CN101887073B - 氧化锌避雷器直流特性试验用高压电源 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及氧化锌避雷器直流特性试验用高压电源，包括控制电路模块、PWM发生器、MOSFET驱动器和功率管、高频变压器、保护电路，还包括倍压整流电路；其高频变压器输出低压端接有取样电阻、电流测量端子及电流反馈电路；倍压整流电路输出端接有分压器、电压测量端子及电压反馈电路。其控制电路模块设有恒压控制电路和恒流控制电路以及级联的恒压/恒流转换开关，反馈电路的信号与设定的信号值作比较，输入到恒流控制模块中的误差放大器，进入闭环控制系统，确保输出信号稳定。本发明能稳定、可靠工作在恒压、恒流两种模式，内设保护电路，保证电源工作安全。
Description
技术领域
本发明涉及一种高压电源，具体地是氧化锌避雷器直流特性试验用高压电源。
背景技术
供电设施测试行业对氧化锌避雷器测试试验，通常采用控制箱控制倍压筒，组成高压发生器，产生可调高压电加在氧化锌避雷器两端，采用这种装置的高压发生器由于接线复杂、质量重、体积庞大，给测试带来极大不便。在氧化锌避雷器测试试验中，需要测试氧化锌避雷器在1mA泄漏电流下的参考电压U1mA，往往需要通过人工反复调节输出电压并监视输出电流值，逐渐得到U1mA，操作过程繁琐，测试误差大，这一过程亦可通过微处理器来半自动完成，但容易出现超调，输出不易稳定，甚至有失控危险。
发明内容
本发明目的在于克服上述氧化锌避雷器测试试验中存在操作繁琐、输出信号不稳定、测试误差大而提供一种能全自动工作在恒压、恒流两种模式，并能够采样高压电压和电流的氧化锌避雷器直流特性试验用高压电源。
本发明的目的是通过以下措施来实现的：
氧化锌避雷器直流特性试验用高压电源，包括控制电路模块、PWM发生器、MOSFET驱动器和功率管、高频变压器、保护电路，其特征是：还包括倍压整流电路；其控制电路模块包含恒压控制电路和恒流控制电路以及级联的恒压/恒流转换开关。
所述的高频变压器输出低压端接有取样电阻及引出的电流测量端子和电流反馈电路；倍压整流电路输出端接有分压器及引出的电压测量端子和电压反馈电路。
恒流控制电路设有误差放大器和电流基准设置电路，误差放大器的反相输入端接电流反馈电路输出端，其同相输入端接电流基准设置电路。
恒压控制电路设有误差放大器和电压基准设置电路，误差放大器的反相输入端接电压反馈电路输出端，其同相输入端接电压基准设置电路，误差放大器与误差放大器的输出端并联接恒压/恒流转换开关输入端。
所述的电流反馈电路是电压跟随器，其输入信号为取样电阻的输出端。
所述的电压反馈电路是电压跟随器，其输入信号为倍压整流电路的输出电压经分压器的分压信号。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、倍压整流电路的控制电路模块有恒流控制电路和恒压控制电路，以及级联的恒压/恒流转换开关，控制电路模块根据接收到的信号计算分析并选择恒压/恒流转换开关，从而选择电路工作在恒流模式或恒压模式，使高压电源具有稳定的恒流输出和恒压输出的功能；
2、倍压整流模块的输出电压，经串联阻抗器分压，输入到电压反馈电路，作为误差放大器的反相输入，其闭环控制系统确保输出恒压信号稳定、工作可靠；
3、高频变压器的输出端与接地端之间串有取样电阻，采集的电压信号转换为电流值输入到电流反馈电路，作为误差放大器的反相输入，其闭环控制系统确保输出恒流信号稳定、可靠；
4、所述电压反馈电路和电流反馈电路采用电压跟随器，反馈信号精确；
5、电路中设有保护电路，能有效地限制过电流，实现过电流保护，保证电源的安全。
附图说明
图1是本发明的电路原理框图；
图2是倍压整流电路示意图；
图3是本发明闭环控制系统方框图；
图4是闭环控制系统采样示意图；
图中1-为误差放大器，2-高频变压器，10-电流控制模块，11-电压控制模块，12-恒压/恒流转换开关，101-误差放大器，103-误差放大器，21-取样电阻，31-分压器，32-电压跟随器，33-电压跟随器。
具体实施方式
下面结合附图详细说明具体实施方式：如图1中所示，氧化锌避雷器直流特性试验用高压电源包括控制电路模块1、PWM发生器、MOSFET驱动器和功率管、高频变压器2、保护电路、倍压整流电路。
参见图1，本发明电路原理框图中，高频变压器2输出低压端于接地端之间串有取样电阻21、电流测量端子及电流反馈电路，电流测量端子测量取样电阻上电压大小，转化为电流值，经过反馈电路进入控制电路模块1。
在倍压整流电路输出端接有分压器31，实施例中可以采用串连电阻的方式分压，还可以通过串连电容分压，以及其他常用分压器的分压方式。分压器31引线接电压测量端子和电压反馈电路，电压测量端子测量分压器分压值经过反馈电路进入控制电路模块1。
其控制电路模块1包含恒压控制电路10和恒流控制电路11以及级联的恒压/恒流转换开关12。
恒压控制电路10包括设定电压电路、电压反馈电路和误差放大器101，设定电压电路设置的电压值接入误差放大器101的同向输入端，电压反馈电路反馈的电压信号来自于倍压整流电路输出端分压器31的分压信号，接入误差放大器的反向输入端。
恒流控制电路11包括设定电流电路、电流反馈电路和误差放大器102，设定电流电路设置的电流值接入误差放大器101的同向输入端，电流反馈电路的反馈电流信号来自于高频变压器低压输出侧与接地端指间传来的取样电阻上的电压信号转化成电流信号，接入误差放大器的反向输入端。
控制电路模块根据接收到的信号计算分析并选择恒压/恒流转换开关，空载升压自动为恒压限压，负载过大或短路自动为恒流限流，从而选择电路工作在恒流模式或恒压模式，使高压电源具有恒流输出和恒压输出的功能，由于输出端的反馈电路作为输入端误差放大器的比较信号，确保高压电源输出恒流/恒压信号在控制电路的作用下保持稳定、精确，具有很好的稳定效果。
在高频变压器和PWM发生器之间串有保护电路，确保输入端发生短路故障时，起过流保护作用，保证电路工作在安全状态。
如图2所示，使本发明氧化锌避雷器直流特性试验用高压电源的倍压整流电路示意图，整流后的直流电压经分压器取样送入控制模块的反馈端，控制模块在设定电路和反馈信号的共同作用下，经误差放大器放大后输出一直流信号给PWM发生器控制端，实现直流输出电压的稳定调节。电路结构简单，减小了干扰信号对控制电路的影响。
图3所示为本发明氧化锌避雷器直流特性试验用高压电源的闭环控制系统方框图，系统设定电压电流值与系统输出反馈信号比较，通过误差放大器放大信号，PWM电路调整开关管的占空比改变整流输出信号，最终使输出电压稳定在设定的值，达到恒流输出。
系统采样示意图如图4所示，图中r(t)为设定信号值，e(t)为误差放大器输出信号，经采样器Ts采样后变成离散信号e＊(1)，离散信号e＊(t)经开环脉冲传递函数G(s)输出信号y(t)反馈进入误差放大器的反相输入端比较放大，保证系统的稳定性。
由于本发明氧化锌避雷器直流特性试验用高压电源采用闭环控制，实现了输出信号的自动控制和调节，提高了电源的稳定性、纹波电压及可靠性等技术指标。
实践证明，在氧化锌避雷器直流特性试验装置中，使用本发明高压电源，能稳定工作在恒压、恒流两种模式，并能够采样氧化锌避雷器泄漏电流和泄漏电流下的参考电压，有效解决了以往在做氧化锌避雷器测试试验时存在不方便取电源问题，减少以往测试中操作中的工作量，避免了操作繁琐、输出信号不稳定、测试误差大。
Claims (4)
1.氧化锌避雷器直流特性试验用高压电源，包括控制电路模块、PWM发生器、MOSFET驱动器和功率管、高频变压器、保护电路，其特征是：还包括倍压整流电路；其控制电路模块包含恒压控制电路和恒流控制电路以及级联的恒压/恒流转换开关；且
恒压控制电路包括电压基准设置电路、电压反馈电路和误差放大器，电压基准设置电路设置的电压值接入误差放大器的同向输入端，电压反馈电路反馈的电压信号来自于倍压整流电路输出端分压器的分压信号，接入误差放大器的反向输入端；
恒流控制电路包括电流基准设置电路、电流反馈电路和误差放大器，电流基准设置电路设置的电流值接入误差放大器的同向输入端，电流反馈电路的反馈电流信号来自于高频变压器低压输出侧与接地端之间的取样电阻上的电压信号转化成的电流信号，接入误差放大器的反向输入端；
恒压控制电路中所述的误差放大器与恒流控制电路中所述的误差放大器的输出端并联接恒压/恒流转换开关输入端。
2.根据权利要求1所述的氧化锌避雷器直流特性试验用高压电源，其特征是：高频变压器输出低压端接有取样电阻及引出的电流测量端子和电流反馈电路；倍压整流电路输出端接有分压器及引出的电压测量端子和电压反馈电路。
3.根据权利要求1所述的氧化锌避雷器直流特性试验用高压电源，其特征是：电流反馈电路是电压跟随器，其输入信号为取样电阻的输出端。
4.根据权利要求1所述的氧化锌避雷器直流特性试验用高压电源，其特征是：电压反馈电路是电压跟随器，其输入信号为倍压整流电路的输出电压经分压器分压信号。
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