CN112162163A - 一种新型高压直流电容大电流测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型高压直流电容大电流测试装置,属于电容电流测试领域,包括高压小电流模块与低压大电流模块,所述高压小电流包括整流桥、拓扑电路、温度检测电路和电流检测电路,所述整流桥的输入端接入有380v交流电,所述整流桥的输出端与拓扑电路相电性连接,所述拓扑电路与电流检测电路相电性连接,所述高压小电流模块输出端正负极分别与电容的两端相并联,所述电容的两端分别与低压大电流模块的正负极相并联,本发明的目的在于提供一种新型高压直流电容大电流测试装置,为应对此类高压直流电容器测试需求而研发了一种新型高压直流电容大电流测试装置,有效提高了运行的安全可靠性。
Description
技术领域
本发明属于电容电流测试技术领域,具体涉及一种新型高压直流电容大电流测试装置。
背景技术
随着高压直流输电技术在远距离大容量送电、跨大区联网和海底电缆送电方面的推广,高压直流输电设备要求的技术规范,运行规范和检修规范也越来越严格。高压直流电容器装置作为直流配电网系统的重要组成设备,应遵循国家或电网公司所要求的标准或法规,以保障电网系统的安全稳定运行;制造商或相关研发机构在研发或批量生产对产品性能进行测试时,需确保产品在接入电网时满足相关法规要求,并证明其设备是否合格。
在某些特定实验场景中,需要对高压直流电容进行充放电测试。由于此测试中直流电容的高压特性,导致常规电源并不能满足此项测试需求,此时就需要定制化高压大电流充电设备进行充放电测试。
然而传统的高压直流电容大电流测试装置方案往往是通过n个模块级联输出高电压,保证大电流的输出,从而模拟在额定工况下电容的性能测试。采用传统设计的装置系统,通常模块层层堆叠、高压绝缘子隔离、成本昂贵、设备占用实验区域面积大、笨重且不易维护。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型高压直流电容大电流测试装置,为应对此类高压直流电容器测试需求而研发了一种新型高压直流电容大电流测试装置,有效提高了运行的安全可靠性,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:
一种新型高压直流电容大电流测试装置,包括高压小电流模块与低压大电流模块,所述高压小电流包括整流桥、拓扑电路、温度检测电路和电流检测电路,所述整流桥的输入端接入有380v交流电,所述整流桥的输出端与拓扑电路相电性连接,所述拓扑电路与电流检测电路相电性连接,所述温度检测电路与电流检测电路相电性连接,所述高压小电流模块输出端正负极分别与电容的两端相并联,所述电容的两端分别与低压大电流模块的正负极相并联。
优选的,所述拓扑电路包括电阻、电容、三极管、二极管和电感,所述拓扑电路的VCC输入端与Q2三极管的集电极相串联,所述Q2三极管的基极与R8电阻相串联,所述Q2三极管的发射基为接地设置,所述Q2三极管的集电极与R7电阻的一端相连接,所述R7电阻的两端并联有C8电容,所述R7电阻的另一端与Q1三极管的基极相连接,所述Q1三极管的集电极与L1电感以及D3二极管的一端相连接,所述L1电感的输入端与VCC1相电性连接。
优选的,所述温度检测电路包括控制电路和检测电路,所述检测电路通过将R11电阻与VCC输入端相电性连接,所述R11电阻分别与R2电阻、R4电阻以及Z1稳压二极管的一端相连接,所述R2电阻的另一端分别与R3变阻器的一端及R6电阻相连接。
优选的,所述控制电路采用为MAX318652 芯片作为测温系统的核心元器件,PT100温度传感器两端的电压通过A/D 转化为数字信号,通过SPI通信协议传给MAX318652单片机。
优选的,所述电流检测电路包括运算放大电路、电阻、二极管和稳压二极管,所述运算放大电路采用OP07C型号,所述运算放大电路通过4引脚和8引脚分别接有-12V和+12V,所述运算放大电路的通过2反向输入端与稳压二极管的一端相电性连接,所述稳压二极管的另一端分别与运算放大电路的正向输入端1和电阻的一端相电性连接,且电阻的另一端设置为接地。
优选的,所述运算放大电路通过6输出端口分别与两个二极管相电性连接,一个所述二极管的另一端与2反向输入端相电性连接,另 一个所述二极管的另一端分别与三个电阻相电性连接,第一所述电阻与2反向输出端相电性连接,第二所述电阻的另一分别与二极管的一端和SEARCH-I端口相电性连接,所述第三电阻的另一端设置为接地。
优选的,所述R6电阻分别与U1A的负极输入端及R8电阻相连接,所述R4电阻的另一端分别与R7电阻及PT100温控传感器相连接,所述R7电阻与U1A的正极输入端相连接,所述R8电阻与U1A的输出端相连接,所述U1A的输出端与R9电阻的一端相连接,所述R9电阻的另一端与U1B的正极输入端相连接,所述U1B的负极输入端分别与R10电阻及R12电阻相连接,所述R12电阻与U1B的输出端相连接,所述R10电阻、PT100温控传感器、R3变阻器以及Z1稳压二极管的另一端均接地设置。
优选的,所述D3二极管的另一端电性连接有C7电容与VCC0的输入端,所述Q2三极管的发射极与C7电容均为接地设置。
本发明的技术效果和优点:本发明提出的一种新型高压直流电容大电流测试装置,与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1、本发明提供一种新型高压直流电容大电流测试装置,将传统的高电压大电流直流源设备拆解成两部分,高压小电流充电部分和低压大电流充电部分,将传统的高电压大电流直流源设备拆解成两部分,模块数量减少、成本较低、设备占用实验区域面积小且易维护。
2、本发明提供一种新型高压直流电容大电流测试装置,通过温度传感器在对电容进行充电的过程中,对电容温度进行控制,再通过电流检测电路,当充电电流过小,就开始脉冲信号充电;在脉冲充电的同时,主控制芯片如果发现充电电流超过正常充电阀值就开始正常大电流充电逻辑,以便于对电容进行充电处理。
附图说明
图1为本发明的系统框图;
图2为本发明的高压直流电容大电流测试方案原理图;
图3为本发明的拓扑电路图;
图4为本发明的检测电路图;
图5为本发明的控制电路图;
图6为本发明的电流检测电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。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。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明提供了如图1-6所示的一种新型高压直流电容大电流测试装置包括高压小电流模块与低压大电流模块,高压小电流包括整流桥、拓扑电路、温度检测电路和电流检测电路,整流桥的输入端接入有380v交流电,整流桥的输出端与拓扑电路相电性连接,拓扑电路与电流检测电路相电性连接,温度检测电路与电流检测电路相电性连接,高压小电流模块输出端正负极分别与电容的两端相并联,电容的两端分别与低压大电流模块的正负极相并联,通过低压大电流交流充电装置2对电容两端进行调节,保证了最终充电完成的情况下,电压一致。
拓扑电路包括电阻、电容、三极管、二极管和电感,拓扑电路的VCC输入端与Q2三极管的集电极相串联,Q2三极管的基极与R8电阻相串联,Q2三极管的发射基为接地设置,Q2三极管的集电极与R7电阻的一端相连接,R7电阻的两端并联有C8电容,R7电阻的另一端与Q1三极管的基极相连接,Q1三极管的集电极与L1电感以及D3二极管的一端相连接,L1电感的输入端与VCC1相电性连接。
温度检测电路包括控制电路和检测电路,检测电路通过将R11电阻与VCC输入端相电性连接,R11电阻分别与R2电阻、R4电阻以及Z1稳压二极管的一端相连接,R2电阻的另一端分别与R3变阻器的一端及R6电阻相连接,D3二极管的另一端电性连接有C7电容与VCC0的输入端,Q2三极管的发射极与C7电容均为接地设置,R6电阻分别与U1A的负极输入端及R8电阻相连接,R4电阻的另一端分别与R7电阻及PT100温控传感器相连接,R7电阻与U1A的正极输入端相连接,R8电阻与U1A的输出端相连接,U1A的输出端与R9电阻的一端相连接,R9电阻的另一端与U1B的正极输入端相连接,U1B的负极输入端分别与R10电阻及R12电阻相连接,R12电阻与U1B的输出端相连接,R10电阻、PT100温控传感器、R3变阻器以及Z1稳压二极管的另一端均接地设置,PT100温控传感器的测量范围:-200℃~+850℃。
控制电路采用为MAX318652 芯片作为测温系统的核心元器件,PT100温度传感器两端的电压通过A/D 转化为数字信号,通过SPI通信协议传给MAX318652单片机,通过该芯片内部集成了15 位的A/D 转换模块,直接将PT100 两端的电压通过A/D 转化为数字信号,通过SPI 通信协议传给MAX318652 芯片作为测温系统的核心元器件,MAX318652对电流进行控制,当充电电流过小,就开始脉冲信号充电;在脉冲充电的同时,主控制芯片如果发现充电电流超过正常充电阀值就开始正常大电流。
电流检测电路包括运算放大电路、电阻、二极管和稳压二极管,运算放大电路采用OP07C型号,运算放大电路通过4引脚和8引脚分别接有-12V和+12V,运算放大电路的通过反向输入端2与稳压二极管的一端相电性连接,稳压二极管的另一端分别与运算放大电路的正向输入端1和电阻的一端相电性连接,且电阻的另一端设置为接地。
运算放大电路通过输出端口6分别与两个二极管相电性连接,一个二极管的另一端与反向输入端2相电性连接,另 一个二极管的另一端分别与三个电阻相电性连接,第一电阻与反向输出端2相电性连接,第二电阻的另一分别与二极管的一端和SEARCH-I端口相电性连接,第三电阻的另一端设置为接地。
工作原理:启动AC-DC高压小电流直流充电装置,缓慢输出高压直流电对电容进行充电,当电容充满时,充电装置1停止工作,电容从电路中断开;
低压大电流交流充电装置2开始工作输出大电流,与电容形成回路,此时,电容两端同时被施加高压和大电流,从而模拟在额定工况下电容的性能测试,在对电容进行充电的过程中,通过PT100温度传感器对电容进行温度检测处理,在通过该芯片内部集成了15 位的A/D 转换模块,直接将PT100 两端的电压通过A/D 转化为数字信号,通过SPI 通信协议传给MAX318652 芯片作为测温系统的核心元器件,MAX318652对电流进行控制,当充电电流过小,就开始脉冲信号充电;在脉冲充电的同时,主控制芯片如果发现充电电流超过正常充电阀值就开始正常大电流充电逻辑,以便于对电容进行充电处理。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种新型高压直流电容大电流测试装置,包括高压小电流模块与低压大电流模块,其特征在于:所述高压小电流包括整流桥、拓扑电路、温度检测电路和电流检测电路,所述整流桥的输入端接入有380v交流电,所述整流桥的输出端与拓扑电路相电性连接,所述拓扑电路与电流检测电路相电性连接,所述温度检测电路与电流检测电路相电性连接,所述高压小电流模块输出端正负极分别与电容的两端相并联,所述电容的两端分别与低压大电流模块的正负极相并联。
2.根据权利要求1所述的一种新型高压直流电容大电流测试装置,其特征在于:所述拓扑电路包括电阻、电容、三极管、二极管和电感,所述拓扑电路的VCC输入端与Q2三极管的集电极相串联,所述Q2三极管的基极与R8电阻相串联,所述Q2三极管的发射基为接地设置,所述Q2三极管的集电极与R7电阻的一端相连接,所述R7电阻的两端并联有C8电容,所述R7电阻的另一端与Q1三极管的基极相连接,所述Q1三极管的集电极与L1电感以及D3二极管的一端相连接,所述L1电感的输入端与VCC1相电性连接。
3.根据权利要求1所述的一种新型高压直流电容大电流测试装置,其特征在于:所述温度检测电路包括控制电路和检测电路,所述检测电路通过将R11电阻与VCC输入端相电性连接,所述R11电阻分别与R2电阻、R4电阻以及Z1稳压二极管的一端相连接,所述R2电阻的另一端分别与R3变阻器的一端及R6电阻相连接。
4.根据权利要求3所述的一种新型高压直流电容大电流测试装置,其特征在于:所述控制电路采用为MAX318652 芯片作为测温系统的核心元器件,PT100温度传感器两端的电压通过A/D 转化为数字信号,通过SPI通信协议传给MAX318652单片机。
5.根据权利要求1所述的一种新型高压直流电容大电流测试装置,其特征在于:所述电流检测电路包括运算放大电路、电阻、二极管和稳压二极管,所述运算放大电路采用OP07C型号,所述运算放大电路通过4引脚和8引脚分别接有-12V和+12V,所述运算放大电路的通过2反向输入端与稳压二极管的一端相电性连接,所述稳压二极管的另一端分别与运算放大电路的正向输入端1和电阻的一端相电性连接,且电阻的另一端设置为接地。
6.根据权利要求5所述的一种新型高压直流电容大电流测试装置,其特征在于:所述运算放大电路通过6输出端口分别与两个二极管相电性连接,一个所述二极管的另一端与2反向输入端相电性连接,所述二极管的另一端分别与三个电阻相电性连接,第一所述电阻与2反向输出端相电性连接,第二所述电阻的另一分别与二极管的一端和SEARCH-I端口相电性连接,第三所述电阻的另一端设置为接地。
7.根据权利要求3所述的一种新型高压直流电容大电流测试装置,其特征在于:所述R6电阻分别与U1A的负极输入端及R8电阻相连接,所述R4电阻的另一端分别与R7电阻及PT100温控传感器相连接,所述R7电阻与U1A的正极输入端相连接,所述R8电阻与U1A的输出端相连接,所述U1A的输出端与R9电阻的一端相连接,所述R9电阻的另一端与U1B的正极输入端相连接,所述U1B的负极输入端分别与R10电阻及R12电阻相连接,所述R12电阻与U1B的输出端相连接,所述R10电阻、PT100温控传感器、R3变阻器以及Z1稳压二极管的另一端均接地设置。
8.根据权利要求2所述的一种新型高压直流电容大电流测试装置,其特征在于:所述D3二极管的另一端电性连接有C7电容与VCC0的输入端,所述Q2三极管的发射极与C7电容均为接地设置。
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