬间大电流用来提高场效应管的开关速度，每个驱动电路均由相同的六路组成，每路后接脉冲变压器分别驱动一个高压场效应管。
电源频率第二频段范围为100Hz～1500Hz，其中频率点分别为110Hz、220Hz、470Hz和1000Hz，电源频率切换电路模块的输出端连接第二频段输出模块的始端，第二频段输出模块始端为第二整流滤波电路模块，第二整流滤波电路模块输出接调压电路模块2，调压电路模块2输出接逆变电路模块，逆变电路模块输出接滤波电路模块2，滤波电路模块2输出接高压变压器模块，高压变压器模块输出接负载，控制驱动电路模块1驱动调压电路模块1，控制驱动电路模块2驱动逆变电路模块，控制驱动电路模块1和控制驱动电路模块2均设计有保护电路模块2。
Claims (6)
1.一种双频自适应切换的宽频介电激励高压电源，其特征在于，包括电源频率切换电路、第一频段输出模块和第二频段输出模块；所述电源频率切换电路的两个输出端分别连接到第一频段输出模块和第二频段输出模块，当输入电源的频率在第一频段或第二频段，分别控制第一频段输出模块或第二频段输出模块启动；所述第一频段为0.001Hz～100Hz，第二频段为100Hz～1500Hz；
所述第一频段输出模块包括第一整流滤波电路，第一整流滤波电路的输入端为第一频段输出模块的输入端，第一整流滤波电路的输出端依次通过调压电路1、多场效应管同步串联调制电路和滤波电路1连接到负载，调压电路1的输出端还通过控制驱动电路3连接到调压电路1的控制端，多场效应管同步串联调制电路的控制端连接到多级高同步调制控制驱动电路；
所述第二频段输出模块包括第二整流滤波电路，第二整流滤波电路的输入端为第二频段输出模块的输入端，第二整流滤波电路的输出端依次通过调压电路2、逆变电路、滤波电路2和高压变压器连接到负载，调压电路2的输出端还通过控制驱动电路1连接到调压电路2的控制端，逆变电路的控制端连接到控制驱动电路2。
2.如权利要求1所述的双频自适应切换的宽频介电激励高压电源，其特征在于，所述控制驱动电路3和多级高同步调制控制驱动电路还分别连接到保护电路1。
3.如权利要求1所述的双频自适应切换的宽频介电激励高压电源，其特征在于，所述控制驱动电路1和控制驱动电路2还分别连接到保护电路2。
4.如权利要求1所述的双频自适应切换的宽频介电激励高压电源，其特征在于，所述电源频率切换电路包括单片机控制器，DDS模块、串口通信接口和按键显示模块分别连接到单片机控制器。
5.如权利要求1所述的双频自适应切换的宽频介电激励高压电源，其特征在于，所述多场效应管同步串联调制电路包括n个并联的最小并联单元；
其中，第1最小并联单元包括场效应管V2，电阻Rn+2两端分别连接到V2的源极和漏极，电阻R1两端分别连接到V2的栅极和源极，V2的栅极通过电容C1接地；第2最小并联单元包括场效应管V3，电阻Rn+3两端分别连接到V3的源极和漏极，电阻R2两端分别连接到V3的栅极和源极，V3的栅极通过电容C2接地；以此类推；
第1最小并联单元的场效应管V2的源极连接到场效应管V1的漏极，V1的源极连接到DC～AC逆变器的输入端负极并接地，电阻Rn+1两端分别连接到V1的源极和漏极，V1的栅极为所述多场效应管同步串联调制电路的控制端；
第n最小并联单元的场效应管Vn+1的漏极连接到DC～AC逆变器的输入端正极，并通过电阻R2n+2连接到VDD1，VDD1为所述多场效应管同步串联调制电路的输入端。
6.如权利要求5所述的双频自适应切换的宽频介电激励高压电源，其特征在于，所述多级高同步调制控制驱动电路包括多个单元电路，每个单元电路包括：
电源Vin的一端通过电容Cn+1连接到三极管Vn+2的基极，Vin的另一端接地，Vn+2的基极通过电阻R2n+3接地，Vn+2的发射极通过电阻R2n+4接地，Vn+2的集电极通过电阻R2n+7接电源VDD2，Vn+2的集电极还通过电容Cn+2接地，VDD2还通过电容Cn+3接地；Vn+2的发射极还依次通过电阻R2n+5连接到三极管Vn+3的基极，Vn+3的基极通过电阻R2n+8接地，Vn+3的发射极通过电阻R2n+9接地，Vn+3的集电极通过电阻R2n+12连接到电源VDD3，VDD3通过电容Cn+4接地；Vn+3的发射极通过电阻R2n+10连接到三极管Vn+4的基极，Vn+4的发射极接地，Vn+4的集电极通过电阻R2n+11连接到电源VDD3，Vn+4的集电极还通过电容Cn+5连接到脉冲变压器的一个输入端，脉冲变压器的另一个输入端接地，脉冲变压器的两个输入端还并联有二极管，脉冲变压器的输出端为单元电路的输出端；
多个单元电路的输出端并联后连接到所述多场效应管同步串联调制电路的控制端。
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