[發明專利]一種基于FPGA的高壓交聯電纜測試電源

無效

• 申請號: 201410059306.4
• 申請日: 2014-02-21
• 公開（公告）號: CN103823092A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 張海波;黃銳;孫邦伍;王兆明;王海娥
• 申請（專利權）人: 南京冠亞電源設備有限公司
• 主分類號: G01R1/28
• 分類號: G01R1/28;G01R31/14
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 張蘇沛

技術領域

本發明涉及一種高壓測試電源領域，尤其涉及一種在采用串聯諧振型電路基礎上的高壓交聯電纜測試電源。

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背景技術

隨著城市改造工程的不斷實施，高電壓等級的電力電纜使用的也越來越多，其中以交聯聚乙烯電纜為主要代表的橡塑絕緣電纜應用的最為普遍。它是利用化學方法使線型分子結構的聚乙烯轉變為立體網狀結構的交聯聚乙烯，從而大大的提高了電纜的機械-熱性能，同時也保持了電纜良好的電氣性能。XPLE電纜是交聯聚乙烯絕緣電纜的簡稱。交聯聚乙烯電纜具有重量很輕，安裝方便,?熱性能很好,?,傳輸容量大，允許工作溫度比較高，維護容易,無漏油，可靠性高,故障率低，工藝簡單,等許多優點，正由于交聯聚乙烯(XLPE)電纜具有這些種種的優點，從而成為以后高壓電纜發展的主要方向,在配電網中已經逐步取代了油紙電纜，成為了大型工程中高壓電纜選取的主流品種。雖然交聯聚乙烯電纜在出廠前，都已經過了非常嚴格的試驗,但在運輸、安裝等過程中，很可能對電纜造成許多新的損傷。所以在安裝好后，必須對新安裝的電纜進行再次的安全檢測試驗。

目前,?高壓電纜耐壓測試的方法主要有直流耐壓測試、超低頻耐壓測試、振蕩波耐壓測試、工頻串聯諧振以及調頻諧振耐壓測試等方法。直流耐壓試驗中，XLPE電纜在直流電壓下會產生“記憶”效應，電纜內部會存儲直流殘余電荷，疊加在工頻電壓峰值上，導致電纜絕緣層被擊穿；XLPE電纜絕緣層內部容易產生水樹枝，在直流電壓下，會迅速的發展成電樹枝，從而導致介質絕緣性能嚴重損壞。超低頻(0.1Hz)耐壓試驗方法有很多優點，但目前開發出來的超低頻試驗設備最高輸出電壓不是很高，無法滿足較高壓電纜的試驗要求。振蕩波耐壓測試由于每相電纜試驗時，放電次數為50次，試驗時間較長，放電響聲較大，對30kV或35kV中壓電纜，此方法顯得比較繁瑣。工頻串聯諧振試驗靠調節電抗器電感值來達到調節電路諧振頻率的目的，電感值變化有一定范圍，所帶的容性負載也就有相應的范圍限制，由于交聯聚乙烯絕緣電纜從幾十米到幾十千米都有可能，測試電纜的容量也會隨之變化，工頻串聯諧振試驗很難滿足實際試驗條件。

對于系統中控制部分來說，目前國內采用模擬模塊實現PWM輸出已經比較成熟了，并且因為其使用簡單、方便、集成度高等優點在國內得到廣泛應用。但是這類芯片最大的缺點就是波形不穩定，會受到電磁場和工作環境的影響，漂移現象嚴重，而且不易用微處理器控制，動態調節頻率和功率困難。同時，當逆變器負載固有頻率發生變化時，如果此時逆變器的工作頻率不能隨之改變，就會使逆變器偏離最佳工作點，這不僅使逆變器橋臂上的開關器件開關損耗增加，而且當逆變器偏離負載諧振點較遠時，在一定的Q值下，還會使負載阻抗增大，使逆變器的功率容量不能充分利用，工作效率下降。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明采用串聯諧振型電路，提供了一種基于FPGA的高壓交聯電纜測試電源。

本發明的技術解決方案是：一種基于FPGA的高壓交聯電纜測試電源，由控制電路、逆變電路、濾波電路、整流電路、控制繼電器、整流濾波電路、勵磁變壓器、諧振電抗器、電纜試品電容組成，工作原理為：交流電源經變頻器輸出可調的交流電壓，輸入到勵磁變壓器，升壓后，輸入由高壓諧振電抗器、電纜試品電容組成的諧振回路。

控制繼電器可以實時判斷系統故障并及時做出反應。為了減小系統控制的復雜度，所述整流電路采用單相橋式不可控整流電路；所述濾波電路是由電容和電感組成的π型濾波電路；所述逆變電路是由4個IGBT組成的全橋逆變電路，前級逆變電路的控制電路實現調壓功能，后級逆變電路的控制電路實現調頻功能，這就滿足了電纜耐壓測試電源中電壓和頻率同時可調的要求；所述控制電路具有自動頻率跟蹤功能，核心是全數字化的鎖相環。

逆變器剛開始工作的時候需要驅動脈沖，因此必須先給一個他激頻率信號，經過死區產生環節和PWM產生環節產生四路PWM波形來驅動全橋逆變，此時選擇器的開關信號為0；當逆變電路工作使得負載側電流達到一定的值后，選擇器開關信號變為1，電路由他激模式轉換為自激模式，取樣負載側電流經過數字鎖相環后再產生四路PWM波來驅動全橋逆變。