[發(fā)明專利]級聯(lián)式單相雙極性高壓方波脈沖電源及使用方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110441078.3
• 申請日: 2011-12-26
• 公開（公告）號: CN102412754A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙立根;蔣存波;張聲嵐;錢三來
• 申請（專利權(quán)）人: 桂林電器科學(xué)研究院
• 主分類號: H02M9/00
• 分類號: H02M9/00
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 45107
• 代理人: 歐陽波

(一)技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高壓脈沖電源技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種級聯(lián)式單相雙極性高壓方波脈沖電源及使用方法。

(二)背景技術(shù)

隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，大功率變頻調(diào)速系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用，為保證使用安全和壽命，其中的變頻調(diào)速電機的絕緣材料和絕緣結(jié)構(gòu)需要在高壓脈沖電應(yīng)力下進行加速老化壽命評估實驗。該加速老化壽命評估實驗系統(tǒng)中的關(guān)鍵為高壓對稱雙極性方波脈沖電源，要求輸出的高壓方波脈沖峰峰值達到千伏以上，且需滿足脈沖邊沿快速變化、過沖和脈沖頂降的要求。由于現(xiàn)有電力電子器件的耐壓性能的限制，常規(guī)的單相橋式逆變電路可以獲得對稱雙極性方波電壓，其波形也符合要求，單其電壓等級僅為1KV峰峰值以下，無法達到絕緣材料方波脈沖電應(yīng)力加速老化壽命試驗等所需的方波脈沖電源的高壓要求；利用脈沖變壓器升壓，雖然脈沖峰峰值可達要求，但難以滿足脈沖邊沿快速變化、波形失真小的要求。利用多個橋式逆變電路產(chǎn)生的1KV對稱方波脈沖電源級聯(lián)疊加，可以獲得對稱雙極性高壓方波脈沖電源，但這需要級聯(lián)的多個橋式逆變電路在電器上隔離并同步工作，而且要求隔離電壓不低于脈沖電壓的峰峰值。為了實現(xiàn)同步工作，需要一個共同的脈沖同步控制信號，并隔離且同步的傳送到每一個級聯(lián)的橋式逆變電路。高速光電耦合器件具有較好的脈沖隔離傳送性能，但隔離電壓不能滿足絕緣材料加速老化用級聯(lián)式單相雙極性高壓方波脈沖電源，故當(dāng)前主要采用脈沖變壓器隔離傳送方式；脈沖變壓器隔離傳送可以滿足隔離電壓的要求，但存在傳送同步性不好且要求脈沖頻率不變化，不適應(yīng)脈沖頻率按實驗標(biāo)準變化時同步脈沖信號傳輸要求，用這樣的隔離傳送方法，多個橋式逆變電路級聯(lián)時，總的方波脈沖電源電壓幅值可以滿足要求，但脈沖上升時間和脈沖上升沿波形變差。故目前缺少一種適合電工絕緣材料和絕緣結(jié)構(gòu)加速老化壽命評估用對稱雙極性高壓脈沖電源。

(三)發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是設(shè)計一種級聯(lián)式單相雙極性高壓方波脈沖電源，包括與脈沖控制信號產(chǎn)生模塊相連接的級聯(lián)的多個單相橋式脈沖逆變電路，輸出所需要電壓等級的雙極性高壓方波脈沖。

本發(fā)明的另一目的是設(shè)計上述級聯(lián)式單相雙極性高壓方波脈沖電源的使用方法，脈沖控制信號產(chǎn)生模塊發(fā)出的雙極脈沖控制信號控制多個單相橋式脈沖逆變電路單元的同步工作，多個同步工作的單相脈沖逆變電路單元高隔離度級聯(lián)，得到所需要電壓等級的雙極性高壓方波脈沖。

本發(fā)明設(shè)計的級聯(lián)式單相雙極性高壓方波脈沖電源包括單相橋式脈沖逆變電路，還包括脈沖控制信號產(chǎn)生模塊、脈沖分配模塊，脈沖分配模塊含有連接器集成電路和光發(fā)射器，各逆變電路單元包括一個單相橋式脈沖逆變電路和一組光接收器，每組光接收器包含接收正負信號的2個光接收器；光接收器的電信號輸出端接入單相橋式脈沖逆變電路的控制端。脈沖控制信號產(chǎn)生模塊為產(chǎn)生相位相差180度、脈沖寬度相同的兩個脈沖控制信號PC+和PC-的微處理器或智能邏輯電路模塊，脈沖控制信號產(chǎn)生模塊接有n個相同的脈沖分配模塊，n為1～6的整數(shù)；每個脈沖分配模塊含有一個連接器集成電路和m組相同的光發(fā)射器，m為1～4的整數(shù)，每組光發(fā)射器包含發(fā)射正負信號的2個光發(fā)射器；配置與脈沖分配模塊的m·n組光發(fā)射器相配合的同樣數(shù)量的相同的逆變電路單元，各光發(fā)射器和光接受器分別由兩路光纖連接。各逆變電路單元的單相橋式脈沖逆變電路的輸出端串聯(lián)后的輸出端為本單相雙極性高壓方波脈沖電源的輸出端。

脈沖控制信號產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的兩個脈沖控制信號PC+和PC-之間的死區(qū)時間為200ns～1000ns，脈沖重復(fù)周期為50μs～1000μs。

各逆變電路單元的2個光接收器輸出的電信號，接入該逆變電路單元的邏輯門電路，所得4個控制信號分別經(jīng)光耦隔離驅(qū)動電路接入單相橋式脈沖逆變電路4個橋臂功率晶體管的控制端。

本發(fā)明級聯(lián)式單相雙極性高壓方波脈沖電源的使用方法為：

脈沖控制信號產(chǎn)生模塊產(chǎn)生相位相差180度、脈沖寬度相同的兩個脈沖控制信號PC+和PC-，PC+和PC-之間的死區(qū)時間為200ns～1000ns，脈沖重復(fù)周期為50μs～1000μs；送入所接的n個脈沖分配模塊；