[實(shí)用新型]一種基于FPGA的高壓交聯(lián)電纜測(cè)試電源

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420075928.1
• 申請(qǐng)日: 2014-02-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203858275U
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張海波;黃銳;孫邦伍;王兆明;王海娥
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京冠亞電源設(shè)備有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01R1/28
• 分類(lèi)號(hào): G01R1/28;G01R31/14
• 代理公司: 南京知識(shí)律師事務(wù)所 32207
• 代理人: 張?zhí)K沛

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種高壓測(cè)試電源領(lǐng)域，尤其涉及一種在采用串聯(lián)諧振型電路基礎(chǔ)上的高壓交聯(lián)電纜測(cè)試電源。

背景技術(shù)

隨著城市改造工程的不斷實(shí)施，高電壓等級(jí)的電力電纜使用的也越來(lái)越多，其中以交聯(lián)聚乙烯電纜為主要代表的橡塑絕緣電纜應(yīng)用的最為普遍。它是利用化學(xué)方法使線型分子結(jié)構(gòu)的聚乙烯轉(zhuǎn)變?yōu)榱Ⅲw網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的交聯(lián)聚乙烯，從而大大的提高了電纜的機(jī)械-熱性能，同時(shí)也保持了電纜良好的電氣性能。XPLE電纜是交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜的簡(jiǎn)稱(chēng)。交聯(lián)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(hù)容易,無(wú)漏油，可靠性高,故障率低，工藝簡(jiǎn)單,等許多優(yōu)點(diǎn)，正由于交聯(lián)聚乙烯(XLPE)電纜具有這些種種的優(yōu)點(diǎn)，從而成為以后高壓電纜發(fā)展的主要方向,在配電網(wǎng)中已經(jīng)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(lián)聚乙烯電纜在出廠前，都已經(jīng)過(guò)了非常嚴(yán)格的試驗(yàn),但在運(yùn)輸、安裝等過(guò)程中，很可能對(duì)電纜造成許多新的損傷。所以在安裝好后，必須對(duì)新安裝的電纜進(jìn)行再次的安全檢測(cè)試驗(yàn)。

目前,?高壓電纜耐壓測(cè)試的方法主要有直流耐壓測(cè)試、超低頻耐壓測(cè)試、振蕩波耐壓測(cè)試、工頻串聯(lián)諧振以及調(diào)頻諧振耐壓測(cè)試等方法。直流耐壓試驗(yàn)中，XLPE電纜在直流電壓下會(huì)產(chǎn)生“記憶”效應(yīng)，電纜內(nèi)部會(huì)存儲(chǔ)直流殘余電荷，疊加在工頻電壓峰值上，導(dǎo)致電纜絕緣層被擊穿；XLPE電纜絕緣層內(nèi)部容易產(chǎn)生水樹(shù)枝，在直流電壓下，會(huì)迅速的發(fā)展成電樹(shù)枝，從而導(dǎo)致介質(zhì)絕緣性能?chē)?yán)重?fù)p壞。超低頻(0.1Hz)耐壓試驗(yàn)方法有很多優(yōu)點(diǎn)，但目前開(kāi)發(fā)出來(lái)的超低頻試驗(yàn)設(shè)備最高輸出電壓不是很高，無(wú)法滿(mǎn)足較高壓電纜的試驗(yàn)要求。振蕩波耐壓測(cè)試由于每相電纜試驗(yàn)時(shí)，放電次數(shù)為50次，試驗(yàn)時(shí)間較長(zhǎng)，放電響聲較大，對(duì)30kV或35kV中壓電纜，此方法顯得比較繁瑣。工頻串聯(lián)諧振試驗(yàn)靠調(diào)節(jié)電抗器電感值來(lái)達(dá)到調(diào)節(jié)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(fù)載也就有相應(yīng)的范圍限制，由于交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜從幾十米到幾十千米都有可能，測(cè)試電纜的容量也會(huì)隨之變化，工頻串聯(lián)諧振試驗(yàn)很難滿(mǎn)足實(shí)際試驗(yàn)條件。

對(duì)于系統(tǒng)中控制部分來(lái)說(shuō)，目前國(guó)內(nèi)采用模擬模塊實(shí)現(xiàn)PWM輸出已經(jīng)比較成熟了，并且因?yàn)槠涫褂煤?jiǎn)單、方便、集成度高等優(yōu)點(diǎn)在國(guó)內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。但是這類(lèi)芯片最大的缺點(diǎn)就是波形不穩(wěn)定，會(huì)受到電磁場(chǎng)和工作環(huán)境的影響，漂移現(xiàn)象嚴(yán)重，而且不易用微處理器控制，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)頻率和功率困難。同時(shí)，當(dāng)逆變器負(fù)載固有頻率發(fā)生變化時(shí)，如果此時(shí)逆變器的工作頻率不能隨之改變，就會(huì)使逆變器偏離最佳工作點(diǎn)，這不僅使逆變器橋臂上的開(kāi)關(guān)器件開(kāi)關(guān)損耗增加，而且當(dāng)逆變器偏離負(fù)載諧振點(diǎn)較遠(yuǎn)時(shí)，在一定的Q值下，還會(huì)使負(fù)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。

實(shí)用新型內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型采用串聯(lián)諧振型電路，提供了一種基于FPGA的高壓交聯(lián)電纜測(cè)試電源。

本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是：一種基于FPGA的高壓交聯(lián)電纜測(cè)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(lì)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(jīng)變頻器輸出可調(diào)的交流電壓，輸入到勵(lì)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(shí)時(shí)判斷系統(tǒng)故障并及時(shí)做出反應(yīng)。為了減小系統(tǒng)控制的復(fù)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(gè)IGBT組成的全橋逆變電路，前級(jí)逆變電路的控制電路實(shí)現(xiàn)調(diào)壓功能，后級(jí)逆變電路的控制電路實(shí)現(xiàn)調(diào)頻功能，這就滿(mǎn)足了電纜耐壓測(cè)試電源中電壓和頻率同時(shí)可調(diào)的要求；所述控制電路具有自動(dòng)頻率跟蹤功能，核心是全數(shù)字化的鎖相環(huán)。

逆變器剛開(kāi)始工作的時(shí)候需要驅(qū)動(dòng)脈沖，因此必須先給一個(gè)他激頻率信號(hào)，經(jīng)過(guò)死區(qū)產(chǎn)生環(huán)節(jié)和PWM產(chǎn)生環(huán)節(jié)產(chǎn)生四路PWM波形來(lái)驅(qū)動(dòng)全橋逆變，此時(shí)選擇器的開(kāi)關(guān)信號(hào)為0；當(dāng)逆變電路工作使得負(fù)載側(cè)電流達(dá)到一定的值后，選擇器開(kāi)關(guān)信號(hào)變?yōu)?，電路由他激模式轉(zhuǎn)換為自激模式，取樣負(fù)載側(cè)電流經(jīng)過(guò)數(shù)字鎖相環(huán)后再產(chǎn)生四路PWM波來(lái)驅(qū)動(dòng)全橋逆變。