本發(fā)明設(shè)計電氣工程領(lǐng)域，具體地，涉及一種高壓脈沖電容器與開關(guān)綜合實驗平臺。

背景技術(shù)：

近年來隨著高壓電氣、脈沖功率技術(shù)等領(lǐng)域的發(fā)展，對高壓脈沖電容器的壽命、參數(shù)等要求越來越高。除高電壓、低電感、低內(nèi)阻參數(shù)要求外，對重頻和壽命也提出了更高的要求，而這些電容器、開關(guān)的參數(shù)測試成為突出問題，一般電容器廠家不具備高壓大電流測試能力，并且該系列參數(shù)測試的獲取、連續(xù)測試都是有很大挑戰(zhàn)，并且屬于特種作業(yè)，安全風(fēng)險較高。

而現(xiàn)有技術(shù)中的高壓脈沖電容器與開關(guān)測試存在難于實現(xiàn)、無法實現(xiàn)全自動化，并且沒有成熟產(chǎn)品。專業(yè)的科研人員在測試工作中，安全風(fēng)險高、勞動強度大、參數(shù)測試實時性和連續(xù)性差。固在高壓脈沖電容器、開關(guān)等器件的研究、生產(chǎn)、試驗、可靠性評估方面，均迫切需要一種全自動的高壓脈沖電容器與開關(guān)的測試平臺與綜合測試技術(shù)。

綜上所述，本申請發(fā)明人在實現(xiàn)本申請發(fā)明技術(shù)方案的過程中，發(fā)現(xiàn)上述技術(shù)至少存在如下技術(shù)問題：在現(xiàn)有技術(shù)中，現(xiàn)有的壓脈沖電容器與開關(guān)測試存在難于實現(xiàn)，自動化程度較低的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是提供了一種高壓脈沖電容器與開關(guān)綜合實驗平臺，解決了現(xiàn)有的壓脈沖電容器與開關(guān)測試存在難于實現(xiàn)、自動化程度較低的技術(shù)問題，通過本試驗平臺能夠自動化高效的對高壓脈沖電容器與開關(guān)進行試驗。

為實現(xiàn)上述目的，本申請?zhí)峁┝艘环N高壓脈沖電容器與開關(guān)綜合實驗平臺，所述實驗平臺包括：

主回路測試模塊，用于放置被測試部件，將被測部件連接入測試回路進行測試；

直流局放測試模塊，用于診斷高壓脈沖電容器在高電壓過程中產(chǎn)生的直流局部放電信號；

重頻觸發(fā)電源模塊，用于觸發(fā)控制主回路測試模塊中的高壓開關(guān)；

直流測量及高壓接地開關(guān)，用于高壓脈沖電容器的高壓直流監(jiān)測和安全接地；

氣體處理單元模塊，用于高壓開關(guān)的氣體循環(huán)與處理；

放電參數(shù)檢測及判斷模塊，用于監(jiān)測高壓脈沖電容器與開關(guān)的放電電流、電壓、震蕩周期、阻尼系數(shù)；

總控單元模塊，用于將實驗平臺中的模塊的參數(shù)進行關(guān)聯(lián)，將實驗平臺中的模塊進行組態(tài)，將數(shù)據(jù)進行集中化處理，保證實驗平臺中的自動化運行。

其中，本申請的原理為：在主回路模塊中，放置高壓脈沖電容器、高壓開關(guān)、高能電阻等器件，被測試器件以同軸的形式被裝入主回路測試模塊中。當(dāng)對兩個電容器樣品進行試驗，充電分別為正負(fù)高壓；當(dāng)對一個電容器進行試驗時，充電為單極性高壓。當(dāng)高壓電容器樣品被加載上高壓后，高壓開關(guān)收到來自重頻觸發(fā)電源模塊的觸發(fā)脈沖，開關(guān)開通，高壓脈沖電容器上的電荷加載至負(fù)載電阻上，完成一個周期的脈沖放電過程。在該過程中，放電參數(shù)檢測及判斷模塊將收集放電周期中的有用參數(shù)，并進行處理和存儲。在連續(xù)試驗過程中，直流局放測試模塊實時監(jiān)測電容器局部放電信息，溫度監(jiān)控模塊實時監(jiān)控器件的溫度，氣體處理單元模塊實時過濾開關(guān)中的氣體，直流測量及高壓接地開關(guān)模塊實時監(jiān)測電容器充電電壓，當(dāng)體統(tǒng)停止運行時或發(fā)生緊急情況是，高壓接地開關(guān)動作，將系統(tǒng)保護接地。

進一步的，所述實驗平臺還包括高壓恒流充電電源模塊，高壓恒流充電電源模塊用于對高壓脈沖電容器進行充電；所述主回路測試模塊還用于實現(xiàn)氣體或液體的絕緣密封。

進一步的，所述實驗平臺還包括溫度監(jiān)控單位，用于對實驗平臺部件進行溫度監(jiān)控。

進一步的，主回路測試模塊用于放置測試回路中被測試部件，主回路測試模塊內(nèi)自下而上，分別放置電流線圈、水冷型高能電阻負(fù)載、第一高壓電容器樣品、高壓開關(guān)、第二高壓電容器樣品、接地設(shè)備，對兩個高壓電容器樣品充電分別為正負(fù)高壓，或僅接入一個高壓電容器樣品時，充電為單極性高壓；當(dāng)高壓電容器樣品被加載上高壓后，高壓開關(guān)收到來自重頻觸發(fā)電源模塊的觸發(fā)脈沖，開關(guān)開通，高壓脈沖電容器上的電荷加載至負(fù)載電阻上，完成一個周期的脈沖放電過程。

進一步的，直流局放測試模塊通過錐形收集極，將高壓脈沖電容器產(chǎn)生的局部放電超聲信號收集、集中至超聲波傳感器處，超聲波傳感器將信號傳回信號處理端，進行局放信息診斷。

進一步的，重頻觸發(fā)電源模塊用于觸發(fā)高壓開關(guān)使其導(dǎo)通，重頻觸發(fā)電源模塊通過主回路測試模塊中的氣體密封型的高壓連接器，將高電壓連接至高壓脈沖電容器的充電電極上；重頻觸發(fā)電源模塊通過固態(tài)開關(guān)將脈沖加載至脈沖變壓器上，脈沖變壓器將電壓進行升壓，得到高壓脈沖，高壓脈沖通過多級磁開關(guān)電路進行脈沖壓縮，最終實現(xiàn)觸發(fā)信號。

進一步的，直流測量及高壓接地開關(guān)用于高壓脈沖電容器的高壓直流監(jiān)測和安全接地，其中直流測量和高壓接地的高壓端連接高壓脈沖電容器和高壓直流充電電源，當(dāng)高壓直流加載至高壓脈沖電容器的同時，也加載至直流測量和高壓接地開關(guān)的高壓端進行監(jiān)測，當(dāng)放電、故障急停時，接地開關(guān)動作，將高壓直流通過接地開關(guān)的泄放回路進行電荷泄放。

進一步的，氣體處理單元模塊用于高壓長壽命開關(guān)的氣體循環(huán)與處理，利用氣管串聯(lián)回路將高壓氣體開關(guān)中的絕緣氣體進行導(dǎo)入和導(dǎo)出，導(dǎo)出后進行過濾處理，將氣體中的碳化物過濾掉，再運輸回開關(guān)。

進一步的，放電參數(shù)檢測及判斷模塊通過電流線圈，采集到放電波形，波形通過電纜傳輸至總控單元模塊，總控單元模塊將數(shù)據(jù)進行處理，得到回路放電電流、放電反峰、回路電感、回路內(nèi)阻信息。

進一步的，所述實驗平臺還包括參數(shù)測試模塊，參數(shù)測試模塊包括：屏蔽外殼、連接端蓋、b-dot探頭、放電間隙，參數(shù)測試模塊連接單個或多個高壓脈沖電容器，高壓脈沖電容器的充電線通過屏蔽外殼中的條型槽中引出進行充電；高壓脈沖電容器端部設(shè)置開關(guān)間隙，b-dot探頭安裝在屏蔽外殼上，并可根據(jù)高壓脈沖電容器位置進行滑動；當(dāng)外引出高壓充電線加載上高壓，達到間隙擊穿電壓時，b-dot探頭測試到信號，將信號進行積分，得到電容回路的短路測試信號，再減去已知的回路參數(shù)和開關(guān)參數(shù)，得到被測試的高壓脈沖電容器參數(shù)。

本申請?zhí)峁┑囊粋€或多個技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點：

本發(fā)明的主回路腔體采用同軸結(jié)構(gòu)，內(nèi)部器件的放于中間，有效的降低了測試平臺的結(jié)構(gòu)電感，可實現(xiàn)更大的電流，由于腔體進行了密封，可以存儲氣體或者液體介質(zhì)進行絕緣，可以承受更高的電壓。采用重頻觸發(fā)電源模塊，可對開關(guān)進行連續(xù)長壽命觸發(fā)，從而可實現(xiàn)長壽命工作。直流局放測試模塊采用超聲局放測試方法，將局放超聲播過錐形收集器將其傳輸至超聲波傳感器，得到實時的結(jié)果。直流測量及高壓接地開關(guān)可自動讀取充電數(shù)據(jù)、工作期間發(fā)生故障或異常，高壓接地開關(guān)可迅速實現(xiàn)保護接地。參數(shù)測試模塊在低壓情況下，可實現(xiàn)電容器與開關(guān)的精細(xì)化參數(shù)測試，得到被測試的高壓脈沖電容器的準(zhǔn)確參數(shù)。采用了總控單元模塊，將多個子模塊數(shù)據(jù)同步完成了平臺的智能化操作，自動化程度高。

本發(fā)明具有脈沖電壓與脈沖電流產(chǎn)生能力強、試驗測試范圍寬、壽命長、綜合測試參數(shù)齊全、自動化程度高優(yōu)點。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明實施例的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，并不構(gòu)成對本發(fā)明實施例的限定；

圖1是本申請中高壓脈沖電容器與開關(guān)綜合實驗平臺的組成示意圖；

圖2是本申請中高壓脈沖電容器與開關(guān)綜合實驗外殼示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明目的是提供了一種高壓脈沖電容器與開關(guān)綜合實驗平臺，解決了現(xiàn)有的壓脈沖電容器與開關(guān)測試存在難于實現(xiàn)，自動化程度較低的技術(shù)問題，實現(xiàn)了通過本試驗平臺能夠自動化高效的對高壓脈沖電容器與開關(guān)進行試驗的技術(shù)效果。

為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點，下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明進行進一步的詳細(xì)描述。需要說明的是，在相互不沖突的情況下，本申請的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是，本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述范圍內(nèi)的其他方式來實施，因此，本發(fā)明的保護范圍并不受下面公開的具體實施例的限制。

請參考圖1-圖2，本申請?zhí)峁┝烁邏好}沖電容器與開關(guān)綜合實驗平臺包含主回路測試模塊、直流局放測試模塊、重頻觸發(fā)電源模塊、直流測量及高壓接地開關(guān)、高壓恒流充電電源模塊、氣體處理單元模塊、放電參數(shù)檢測及判斷模塊、溫度監(jiān)控單位、總控單元模塊。其他子模塊均圍繞主模塊連接，如結(jié)構(gòu)連接示意圖所示，總控單元將所有模塊進行組態(tài)，將所有數(shù)據(jù)進行集中化處理。

本發(fā)明將直流測量及高壓接地開關(guān)、高壓恒流充電電源模塊、氣體處理單元模塊、放電參數(shù)檢測及判斷模塊、溫度監(jiān)控單位、總控單元模塊進行有機整合，形成自動化測試系統(tǒng)。本發(fā)明利用組態(tài)方式，通過級聯(lián)變壓器組、分布式變壓器與本地變壓器，完成電壓多路分配與隔離，各個本地變壓器得到的交流信號經(jīng)整流穩(wěn)壓電路整流濾波后，得到直流電。

高壓脈沖電容器與開關(guān)綜合實驗平臺主要用于核物理、高能物理、脈沖功率技術(shù)、電力電子技術(shù)、高壓電氣技術(shù)等領(lǐng)域。適用于高壓脈沖電容器、高壓脈沖開關(guān)、高壓脈沖電阻等器件的綜合測試。如壽命測試、性能測試、例行試驗、出廠試驗、元器件篩選試驗、可靠性評估測試等。

主回路測試模塊用于放置測試回路中被測試的核心部件，連接電容、開關(guān)、電阻等，作為一個低電感、低內(nèi)阻的測試回路，并實現(xiàn)氣體或液體絕緣密封；主回路測試模塊為同軸密封結(jié)構(gòu)，將開關(guān)、電容、電阻、充電、測試集成在一個絕緣腔體中，端部有快速打開旋鈕結(jié)構(gòu)。

直流局放測試模塊用于診斷高壓脈沖電容器在耐受高電壓過程中，產(chǎn)生的直流局部放電信號；

重頻觸發(fā)電源模塊用于觸發(fā)控制主回路控制模塊中的高壓開關(guān)；

高壓恒流充電電源模塊用于電容器的充電；

直流測量及高壓接地開關(guān)用于高壓脈沖電容器的高壓直流監(jiān)測和安全接地；

氣體處理單元模塊用于高壓長壽命開關(guān)的氣體循環(huán)與處理；

放電參數(shù)檢測及判斷模塊用于監(jiān)測電容器與開關(guān)的放電電流、電壓、震蕩周期、阻尼系數(shù)等；

溫度監(jiān)控單位采用光纖溫度探頭與傳感器，通過非電接觸的形式，進行核心部件的溫度監(jiān)控；

精細(xì)化參數(shù)測試模塊通過整體式屏蔽結(jié)構(gòu)，設(shè)置b-dot測試探頭，以最小的方式圍繞單個或多個電容器，中間設(shè)置低內(nèi)感、低內(nèi)阻小放電開關(guān)間隙，直接測試電容器最小回路的精細(xì)化參數(shù)。

總控單元模塊將所有模塊的參數(shù)進行關(guān)聯(lián)，整系統(tǒng)進行組態(tài)，保證裝置的全自動化運行。

主回路測試模塊用于放置測試回路中被測試的核心部件，主模塊內(nèi)自下而上，分別放置電流線圈、水冷型高能電阻負(fù)載、#1高壓電容器樣品、高壓長壽命開關(guān)、#2高壓電容器樣品、接地，對兩個電容充電分別為正負(fù)高壓。也可只接入一個高壓電容器，充電為單極性高壓。當(dāng)電容器被加載上高壓后，高壓長壽命開關(guān)收到來自觸發(fā)模塊的觸發(fā)脈沖，開關(guān)開通，高壓脈沖電容器上的電荷加載至負(fù)載電阻上，完成一個周期的脈沖放電過程，實現(xiàn)一次考核工作；

直流局放測試模塊用于診斷高壓脈沖電容器在耐受高電壓過程中，產(chǎn)生的直流局部放電，該模塊通過錐形收集極，將高壓脈沖電容器產(chǎn)生的局部放電超聲信號收集、集中至超聲波傳感器處，超聲波傳感器將信號傳回信號處理端，進行局放信息診斷；

重頻觸發(fā)電源模塊用于觸發(fā)控制主回路控制模塊中的高壓開關(guān)，使之在規(guī)定的條件下導(dǎo)通，該模塊通過主回路測試模塊中的一個氣體密封型的高壓連接器，將高電壓連接至高壓脈沖電容器的充電電極上。其內(nèi)部包固態(tài)開關(guān)、脈沖變壓器、磁開關(guān)等，通過固態(tài)開關(guān)將低壓、大電流、寬脈寬的脈沖加載至脈沖變壓器上，脈沖變壓器將電壓進行升壓，得到高壓脈沖。高壓脈沖通過多級磁開關(guān)電路進行脈沖壓縮，最終實現(xiàn)快脈沖、窄脈寬的高壓大電流觸發(fā)信號；

高壓恒流充電電源模塊用于電容器的充電，以一種優(yōu)選的充電方式——恒流恒壓的工作模式對高壓電容器進行充電，其高壓充電端與電容器電極和直流測量及高壓接地開關(guān)高壓端直接相連；

直流測量及高壓接地開關(guān)用于高壓脈沖電容器的高壓直流監(jiān)測和安全接地，其中直流測量和高壓接地的高壓端連接電容器和高壓直流充電電源，當(dāng)高壓直流加載至電容器的同時，也加載至直流測量和高壓接地開關(guān)的高壓端，可進行監(jiān)測，當(dāng)放電、故障急停時，接地開關(guān)動作，將高壓直流通過接地開關(guān)的泄放回路進行電荷泄放，保證電容器上無殘余高電壓；

氣體處理單元模塊用于高壓長壽命開關(guān)的氣體循環(huán)與處理，利用氣管串聯(lián)回路將高壓氣體開關(guān)中的絕緣氣體進行導(dǎo)入和導(dǎo)出，導(dǎo)出后通過物理與化學(xué)的方式進行過濾處理，將氣體中的碳化物等過濾掉，再運輸回開關(guān)，保證開關(guān)的性能與長壽命可靠運行；

放電參數(shù)檢測及判斷模塊通過電流線圈，采集到放電波形，波形通過電纜傳輸至信號處理模塊，模塊將數(shù)據(jù)進行處理，得到回路放電電流、放電反峰、回路電感、回路內(nèi)阻等關(guān)鍵信息；

溫度監(jiān)控單位優(yōu)選采用光纖溫度探頭與傳感器，通過光纖測溫光纖，引入貼合在需要被測試的對象的位置，如負(fù)載電阻、電容、開關(guān)等。光纖將信號傳輸至模塊端，進行溫度參數(shù)提取，再通過信號傳輸線傳輸至總控平臺；

精細(xì)化參數(shù)測試模塊由整體式屏蔽外殼、快速連接端蓋、b-dot探頭、放電間隙構(gòu)成，以最小回路電感的方式連接單個或多個電容器，在電容器充電引出充電線，通過屏蔽外殼中的長條槽中引出，進行充電。在電容器端部設(shè)置低內(nèi)感、低內(nèi)阻小放電開關(guān)間隙，在屏蔽外殼處安裝b-dot，并可根據(jù)電容器位置進行滑動。當(dāng)外引出高壓充電線加載上高壓，達到間隙擊穿電壓時，b-dot探頭測試到信號，將信號進行積分，得到電容回路的短路測試信號，再減去已知的回路參數(shù)和開關(guān)參數(shù)，可得到被測試的高壓脈沖電容器的精細(xì)化參數(shù)；

總控單元模塊將所有模塊的參數(shù)進行關(guān)聯(lián)，將各模塊的輸入或輸出信號進行組態(tài)，并進行實時監(jiān)控，存儲有效數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)安全連鎖控制，保證裝置的全自動化運行。

盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。