CN201804060U - 一种片式压电陶瓷变压器高压绝缘电阻测试仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属测量仪表领域，一种电池供电片式压电陶瓷变压器的高压绝缘电阻测试仪；本实用新型是利用压电陶瓷变压器升压的电能作为测量电源，能自动调节输出测量电能的高压电阻绝缘仪，它包括：负高压电源，主控制器，其中：MPT(压电陶瓷变压器模块)，通过逆压电效应及正压电效应，输出负高压；主控制器，利用单片机进行全程智能调控，通过采集后输出电压的后反馈信号和输入电压的前反馈信号，驱动MPT始终工作在准谐波状态，输出可控的、精确的负高压电源。本实用新型设计新颖，它具有转换效益高，谐波分量小，测量准确，工作温度适应范围广，抗震性好，体积小、便于携带，适合应用在需要携带及野外工作场合，结构简单、成本低。
Description
技术领域
本实用新型属测量仪表领域，涉及一种用于电气设备的高压绝缘仪，特别涉及一种电池供电片式压电陶瓷变压器的高压绝缘电阻测试仪。
背景技术
近年来，随着我国电力工业的快速发展，电气设备的预防性实验是电力系统安全运行和维护工作中的一个重要环节，绝缘诊断是检测电气设备绝缘固障的重要手段，高压绝缘电阻测试仪是测量绝缘电阻的专用仪器；绝缘表俗称摇表，因输出功率小，测量电压稳定度差，不能用来测量容性较大的试品，其已不能适应市场需求，随着电子测量技术的发展，已涌现各式电子式高压绝缘表，它采用高频开关脉冲宽度调制，由磁性变压器升压，来获得测量用高压电能，因此它操作方便、自动化程度高，但：因其结构怕震动、摔打，高压电源谐波分量较大，高压变压器容易电击穿等故障；同时体积较大，效益也比较低。
针对以上应用的问题，本实用新型提出一种应用片式压电陶瓷变压器产生的负高压，作为测试电能的高压绝缘电阻测试仪。
发明内容
本实用新型是利用压电陶瓷变压器升压的电能作为测量电源，以及利用单片机输出的驱动信号，对压电陶瓷变压器进行智能跟踪控制的高压绝缘仪，它包括：负高压电源，其中：MPT(压电陶瓷变压器模块)，根据MPT的基本原理，是将电能转换成陶瓷片震动的机械能再转换成电能的过逆压电效应及正压电效应，实现阻抗变换，在输出端输出负高压；
整流滤波电路，由三极管D1、D2和电容C组成，用于负高压的整流滤波，在-VH处输出稳定的负高压电源；
电源，由数节5号电池提供，用于高压绝缘电阻测试仪的输入电源；
主控制器，通过后反馈功能，用于监视输出电压的高低，使MPT始终工作在准谐波状态，其中包括：
输出电压采样电路由电阻R3、R4组成，用于采集分压后的反馈信号，用于缩短系统的调节时间：
单片机，输入端连接输出电压采样电路，接收相应的电压信号，用于自动扫描和跟踪，自动调节输出驱动信号；
驱动电路，由三极管G1、G2、G3组成，包括一升压电感L，连接单片机的输出端，其驱动信号通过G1和G2驱动G3 Vmos管，由G3与输入电压串联的升压电感L，向MPT输送2倍于电源的工作电压；
显示屏；连接主控制器，用于显示实时操作状态及被测的绝缘电阻值；
其中：所述负高压电源的MPT输入端经升压电感L连接电源VCC端，输出端经整流滤波电路后，在-VH处输出负高压测量电源，同时输出电压采样电路连接负高压输出端，单片机输入端接收输出电压采样电路采集后的电压反馈信号，监视-VH处输出电压的高低，自动扫频、跟踪，单片机的输出端通过驱动电路与输入电压串联的升压电感L，向MPT输送2倍于电源的工作电压，使MPT始终工作在准谐波状态，输出谐波分量小、精确的负高压电源，同时显示器将实时操作被测的绝缘电阻值，由液晶屏显示出来。
所述的单片机另设有一输入端，与电池电压采样电阻相连接，电池电压采样电阻与电源VCC端电连接，单片机通过前反馈功能，用于检测电源电压大小，自动调节输出驱动信号的脉冲宽度及频率，使输出负载功耗保持稳定。
所述的单片机连接一输出电压调控电路，多节控制驱动信号，使MPT输出多种电压等级。
本实用新型的优点是：1)由于采用了MPT作为高压绝缘电阻测试仪的测量电源，即MPT转换效益高、输出电压高，抗震动性好，2)为使MPT输出一稳定可控的负高压测试电源，采用一单片机进行全程智能调控，通过前反馈功能检测输入电压的大小，自动调节输出驱动信号的脉冲宽度及频率，使输出负载功耗基本恒定；与后输出反馈结合使用，可缩短系统的调节时间，由单片机完成自动扫频和跟踪功能，让压电陶瓷变压器始终工作在准谐振状态，从而补偿时间及温度和负荷变化所带来的谐振频率漂移，它产生的电压、电流稳定性好；通过调控，可以实现多级测量电压，同时具有过压、过流保护和自动调节功能，从而使它的输出电压特性完全符合绝缘表的要求，尤其是对大的容性试品的吸收比及极化指数的测量，尤为重要。
附图说明
图1：为本实用新型的原理框图。
图2：为本实用新型的电路原理图。
图3：为本实用新型中的MPT原理图。
具体实施方法
本实用新型的附图1、图2中所示：1为负高压电源、11为MPT、12为整流滤波电路，2为电源，3为主控制器、31为输出电压采样电路、32为单片机、33为驱动电路、331为升压电感L，34为电池电压采样电阻4为显示屏，5为输出电压调控电路。
下面结合附图和具体实施例，对本实用新型作进一步详细说明：MPT，学称压电陶瓷变压器，是一种新型的电子元件，如图3所示，长条片型压电陶瓷变压器中分成两部份：左部为输入端(又称驱动部份)，上、下面多有烧渗的银电极，沿厚度方向↑p极化；右部为输出极(又称发电部份)其右端面烧渗有银电极，沿长度方向→p极化；当输入端加上交变电压Vi时，由于逆压电效应，瓷片产生沿长度方向的伸缩震动，将输入电能转换成机械能，而发电部份则通过正压电效应，将机械能转变成电能，从输出端输出高电压Vo；通常用于液晶显示器背光源、负离子发生器的高压电源。
参见图1、图2，本实用新型的负高压电源1，其中：MPT11，根据MPT11的基本原理，接通电源2VCC端；在输入端加上交变电压Vi，即实现阻抗变换，在输出端输出负高压Vo；
输出的负高压Vo连接整流滤波电路12的三极管D1、D2和电容C，进行整流滤波，在-VH处输出稳定的负高压电源。另：从连接输出电压采样电路31中采集后的电压反馈信号，输送至主控制器3中的单片机32，单片机32输入端接收输出电压采样电路31采集后的电压反馈信号，监视-VH处输出电压的高低，自动扫频、跟踪，单片机32的输出端通过驱动电路33与输入电压串联的升压电感L 331，向MPT11输送2倍于电源的工作电压，使MPT11始终工作在准谐波状态，输出谐波分量小、精确的负高压电源。
同时：单片机32另一输入端，与电池电压采样电阻34相连接，电池电压采样电阻34与电源2相连接，单片机32通过前反馈功能，用于检测电源VCC2端电压大小，及时自动调节输出驱动信号的脉冲宽度及频率，保证了高压绝缘电阻测试仪的正常工作，使输出负载功耗保持稳定。
为了适应各种电气设备的绝缘要求，通常的高压绝缘电阻测试仪设有多档测试电压，本实用新型的输出电压调控电路5，通过控制单片机32的输出驱动信号的脉冲宽度及频率，只需改变MPT 11的输入电压Vi，可灵活地设定输出端输出负高压Vo，一般设定为50V、500V、1000V、2500V、5000V、10000V测量档。
本实用新型的片式压电陶瓷变压器高压绝缘电阻测试仪，设计新颖，它具有转换效益高，谐波分量小，测量准确，其结实耐用以及不易发生击穿等故障，高压输出短路时不会危害测试仪，环境的湿度及尘埃也不影响本身的绝缘性能，工作温度适应范围广，抗震性好，体积小、便于携带，适合应用在需要携带及野外工作场合，结构简单、成本低。
本实用新型的高压绝缘电阻测试仪是测量大型变压器、互感器发电机、高压电动机、电力电容、电力电缆，避雷器等绝缘电阻理想的测试仪。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并非用来限定本实用新型的实施范围；既凡依本实用新型的权利要求范围所作的等同变换，均为本实用新型要求范围所覆盖。
Claims (3)
1.一种片式压电陶瓷变压器高压绝缘电阻测试仪，包括：负高压电源，其中：
MPT(压电陶瓷变压器模块)，根据MPT的工作原理，通过逆压电效应及正压电效应，实现阻抗变换，在输出端输出负高压；
整流滤波电路，用于负高压的整流滤波，在-VH处输出稳定的负高压电源；
电源，用于高压绝缘电阻测试仪的供电；
主控制器，通过后反馈功能，用于监视、控制输出电压的高低，使MPT11始终工作在准谐波状态，其中包括：
输出电压采样电路，用于采集后反馈信号，缩短系统的调节时间：
单片机，输入端连接输出电压采样电路，接收相应的信号，用于自动扫描和跟踪，自动调节输出驱动信号：
驱动电路，包括一升压电感，连接单片机的输出端，接收驱动信号，由升压电感向MPT输送倍于电源的工作电压；
显示器，连接主控制器，用于显示实时操作状态及被测的绝缘电阻值；
其中：所述负高压电源的MPT输入端经升压电感L连接电源VCC端，输出端经整流滤波电路后，在-VH处输出负高压测量电源，同时输出电压采样电路连接负高压输出端，单片机输入端接收输出电压采样电路采集后的反馈信号，监视-VH处输出电压的高低，自动扫频、跟踪、控制，单片机的输出端通过驱动电路连接MPT，使MPT始终工作在准谐波状态，输出谐波分量小、精确的负高压电源，同时显示屏将实时操作被测的绝缘电阻值，由液晶器显示出来。
2.根据权利要求1所述的一种片式压电陶瓷变压器高压绝缘电阻测试仪，其特征在于：所述的单片机另设有一输入端，与电池电压采样电阻相连接，电池电压采样电阻与电源相连接，单片机通过前反馈功能，用于检测电源电压大小，自动调节输出驱动信号的脉冲宽度及频率，使输出负载功耗保持稳定。
3.根据权利要求1所述的一种片式压电陶瓷变压器高压绝缘电阻测试仪，其特征在于：所述的单片机连接一输出电压调控电路，多节控制驱动信号，使MPT输出多种电压等级。
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