HDZG-200KV/5MA智能直流高壓發生器工作原理

采用30—50kHz智能倍壓電路，應用新PUM脈寬調制技術和大功率IGBT器件，并根據電磁兼容性理論，采用特殊屏蔽、隔離和接地等措施使直流高壓發生器實現了高品質，能承受額定電壓放電而不損壞機器直流高壓發生器廣`泛應用于高壓電氣設備的直流耐壓和泄漏電流試驗,如避雷器、電力電纜、變壓器繞組及發電機的現場試驗。此外還大量應用于醫用器械、離子加速器等領域。早期的直流高壓發生器使用的是簡單的工頻倍壓整流技術,目前使用的是中頻逆變技術,但是很多都未使用單片機控制,儀器功能簡單,控制靈活性差。而且在需要精密測髦試品泄漏電流時,需要使用外置的微安表,安裝在倍壓筒的高壓輸出端,距離比較遠時,在讀數和觀察仁很不方便。而在做絕緣試驗的時候,泄漏電流是關鍵參數,測量上的不方便,直接導致了使用者的使用困難。

介紹的直流高壓發生器,。該單片機功能強大,擴展性好。通過精心設計應用電路,使用脈寬調制調壓技術中頻逆變技術,儀器實現了數字化的電壓調節輸出,良好的人機設置操作,PWM調制控制,過流保護,通信打印功能等。特別是紅外式的泄漏電流測量,大大改進了當前的測量方式,使用者不需要再用微安表,可在控制面板上直接讀數。整機性能達到額定功率400w,輸出直流電壓從零起調,最高200kV,電流2mA,脈動系數小于1%泄漏電流是通過在輸出端設置電流信號采樣板,然后通過紅外數據傳輸的方式將泄漏電流信號傳送到主機,實現了精確的電流測量又解決了信號讀取問題。在電壓控制方式上,該設計采用了大回路電壓反饋控制,由單片機來實現控制算法,由于C8051印巧單片機片內資源豐富,而且芯片工作頻率高達25MzH,*可以滿足控制的實時性需要,保證了設計的成功實現。

分體機型

規格技術參數200/2200/5250/3300/2300/5400/3400/5其它等級額定電壓（kV）200200250300300400400500～1000kV等合同定 做額定電流（mA）2532535額定功率（W）4001000750600150012002000機箱重量（kg）4.54.54.55.55.55.55.8倍壓重量（kg）7.98.391111.53845倍壓高度（mm）96596510301250125019001900電壓測量精度數顯表±（1.0%讀數±2個字）電流測量精度數顯表±（1.0%讀數±2個字）波紋系數≤1%電壓穩定度隨機波動，電源電壓變化±10%時≤1%過載能力空載電壓可超出額定電壓10%使用十分鐘充電電流為1.5倍額定電流電源單相交流50Hz 220V±10%工作方式間斷使用一次連續時間為30分鐘工作環境溫度：-10～40℃相對濕度：室溫為25℃時不大于85%（無凝露）海拔高度：1500米以下帶 電 容負荷能力被試品電容量無限制可用1.5倍的額定電流充電結構特點環氧玻璃鋼電氣絕緣倍壓筒空氣絕緣、無泄漏之慮操作箱特點高精度0.75UDC1mA單觸按鈕（精度≤1.0%）適合氧化鋅避雷器試驗過壓保護采用撥置，一目了然控制箱小，方便現場

注：因產品不斷更新

系統原理及框圖

該機系統原理圖如圖1所示,工頻電源電壓220V經過整流濾波后,變成3o0V的直流電壓,輸人脈寬調制環節,通過單片機8051印巧的控制實現Ac/Dc變換,輸出。一巧ov直流可調電壓信號,中頻全橋逆變環節,采用IGBT,將直流電壓逆變成80kHz交流電壓,通過中頻變壓器實現升壓,電壓達到巧kv左右,通過多級硅堆倍壓整流電路,將電壓信號轉換成直流O一200kV輸出高壓輸出端的

關鍵硬件電路設計

脈寬調制電壓調節

這部分電路設計采用了半橋隔離變換器拓撲結構,具體電路實現見圖2。PWM控制芯片選用3525A電壓型芯片,該芯片控制方式簡單,可直接驅動MOSFET,控制和保護功能齊全,非常適用開關電源。開關管選用了功率MOSFET,功率MosFET具有驅動功率小,工作速度快,無二次擊穿問題,安全區寬等優點。控制方式是脈寬調制,頻率采用80kHz。通過單片機8片內的D/A轉換器輸出給定電壓信號至3525A的誤差比較器的正輸人端,通過光禍反饋回來的輸出電壓信號輸人比較器的負輸入端,當反饋電壓信號低于給定電壓信號時,內部邏輯電路動作,輸出驅動脈沖信號,隨著誤差電壓的增大,脈寬變大,使得

導通時間加大，輸出電壓升高，反饋電壓跟隨升高，誤差電壓減小，達到輸出電壓等于給定值。驅動脈沖信號為二路分別驅動2個MOSFET，每路占空比調整最高可達50%左右，二路并用則可達到約100%，充分利用了A的驅動能力，加大了電壓調節范圍