1 前言
研究电力设备绝缘材料的老化机理及规律是现代电力系统安全研究的重要课题之一[1]，课题《雷电导致输变电线路故障的在线识别与对变电设备内绝缘损伤的评估模型及方法》需要研制冲击电压发生器，要求可连续运行，能输出雷电波和操作波两种波形，并能实现（0.2-1.2-12）/50µs以及（100-250-500）/2500µs范围内波头的分级调节，自动记录脉冲输出次数。该设备是研究小间隙油纸模型在一定时间间隔的连续冲击电压作用下的雷击累积效应[2]和冲击电压下液体电介质空间电荷变化[3-4]的重要实验平台。
2 电源总体设计
2.1 设计目标
输入电压：AC220V±10%、50Hz±5%；
输出电压：30-100kV；
输出频率：自动触发40s一次，可以手动触发；
输出波形：雷电波和操作波，正负极性；
输出脉冲波头：0.2-1.2-12µs分级可调（雷电波）；
 125-250-500µs分级可调（操作波）；输出脉冲半高宽：50µs(雷电波)；
2500µs(操作波)；
脉冲记录次数：一万次。
2.2 电源系统结构
图1所描述的电路总体结构框图中：市电由智能可控硅调压模块进行调压、整流滤波后得到0-300 V的直流电；由4只IGBT组成的全桥和LC谐振电路把直流电转换成20kHz的高频交流电，高频变压器把电压升高到16kV，再由4级倍压电路整流升压，给150kV/30nF的脉冲储能电容充电。系统采用西门子PLC S-200系列CPU224可编程控制器作为主控制器，充电电压经过分压(100MΩ)隔离，反馈采样经过AD转换，PLC通过与设定值比较，DA输出经过隔离放大控制调压模块进行充电电压调节和稳定；充电周期完成后，DA输出置零，PLC控制输出触发脉冲，经过放大和脉冲变压器升压，触发球隙放电开关，冲击电压发生器输出电压加在试品上。
操作界面采用了西门子K-TP178 micro触摸屏，通过触摸屏设定和显示脉冲发生器的运行参数。....... |