一種高頻絕緣耐壓測試儀的制作方法
【專利摘要】一種高頻絕緣耐壓測試儀，包括單相交流調(diào)壓器（1)、單相全橋不控整流電路（2)、濾波電容(3)、單相全橋逆變器（4)、控制系統(tǒng)（5)、可調(diào)式電感（6)、可調(diào)式電容（7)，以及高頻高壓變壓器(8)。試品接入高頻高壓變壓器（8)輸出端，通過改變逆變器輸出的方波激勵信號頻率，使得由可調(diào)式電感（6)和可調(diào)式電容（7)組成的串聯(lián)諧振回路工作在不同頻率的諧振狀態(tài)，在高頻高壓變壓器輸入端產(chǎn)生高頻正弦波形，從而在變壓器輸出端得到了頻率可調(diào)的高頻正弦信號；通過調(diào)節(jié)單相交流調(diào)壓器輸出電壓，可進(jìn)行儀器輸出電壓幅值的調(diào)節(jié)。最終儀器實(shí)現(xiàn)了輸出頻率和電壓同時可調(diào)。本發(fā)明可用于不同頻率和不同電壓等級絕緣材料或設(shè)備的耐壓測試。
【專利說明】一種高頻絕緣耐壓測試儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種測試儀器，特別涉及一種高壓絕緣測試領(lǐng)域的高頻耐壓測試儀 器。

【背景技術(shù)】
[0002] 絕緣耐壓測試儀是高電壓與絕緣【技術(shù)領(lǐng)域】一個基礎(chǔ)的測量與試驗(yàn)設(shè)備，對考核、 檢測材料或器件的絕緣性能起到關(guān)鍵作用。隨著電力電子設(shè)備的發(fā)展，電氣設(shè)備的工作頻 率由原來的工頻交流形式變得多種多樣，工作頻率不斷增加是其一大發(fā)展趨勢，從而也使 得高頻下材料或器件的耐壓測試成為一個問題。目前一般采用工頻絕緣耐壓測試儀進(jìn)行檢 驗(yàn)，但不同材料工頻和高頻下的絕緣性能差別并非全部明晰，因此采用材料或器件實(shí)際工 作頻率進(jìn)行絕緣耐壓測試勢在必行，高頻絕緣耐壓測試儀即是滿足這一要求的試驗(yàn)儀器。
[0003] 專利201110350149. 9公開了一種交流耐壓測試儀，通過絕緣柵雙極型晶體管控 制升壓變壓器原邊電壓，從而精確控制交流耐壓測試儀輸出電壓；專利201120438394. 0和 200620083337. 4公開了交流耐壓測試儀器，改進(jìn)了工頻交流絕緣耐壓測試儀性能，但均未 對輸出頻率加以控制。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提出一種輸出頻率和電壓可調(diào)的高頻絕緣 耐壓測試儀。本發(fā)明可模擬高頻高壓波形，測試絕緣材料在該高壓和頻率下是否達(dá)到了絕 緣條件。本發(fā)明可用于不同頻率和電壓的絕緣耐壓測試。
[0005] 本發(fā)明包括8個組成部分：單相交流調(diào)壓器、單相全橋不控整流電路、濾波電容、 單相全橋逆變器、控制系統(tǒng)、可調(diào)式電感、可調(diào)式電容，以及高頻高壓變壓器。單相交流調(diào)壓 器的兩個輸入端分別接220V交流電火線和零線，單相交流調(diào)壓器兩個輸出端接單相全橋 不控整流電路的兩個交流輸入端，單相全橋不控整流電路輸出高壓端接濾波電容的正極， 單相全橋不控整流電路輸出低壓端接濾波電容的負(fù)極，濾波電容的正極接單相全橋逆變器 母線正極，濾波電容的負(fù)極接單相全橋逆變器母線負(fù)極；單相全橋逆變器的輸出端串聯(lián)可 調(diào)式電容和可調(diào)式電感，可調(diào)式電容并聯(lián)高頻高壓變壓器，高頻高壓變壓器輸出端連接受 試設(shè)備，且一端接地?？刂葡到y(tǒng)接單相全橋逆變器，控制單相全橋逆變器輸出的方波激勵信 號頻率。
[0006] 本發(fā)明的工作過程如下：調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，控制單相全橋逆變器輸出的方波激勵信 號頻率至目標(biāo)頻率，調(diào)節(jié)可調(diào)式電感和可調(diào)式電容的值，使可調(diào)式電感和可調(diào)式電容諧振 頻率與逆變器輸出的方波激勵信號頻率一致，從而控制本發(fā)明測試儀輸出的正弦電壓信號 頻率；通過調(diào)節(jié)單相交流調(diào)壓器的電壓調(diào)節(jié)旋柄，可調(diào)節(jié)經(jīng)單相全橋不控整流電路整流和 濾波電容濾波后的直流電壓，濾波電容輸出的直流電壓實(shí)現(xiàn)〇?300V可調(diào)，從而調(diào)節(jié)了高 頻高壓變壓器輸出電壓幅值。本發(fā)明測試儀測試頻率為1 kHz?100 kHz，輸出電壓峰峰值 為0?60kV。
[0007] 本發(fā)明用于絕緣材料或電氣設(shè)備的絕緣耐壓測試。
[0008] 本發(fā)明的積極效果是：
[0009] 1.本發(fā)明測試儀利用逆變器輸出的方波激勵信號、可調(diào)式電感與可調(diào)式電容形成 的回路產(chǎn)生諧振，在可調(diào)式電容的兩端即高頻高壓變壓器的原邊產(chǎn)生正弦電壓信號，通過 高頻高壓變壓器輸出高頻高壓正弦信號。
[0010] 2.本發(fā)明測試儀采用高頻IGBT器件組成單相全橋逆變器，高頻IGBT器件在軟 開關(guān)條件下輸出信號頻率最高達(dá)到100 kHz。同時采用可調(diào)式電容和電感，可以調(diào)節(jié)出1 kHz?100kHz的諧振頻率，在1 kHz?100 kHz的方波激勵信號下，試驗(yàn)儀可以輸出頻率可 調(diào)的1kHz?100 kHz正弦交流電壓信號。
[0011] 3.本發(fā)明試驗(yàn)儀采用單向交流調(diào)壓器，可以方便的調(diào)整該試驗(yàn)儀輸出的電壓幅 值，彌補(bǔ)電容上諧振電壓和回路諧振頻率不能同時調(diào)節(jié)的不足。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1為本發(fā)明的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)框圖，圖中：1單相交流調(diào)壓器，2單相全橋不控整流電 路，3濾波電容，4單相全橋逆變器，5控制系統(tǒng)，6可調(diào)式電感，7可調(diào)式電容，8高頻高壓變 壓器。

【具體實(shí)施方式】
[0013] 下面結(jié)合附圖及【具體實(shí)施方式】詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0014] 如圖1所示：本發(fā)明包括單相交流調(diào)壓器1、單相全橋不控整流電路2、濾波電容 3、單相全橋逆變器4、控制系統(tǒng)5、可調(diào)式電感6、可調(diào)式電容7,以及高頻高壓變壓器8。單 相交流調(diào)壓器1的兩個輸入端分別接220V交流電火線和零線；單相交流調(diào)壓器1的兩個輸 出端接單相全橋不控整流電路2的兩個交流輸入端；單相全橋不控整流電路2輸出高壓端 接濾波電容3的正極，單相全橋不控整流電路2輸出低壓端接濾波電容3的負(fù)極；濾波電容 3的正極接單相全橋逆變器4母線正極，濾波電容3的負(fù)極接單相全橋逆變器4母線負(fù)極； 單相全橋逆變器4的輸出端和可調(diào)式電容7、可調(diào)式電感6的輸入輸出端依次串聯(lián)連接，高 頻高壓變壓器8輸入端接可調(diào)式電容7的兩端?？刂葡到y(tǒng)5接單相全橋逆變器4,控制單相 全橋逆變器4輸出的方波激勵信號頻率。
[0015] 本發(fā)明的實(shí)施例以lkW的測試裝置為例。單相交流調(diào)壓器1采用2kW單相交流調(diào) 壓器，調(diào)節(jié)范圍為0?220V ;單相全橋不控整流電路2采用西門康公司30A/1200V整流橋； 濾波電容3采用1100uF/450V電解電容；單相全橋逆變器4采用英飛凌公司F4-50R12KS4 IGBT ;控制系統(tǒng)5采用UG3252作為PWM波產(chǎn)生和頻率調(diào)節(jié)芯片，UG3252輸出接落木源公司 DA962D4驅(qū)動電路，DA962D4驅(qū)動電路輸出的4路驅(qū)動信號分別接單相全橋逆變器中的4個 IGBT ;可調(diào)式電感6采用外加工制作，為環(huán)形帶鐵心的螺線管形式，采用滑動碳刷的接觸方 式，通過手動調(diào)節(jié)碳刷接觸電感的不同位置來調(diào)節(jié)電感阻值，電感值調(diào)節(jié)范圍為0?5mH ; 可調(diào)式電容7采用多抽頭的分段方式實(shí)現(xiàn)，lkW的測試裝置每段電容值為0、0. luF、0. 3uF、 0.5uF、0. 8uF、luF。
[0016] 本發(fā)明工作過程如下所述：將試品接入高頻高壓變壓器8的輸出端，如圖1所示。 調(diào)節(jié)單相交流調(diào)壓器1至0V，單相交流調(diào)壓器1的輸入端接220V交流電，控制系統(tǒng)5接上 電源。根據(jù)測試要求的頻率fo選定可調(diào)式電容檔位，電容的不同檔位對應(yīng)的最大和最小輸 出頻率已通過實(shí)際測試數(shù)值得出?？烧{(diào)式電感可任意選擇一個位置。然后采用電壓測試探 頭測量測試儀的輸出電壓，采用電流測試探頭測量測試儀的輸出電流。首先調(diào)好電壓、電流 探頭和示波器的設(shè)置，將控制系統(tǒng)5中UG3525輸出頻率f (f對應(yīng)的周期為T)設(shè)置為測試要 求的頻率f〇(f〇對應(yīng)的周期為TO)，其脈寬T設(shè)置為1/2 TO〈T〈TO ;緩慢調(diào)節(jié)單相交流調(diào) 壓器電壓調(diào)節(jié)旋柄即可在變壓器輸入側(cè)和輸出側(cè)測量得到電壓、電流波形，波形不理想時， 手動調(diào)節(jié)可調(diào)式電感6碳刷位置。得到理想波形后，繼續(xù)調(diào)節(jié)單相交流調(diào)壓器電壓調(diào)節(jié)旋 柄直到測試儀輸出電壓達(dá)到目標(biāo)測試電壓為止。
[0017] 本發(fā)明用于絕緣材料或電氣設(shè)備的絕緣耐壓測試。本發(fā)明通過簡單的電容、電感 調(diào)節(jié)、控制頻率的調(diào)節(jié)、單相交流調(diào)壓器輸出電壓的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)測試儀輸出工作頻率和輸出 電壓的調(diào)節(jié)，方便地實(shí)現(xiàn)了高頻高壓絕緣耐壓測試的目的。該儀器電路結(jié)構(gòu)簡單，控制方 便。
【權(quán)利要求】
1. 一種高頻絕緣耐壓測試儀，其特征在于，所述的測試儀包括單相交流調(diào)壓器（1)、單 相全橋不控整流電路（2)、濾波電容（3)、單相全橋逆變器（4)，控制系統(tǒng)（5)、可調(diào)式電感 (6)、可調(diào)式電容（7)，以及高頻高壓變壓器（8);單相交流調(diào)壓器（1)的兩個輸入端分別接 220V交流電火線和零線，單相交流調(diào)壓器（1)兩個輸出端接單相全橋不控整流電路（2)的 兩個交流輸入端；單相全橋不控整流電路（2)的輸出高壓端接濾波電容（3)的正極，單相全 橋不控整流電路（2)的輸出低壓端接濾波電容（3)的負(fù)極；濾波電容（3)的正極接單相全 橋逆變器（4)的母線正極，濾波電容（3)的負(fù)極接單相全橋逆變器（4)母線負(fù)極；單相全橋 逆變器（4)的輸出端串聯(lián)連接可調(diào)式電感（6)和可調(diào)式電容（7)，可調(diào)式電容（7)的兩端接 高頻高壓變壓器（8)的輸入端，高頻高壓變壓器（8)的輸出端連接試品，且一端接地；控制 系統(tǒng)（5)接單相全橋逆變器（4)，控制單相全橋逆變器（4)輸出的方波激勵信號頻率。
2. 按照權(quán)利要求1所述的高頻絕緣耐壓測試儀，其特征在于，所述的測試儀通過調(diào)節(jié) 單相全橋逆變器（4)的工作頻率、可調(diào)式電感（6)的電感值和可調(diào)式電容（7)電容值，由單 相全橋逆變器（4)、可調(diào)式電感（6)和可調(diào)式電容（7)形成的串聯(lián)回路中產(chǎn)生諧振，在高頻 高壓變壓器（8)的輸出端產(chǎn)生頻率可調(diào)的正弦電壓信號，用于試品的高頻絕緣耐壓測試。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻絕緣耐壓測試儀，其特征在于，采用所述的單相交流調(diào) 壓器（1)調(diào)節(jié)高頻高壓變壓器（8)的輸出電壓，實(shí)現(xiàn)高頻高壓變壓器（8)輸出電壓的單獨(dú) 調(diào)節(jié)。
【文檔編號】G01R31/14GK104215889SQ201410475673
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月17日
【發(fā)明者】高迎慧, 付榮耀, 劉坤, 嚴(yán)萍 申請人:中國科學(xué)院電工研究所