CN204666747U - 冲击电压试验仪 - Google Patents

Abstract

一种适用于电度表企业生产、研发以及计量检测及供电部门的冲击电压试验仪。该仪器以高速单片机为核心，通过触摸显示屏及触摸按键构成人机交互系统，单片机根据参数设置控制高压发生器输出电压，根据设置时间间隔控制点火装置，输出的高压经过阻容网络放电产生1.2/50μs的标准雷击波作用到试验样品上从而完成试验样品的安全性能检测，同时通过示波器监测系统输出的试验波形。该冲击电压试验仪采用现代电力电子技术模块化设计，实现成本低、结构简单、工作可靠性高、抗干扰能力强、操作维护方便等优点。

Description

冲击电压试验仪

技术领域

本实用新型涉及的冲击电压试验仪是一种适用于电度表生产企业以及计量检测机构，完成非破坏性产品安全检测、爬电距离验证、绝缘性能测试、防雷性能测试等而设计的试验设备。

背景技术

随着电力电子技术的迅猛发展，电力电子新技术产品越来越多地应用了技术高频化、硬件结构集成模块化、软件控制数字化和产品性能绿色化。冲击电压测试设备正是借助于电力电子技术的发展走出了传统产品空气放电球隙间距不宜控制、放电火花大、普通升压器体积大的设计缺点，实现了以单片机为核心通过I/O接口控制脉宽调制电路、驱动电路、功率开关，完成逆变高压脉冲输出的设计，从而实现了一种设计集成度高、结构简单、可靠性高、实用性强的冲击电压试验仪。

发明内容

本实用新型的目的是为了使用功率开关管替代传统放电球隙式试验仪的设计方法实现了模块化设计。本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案构成原理由图1所示，它包括：1.单片机、2.冲击控制系统、3.高压发生器、4.输出测量系统、5.点火装置、6.阻容充放电网络、7.输出样品测试结果、8.按键、9.DGUS触控屏。其特征在于以单片机为核心人机交互系统，单端反激式IGBT驱动电路构成的冲击控制系统和高压发生器升压系统设计。

所述的单片机为PIC18F67K22芯片，与按键和DGUS触摸屏一起构成人机交互系统，采用RS-232C兼容接口直接连接

所述的冲击控制系统部分包括PWM脉宽调制信号模块、RCD箝位电路、高频功率开关IGBT模块。PWM脉宽调制信号是由芯片SG3525AN  或可完全替代的KA3525A产生，稳定工作后可以输出高频脉冲控制IGBT的工作状态。高频功率开关模块由FGA15N120AND组成。

所述的高压发生器部分是两组行输出变压器分别产生正负高压、单开单闭真空高压继电器、高压硅堆及高压电缆装置组成。

所述的输出测量系统包括电阻分压采样，通过示波器监视输出波形。

所述的阻容充放电网络，放电产生1.2/50μs的标准雷击波作用到试验样品上从而完成试验样品的安全性能检测。

所述的触摸按键和DGUS显示屏分别为电源触摸键及5寸触摸工业屏。

该试验装置系统设计结构模块化、电路组成简单、工作稳定可靠、确保试验精度、降低了设备的控制难度及产品成本。

附图说明

图1是冲击电压试验仪原理框图；

图2是冲击控制系统原理框图；

图3是PWM脉宽调制控制IGBT通断电路图；

图4是反激逆变式升压电路图。

具体实施方式

具体实施方式一，参照附图2说明系统设计结构，本实用新型所述的冲击电压试验仪是由220V市电作为交流信号，其中一路通过交流变压器降压提供系统各部分控制电路电源供给；另一路经过整流滤波后变成300V直流电压，然后经过RCD箝位电路连接IGBT的输入端；

同时用产生PWM高频脉冲信号的控制芯片经驱动电阻后加在IGBT控制端，用来控制IGBT的开通与关断。同时，采用反馈控制将过压和过流保护功能信号反馈到控制芯片的输入脚,从而起到保护调节作用。

IGBT的输入端经小型大功率继电器接入两组行输出变压器的初级线圈。

在行变压器次级产生所需的交流高压，经高压硅堆整流成直流高压输出；在系统中应用同样的行输出变压器产生高压负脉冲。

两组行变压器的输出直流高压分别接到常开常闭型真空高压继电器的两个触点，通过单片机控制高压真空继电器完成在正、负10KV高压之间的切换过程并最终将真空高压继电器输出的直流高压连接到阻容充电网络上，完成一次高压充电过程。

同时，再通过触摸显示屏和按键配合使用完成试验参数设置，由单片机控制点火装置的动作完成放电过程，经过阻容放电过程形成1.2/50μs的雷击波脉冲电压直接作用到被测样品上，完成一次样品的测试过程；测试过程形成的波形通过电阻分压采样在示波器上监视波形输出。

具体实施方式二，参照附图3，在冲击控制系统中采用了核心部件——控制芯片SG3525AN和功率开关模块FGA15N120AND，SG3525AN可以产生PWM脉宽调制电路，其工作原理及外部电路设计功能具体说明如下：

从图可见15脚为电源输入端，启动电压为8V-40V范围内的工作电压；当电压低于8V降至7.5V时欠压锁定电路开始工作，输出端14脚无脉冲输出。

当15脚建立正常工作电压后，其内部电路为正常工作提供电源，通过5、6脚外接定时元件以及7脚放电产生频率为100KHz-150KHz输出信号。

2脚接5.1V基准电压，1脚为输出电压取样端。当1脚电压升高时，9脚电压下降；反正9脚电压上升。而9脚的电压变化最终都体现在14脚输出脉冲宽窄的变化上，从而实现电路的自动稳压调节。

10脚为检测输入端，即可用作过流检测也可用作过压检测。当10脚输入高电位时，将关闭14脚脉冲输出。以保护芯片不受损坏。

当14脚高电平输出时，IGBT导通；当I_sh增大，10脚输出高电位电压大于0.7伏时，芯片将进行限流操作；当电压超过1.4伏时，将使PWM锁存器关断，直至下一个时钟周期才能恢复，IGBT输出将关断，保护管子不受损坏。

具体实施方式三，参照附图4，当开关管导通时，能量存储在行变压器初级线圈中；当开关管关闭时，行输出变压器初级线圈中的能量转移到副边，将在次级线圈中感应出高压交流经高压硅堆整流后可稳定输出10KV直流高压；其中线圈中漏感能量将在关断瞬间经RCD箝位电路消耗保护开关管处于正常的工作状态。

用这种方法设计的电路来驱动IGBT升压方式信号稳定、工作可靠性高、抗干扰能力强。并且具有低成本、体积小、易于实现的优点。

Claims (4)

1.冲击电压试验仪，该仪器包括以下几部分电路：（1）单片机控制单元电路、（2）DGUS触摸屏及触摸按键构成人机交互系统、（3）冲击电压控制电路、（4）正负10KV高压输出电路、（5）设置时间间隔控制点火装置、（6）阻容充放电网络、（7）1.2/50μs的标准雷击波输出采样电路。

2.根据权利要求1所述的冲击电压试验仪，其特征在于：单片机控制单元电路采用PIC18F67K22芯片通过串行口与MAX232芯片组成的RS232串口电路连接，然后与DGUS触摸控制屏相连。

3.根据权利要求1所述的冲击电压试验仪，其特征在于冲击控制系统中单端反激式IGBT驱动电路设计，由220V的交流电经全桥整流、滤波电路后变成300V直流电，直流输出后经过RCD箝位电路连接IGBT的输入端，在IGBT的栅极控制端和公共端之间与PWM的专用芯片输出信号端相连接。

4.根据权利要求1所述的冲击电压试验仪，其特征在于高压发生器升压系统是由两组行变压器组成，IGBT输出端的脉冲信号分别接在行变压器原端，在行变压器次级输出交流高压经过高压硅堆整流成直流高压输出；两组行变压器分别采用正、负接线方式输出正、负直流高压，分别接在常开常闭型真空高压继电器的输入端的两个触点，输出端与阻容充放电网络相连；真空继电器的控制线圈端与单片机I/O输出相连。