CN219760878U - 一种基于交流高压的高压发生器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于交流高压的高压发生器，属于电力检测领域，所述的基于交流高压的高压发生器包括整流滤波电路、DC/AC逆变电路、高频变压电路、倍压整流电路、控制模块，所述的整流滤波电路输入端与220V工频电压连接，整流滤波电路输出端与DC/AC逆变电路输入端连接，DC/AC逆变电路输出端与高频变压电路连接，所述的高频变压电路输出端与倍压整流电路连接，倍压整流电路输出端为高压直流脉冲信号，所述的控制模块与DC/AC逆变电路逆变电路控制端连接。本实用新型整个系统采用DSP为系统控制核心，其拥有良好的人机交换功能和过流、过压、输出短路、电流截止等保护功能。
Description
技术领域
本实用新型属于电子电路领域，更具体的说涉及一种基于交流高压的高压发生器。
背景技术
现有的高压发生器是用于电力线检测领域的一种仪器，高压电缆预防性试验及高压电缆故障定位均需要能够产生所需髙压的高压发生器。
在电力线检测领域分为基于交流高压的高压发生器和交流高压发生器，交流高压发生器由于其需要自耦变压器进行电压调整，且需要高压传感器，否则次级高压由于没有接大地点而无法进行采样，无釆样反馈，该拓扑呈幵环结构，次级输出电压峰值无法得到控制，并且次级电压峰值对电网电压的波动较为敏感，输出电压精度不高。如要稳定输出电压就需要加大高压滤波电容的容量，变向的加大了测试系统的体积。
实用新型内容
本实用新型整个系统采用DSP为系统控制核心，其拥有良好的人机交换功能和过流、过压、输出短路、电流截止等保护功能，DSP系统对全桥逆变电路提供控制信号并其接受保护动作信号，从而可以控制全桥逆变电路的工作状态。此外，DSP系统还对泄漏电流和输出电压进行测量，并通过反馈环节来控制逆变电路中开关管的导通时间，从而改变输出电压。交流环节采用较高的工作频率，这样可以减少变压器、滤波电感、滤波电容的体积和重量，从而使装置小型化、轻便化。
为了实现上述目的，本实用新型是采用以下技术方案实现的：所述的基于交流高压的高压发生器包括整流滤波电路1、DC/AC逆变电路2、高频变压电路3、倍压整流电路4、控制模块5，所述的整流滤波电路1输入端与220V工频电压连接，整流滤波电路1输出端与DC/AC逆变电路2输入端连接，DC/AC逆变电路2输出端与高频变压电路3连接，所述的高频变压电路3输出端与倍压整流电路4连接，倍压整流电路4输出端为高压直流脉冲信号，所述的控制模块5与DC/AC逆变电路2逆变电路控制端连接。
进一步地，所述的基于交流高压的高压发生器还包括检测模块6，所述的检测模块6包括漏电流检测和输出电压检测，所述的漏电流检测和输出电压检测分别与倍压整流电路4连接，输出端与控制模块5连接。
进一步地，所述的基于交流高压的高压发生器还包括触摸显示屏7，用于显示发生器的参数，以及对参数进行调整。
进一步地，所述的DC/AC逆变电路2采用全桥逆变电路，选择全桥逆变电路的工作频率为20kHz。
进一步地，所述的倍压整流电路4由高频高压整流二极管和高频整流电容组成。
本实用新型有益效果：
本实用新型整个系统采用DSP为系统控制核心，其拥有良好的人机交换功能和过流、过压、输出短路、电流截止等保护功能，DSP系统对全桥逆变电路提供控制信号并其接受保护动作信号，从而可以控制全桥逆变电路的工作状态。此外，DSP系统还对泄漏电流和输出电压进行测量，并通过反馈环节来控制逆变电路中开关管的导通时间，从而改变输出电压。交流环节采用较高的工作频率，这样可以减少变压器、滤波电感、滤波电容的体积和重量，从而使装置小型化、轻便化。
附图说明
图1为本实用新型系统框图；
图2为本实用新型DC/AC逆变电路原理图；
图3为本实用新型倍压整流电路原理图。
图中、1-整流滤波电路、2-DC/AC逆变电路、3-高频变压电路、4-倍压整流电路、5-控制模块、6-检测模块、7-触摸显示屏。
具体实施方式
以下将以附图公开本公开的实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本公开。也就是说，在本公开内容部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些现有惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式示出的。
如图1所示，所述的基于交流高压的高压发生器包括整流滤波电路1、DC/AC逆变电路2、高频变压电路3、倍压整流电路4、控制模块5，所述的整流滤波电路1输入端与220V工频电压连接，整流滤波电路1输出端与DC/AC逆变电路2输入端连接，DC/AC逆变电路2输出端与高频变压电路3连接，所述的高频变压电路3输出端与倍压整流电路4连接，倍压整流电路4输出端为高压直流脉冲信号，所述的控制模块5与DC/AC逆变电路2逆变电路控制端连接。
主电路部分主要由整流滤波电路1、全桥逆变电路、高频变压器升压和倍压整流电路4组成。通常，随着工作频率f的增加，变压器铁芯的体积将随着减小。为了提高变压器的使用效率，使在正负两个周期内均可工作，不至于产生直流磁化和变压器饱和现象，因此选择输出数十kHz~数百kHz交流方波的逆变电路。采用高频和倍压整流技术的结合，既可以提高输出直流电压又可以降低电压纹波系数。
首先将单相交流电压220V输入到全桥整流滤波电路1后，得到的直流电压为300V左右，再经过全桥逆变电路逆变成频率为20kHz的交流方波电压。该交流方波电压经过原副边匝数为1：100的高频变压器进行初步升压，在变压器二次侧得到幅值为30kV的交流方波电压，最终通过八倍压整流电路4，在输出端得到幅值为200kV的直流负高压电。
所述的基于交流高压的高压发生器还包括检测模块6，所述的检测模块6包括漏电流检测和输出电压检测，所述的漏电流检测和输出电压检测分别与倍压整流电路4连接，输出端与控制模块5连接。所述的基于交流高压的高压发生器还包括触摸显示屏7，用于显示发生器的参数，以及对参数进行调整。
所述的DC/AC逆变电路2采用全桥逆变电路，选择全桥逆变电路的工作频率为20kHz。采用间接直流变换电路，其中交流环节采用较高的工作频率，这样可以减少变压器、滤波电感、滤波电容的体积和重量，从而使装置小型化、轻便化。考虑上述的分析，最终选择全桥逆变电路的工作频率为20kHz。全桥逆变电路最主要特点是：在变压器初级施加的电压幅值为Um=Ud，而不是半桥逆变电路的Um=Ud/2，但开关管承受的关断电压与半桥逆变电路相同，等于最大直流电压。所以在开关管承受同峰值电流和电压的情况下，全桥逆变电路输出功率是半桥逆变电路的两倍。因此选择全桥逆变电路作为电路拓扑结构，这样不仅提高了变压器一次侧的电压，还使后级倍压整流电路4级数减少一半。
它的工作原理如下：单相交流电压220V经VD1、VD2、VD3、VD4及电解电容C1组成的输入整流滤波电路1后，将得到的直流电由全桥逆变电路转变为高频交流方波电压，再采用高频变压器T（1变比为1：100）进行初步升压，从而在变压器T1的二次侧得到幅值约为30kV的交流方波电压。其中电容C2、C3以及电阻R1、R2所组成的RC吸收网络，主要用来吸收全桥电路中开关管开通和关断过程中的电。压尖峰，保护开关管。图中的C4为隔直电容，主要是为了防止桥式逆变电路中，同一周期内，因正负半周导通时间的差异而造成高频变压器T1的直流磁化，影响磁摆幅和剩磁，造成变压器在长时间的使用中发热，降低变压器的使用效率。通过在一个周期中改变开关管的相对导通时间，即改变导通占空比D，就可以调节输出电压
所述的倍压整流电路4由高频高压整流二极管和高频整流电容组成。由于变压器的变比不能做的太大，因此本文选择用变压器和倍压整流电路4来完成升压。倍压整流电路4由高频高压整流二极管和高频整流电容组组成。其基本原理是利用二极管的整流和引导作用，将电压分别存在每一个电容上，然后把它们按同级性相加原则串联起来。在经过原副边匝数比为1：100升压变压器进行初次升压后，在变压器二次侧得到幅值为30kV的交流方波电压，而本文要求输出电压幅值为200kV，所以希望放大200/30=6.67倍，考虑到倍压整流电路4带负载后输出电压降低，所以增加一部分裕量，最终确定为八倍压整流。图3为八倍压整流电路4，其原理分析如下：假设高频变压器T1二次侧的输出电压幅值用U2，以A点为参考点，则A点的电位为0V；在变压器T1输出的正半周内，u2、C1、VD1构成回路，此时C1两端电压幅值为U2；在变压器T1输出的负半周内：u2、C2、VD2、C1构成回路，此时B点的电位为-2U2。在随后的周期内，各点的电位如上述分析。即2级串联可得到C点的电位为-4U2，3级串联可得到D点的电位为-6U2。因此，在E处可以获得电位为-8U2。上述分析是在理想情况下（即没有负载）输出的电压。如果带负载运行时，电压会随着负载和二次侧输入电压的大小而变化。
应当理解，以上借助优选实施例对本实用新型的技术方案进行的详细说明是示意性的而非限制性的。本领域的普通技术人员在阅读本实用新型说明书的基础上可以对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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (5)
1.一种基于交流高压的高压发生器，其特征在于：所述的基于交流高压的高压发生器包括整流滤波电路（1）、DC/AC逆变电路（2）、高频变压电路（3）、倍压整流电路（4）、控制模块（5），所述的整流滤波电路（1）输入端与220V工频电压连接，整流滤波电路（1）输出端与DC/AC逆变电路（2）输入端连接，DC/AC逆变电路（2）输出端与高频变压电路（3）连接，所述的高频变压电路（3）输出端与倍压整流电路（4）连接，倍压整流电路（4）输出端为高压直流脉冲信号，所述的控制模块（5）与DC/AC逆变电路（2）逆变电路控制端连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于交流高压的高压发生器，其特征在于：所述的基于交流高压的高压发生器还包括检测模块（6），所述的检测模块（6）包括漏电流检测和输出电压检测，所述的漏电流检测和输出电压检测分别与倍压整流电路（4）连接，输出端与控制模块（5）连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于交流高压的高压发生器，其特征在于：所述的基于交流高压的高压发生器还包括触摸显示屏（7），用于显示发生器的参数，以及对参数进行调整。
4.根据权利要求1所述的一种基于交流高压的高压发生器，其特征在于：所述的DC/AC逆变电路（2）采用全桥逆变电路，选择全桥逆变电路的工作频率为20kHz。
5.根据权利要求1所述的一种基于交流高压的高压发生器，其特征在于：所述的倍压整流电路（4）由高频高压整流二极管和高频整流电容组成。
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