專利名稱：大功率高頻變壓器測試系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電力系統的檢測裝置，具體地說間一種對大功率高頻變壓器進行檢測的大功率高頻變壓器測試系統。
背景技術：
隨著工業水平的逐步提高，電力電子技術的發展， 傳統的工頻供電已經無法滿足現階段的供電需求。傳統的工頻供電術采用半控型器件晶閥管控制，動態響應的速度慢，會產生大量的諧波污染，而且電源效率低，功率因素小，輸出電壓脈動大，供電效率低，變壓器體積與重量大，原材料損耗大，這種供電方式越來越不滿足要求，將逐漸被新型的供電方式所取代。隨之取代它的是高頻供電方式，它能很好地改善上述缺點，提高電源效率，增大功率因素，實現節能，但高頻供電方式相對于工頻供電方式的系統復雜性也隨之增加。因此，高壓高頻大功率變壓器是高頻供電方式的關鍵部分，除了擔負著升壓、傳遞能量和安全隔離的重要作用之外，還直接影響到電路的運行。因此，高壓高頻大功率變壓器的設計亦顯得尤為重要，與此同時，對高頻變壓器的生產試驗也具有非常重要的意義。其中變壓器的損耗是變壓器的重要性能參數，一方面表示變壓器在運行過程中的效率，另一方面表明變壓器在設計制造的性能是否滿足要求。變壓器空載損耗、負載損耗和短路阻抗測量、耐壓測試都是變壓器的例行試驗。

發明內容
為了能對大功率高頻變壓器進行在線測試，本發明的目的是提供一種大功率高頻變壓器測試系統，在該測試系統中采用三相全橋不可控整流、高速IGBT逆變技術以及DSP全數字控制技術，電路簡潔，穩定可靠性強，對高頻變壓器的試驗起到了很好的效果。本發明的目的是通過以下技術方案來實現的
一種大功率高頻變壓器測試系統，其特征在于該系統包括三相調壓器、三相整流器、功率逆變器、驅動電路、控制電路、空負載測試儀、溫度測試儀、示波器和霍爾元件，與三相市電連接的三相調壓器依次通過三相整流器、功率逆變器和霍爾元件與待測高頻變壓器連接；控制電路通過驅動電路與功率逆變器連接；在霍爾元件上設有示波器，空負載測試儀設置在霍爾元件與待測高頻變壓器之間；溫度測試儀設置在待測高頻變壓器上。本發明中，三相調壓器將三相市電經過調壓后通過三相整流器整流濾波得到直流母線電壓；并通過功率逆變器得到高頻電壓。控制電路采用基于DSP的全數字控制技術對功率逆變器的通斷進行控制，使輸出端得到一系列幅值相等的脈沖，并對脈沖的寬度進行調制，改變功率逆變器輸出電壓的大小和輸出頻率。驅動電路采用SCALE系列驅動器，將0-3V的PWM數字信號經過光耦隔離和放大得到驅動IGBT柵極的0-15V的PWM信號，安全可靠的驅動IGBT和MOSFET。功率逆變器選用IGBT并聯來實現開關管，使逆變的輸出電壓達到要求。三相整流器的三相全橋不可控整流電路不用中線，輸出電壓高，輸出紋波小，輸入諧波小，功率因數大，對電網的諧波污染少，整流濾波得到直流母線電壓。本發明是一種基于大功率高頻變壓器的測試平臺，本發明將三相市電經過調壓器調壓，通過三相全橋不可控整流器，三相全波不可控整流電路不用中線，輸出電壓高，輸出紋波小，輸入諧波小，整流濾波得到直流母線電壓，然后再通過IGBT高頻逆變器得到高頻電壓(一般為5 50kHz)。輸入端采用三相全橋不控整流電路，功率因數大，對電網的諧波污染少，控制電路采用基于DSP的全數字控制技術，對逆變電路開關器件的通斷進行控制，使輸出端得到一系列幅值相等的脈沖，所獲得的輸出平滑且低次諧波少，按一定的規則對脈沖的寬度進行調制，即可改變逆變電路輸出電壓的大小，也可以改變輸出頻率。該硬件控制電路簡單，系統穩定性可靠性強。驅動電路采用SCALE系列驅動器，將0-3V的PWM數字信號經過光耦隔離和放大得到驅動IGBT柵極的0-15V的PWM信號，能安全可靠的驅動IGBT和MOSFET。逆變電路選用IGBT并聯來實現開關管，相對于傳統的MOSFET與晶體二極管的組合和電力晶體管，具有電壓控制特點和耐受高電壓高電流密度的能力，其允許的電 流密度甚至超過了電力晶體管，其中應用零電壓關斷技術使用電容并聯IGBT，減小逆變模塊輸出電壓尖峰，降低損耗，使逆變的輸出電壓達到要求，對高頻變壓器進行空載測試和負載測試，空載測試是將變壓器任一組線圈施加額定電壓，其它線圈開路的情況下，測量變壓器的空載損耗和空載電流；以驗證變壓器鐵心的設計計算、工藝制造是否滿足技術條件和標準的要求，檢查變壓器鐵心是否存在缺陷，如局部過熱，局部絕緣不良等；負載測試是將變壓器的一組線圈短路，在另一線圈加上額定頻率的交流電壓使變壓器線圈內的電流為額定值，測得短路損耗，所加的電壓為短路電壓，求得的阻抗為短路阻抗；計算和確定變壓器有無可能與其它變壓器并聯運行；計算和試驗變壓器短路時的熱穩定和動穩定；計算變壓器的效率；計算變壓器二次側電壓由于負載改變而產生的變化。過程中用示波器記錄下輸入電壓和電流的瞬時值，以獲得某一磁密下負載的輸入功率。本發明采用的三相全橋不可控整流、高速IGBT逆變技術以及DSP全數字控制技術優點十分突出，電路簡潔，穩定可靠性強，對高頻變壓器的試驗起到了很好的效果。本發明結構簡潔，模塊清晰可靠，保證了檢測系統可控性強，穩定，安全可靠。本發明適用于高頻變壓器測試中。


圖I是本發明的系統原理圖。
具體實施例方式一種本發明所述的大功率高頻變壓器測試系統，見圖1，該系統包括三相調壓器
I、三相整流器2、功率逆變器3、驅動電路4、控制電路5、空負載測試儀6、溫度測試儀7、示波器8和霍爾元件9，與三相市電連接的三相調壓器I依次通過三相整流器2、功率逆變器3和霍爾元件9與待測高頻變壓器10連接；控制電路5通過驅動電路4與功率逆變器3連接；在霍爾元件9上設有示波器8，空負載測試儀6設置在霍爾元件9與待測高頻變壓器10之間；溫度測試儀7設置在待測高頻變壓器10上。三相調壓器將三相市電經過調壓后通過三相整流器整流濾波得到直流母線電壓；并通過功率逆變器得到高頻電壓。控制電路采用基于DSP的全數字控制技術對功率逆變器的通斷進行控制，使輸出端得到一系列幅值相等的脈沖，并對脈沖的寬度進行調制，改變功率逆變器輸出電壓的大小和輸出頻率。驅動電路采用SCALE系列驅動器，將0-3V的PWM數字信號經過光耦隔離和放大得到驅動IGBT柵極的0-15V的PWM信號，安全可靠的驅動IGBT和 MOSFETo功率逆變器選用IGBT并聯來實現開關管，使逆變的輸出電壓達到要求。三相整流器的三相全橋不可控整流電路不用中線，輸出電壓高，輸出紋波小，輸入諧波小，功率因數大，對電網的諧波污染少，整流濾波得到直流母線電壓。輸入三相市電，通過調整三相 調壓器，改變加在被測高頻變壓器上的方波電壓幅值。在不同輸入電壓下對霍爾元件的輸出進行測量，記錄變壓器的輸入電壓，霍爾元件的輸出電壓，輸出電壓根據電流換算系數，計算變壓器的輸入電流得到。在測試過程中，對每一組數據都進行錄波，以計算鐵芯損耗。將有關數據輸入計算機得出通過鐵芯的磁密和電場強度。測得一組電壓電流的有效值，即可得到超微晶鐵芯的基本磁化曲線(B-H曲線)。用示波器記錄下輸入電壓和電流的瞬時值(至少一個周期的波形數據)，以獲得某一磁密下負載的輸入功率。單位重量的超微晶鐵芯損耗等于鐵芯總損耗/鐵芯重量，鐵芯總損耗等于被測超微晶鐵芯的輸入功率減去銅耗。本發明電路簡潔，穩定可靠性強，對高頻變壓器的試驗起到了很好的效果，適用于高頻變壓器測試中。
權利要求
1.一種大功率高頻變壓器測試系統，其特征在于該系統包括三相調壓器(I)、三相整流器(2)、功率逆變器(3)、驅動電路(4)、控制電路(5)、空負載測試儀(6)、溫度測試儀(7)、示波器(8)和霍爾元件(9)，與三相市電連接的三相調壓器(I)依次通過三相整流器(2)、功率逆變器(3)和霍爾元件(9)與待測高頻變壓器(10)連接；控制電路(5)通過驅動電路(4)與功率逆變器(3)連接；在霍爾元件(9)上設有示波器(8)，空負載測試儀(6)設置在霍爾元件(9)與待測高頻變壓器(10)之間；溫度測試儀(7)設置在待測高頻變壓器(10)上。
2.根據權利要求I所述的大功率高頻變壓器測試系統，其特征在于三相調壓器(I)將三相市電經過調壓后通過三相整流器(2)整流濾波得到直流母線電壓；并通過功率逆變器(3)得到高頻電壓。
3.根據權利要求I所述的大功率高頻變壓器測試系統，其特征在于控制電路(5)采用基于DSP的全數字控制技術對功率逆變器(3)的通斷進行控制，使輸出端得到一系列幅值相等的脈沖，并對脈沖的寬度進行調制，改變功率逆變器(3)輸出電壓的大小和輸出頻率。
4.根據權利要求I所述的大功率高頻變壓器測試系統，其特征在于驅動電路(4)采用SCALE系列驅動器，將0-3V的PWM數字信號經過光耦隔離和放大得到驅動IGBT柵極的0-15V的PWM信號，安全可靠的驅動IGBT和MOSFET。
5.根據權利要求I所述的大功率高頻變壓器測試系統，其特征在于功率逆變器(3)選用IGBT并聯來實現開關管，使逆變的輸出電壓達到要求。
6.根據權利要求I所述的大功率高頻變壓器測試系統，其特征在于三相整流器(2)的三相全橋不可控整流電路不用中線，輸出電壓高，輸出紋波小，輸入諧波小，功率因數大，對電網的諧波污染少，整流濾波得到直流母線電壓。
全文摘要
本發明公開了一種大功率高頻變壓器測試系統，該系統包括三相調壓器、三相整流器、功率逆變器、驅動電路、控制電路、空負載測試儀、溫度測試儀、示波器和霍爾元件，與三相市電連接的三相調壓器依次通過三相整流器、功率逆變器和霍爾元件與待測高頻變壓器連接；控制電路通過驅動電路與功率逆變器連接；在霍爾元件上設有示波器，空負載測試儀設置在霍爾元件與待測高頻變壓器之間；溫度測試儀設置在待測高頻變壓器上。本發明采用三相全橋不可控整流、高速IGBT逆變技術以及DSP全數字控制技術，電路簡潔，穩定可靠性強，對高頻變壓器的試驗起到了很好的效果。
文檔編號G01R31/00GK102692577SQ201210210089
公開日2012年9月26日 申請日期2012年6月25日 優先權日2012年6月25日
發明者曲晨曦, 曾慶軍, 陳 峰, 魯通 申請人:鎮江天力變壓器有限公司