專利名稱：一種高壓波形上升速率可調(diào)變頻電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種變頻電源裝置，尤其涉及一種主要用于變頻電機(jī)用漆包線的
耐電暈試驗(yàn)和變頻電機(jī)匝間耐壓試驗(yàn)的高壓波形上升速率可調(diào)變頻電源裝置。
背景技術(shù)：
變頻電機(jī)的市場(chǎng)隨著節(jié)能減排規(guī)模日益擴(kuò)大而擴(kuò)大。但變頻器輸出的高頻陡峭電 壓容易造成變頻電機(jī)的絕緣層損壞，使用壽命短，因此提高變頻電機(jī)漆包線(抗電暈漆包 線)的耐脈沖電壓性能和對(duì)變頻電機(jī)的匝間耐壓的試驗(yàn)，已經(jīng)成為國內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。為 了正確評(píng)定抗電暈漆包線的質(zhì)量和確認(rèn)抗電暈漆包線技術(shù)改進(jìn)的合理性，迫切需要研制絕 緣脈沖耐電強(qiáng)度(耐壓)測(cè)試裝置和對(duì)變頻電機(jī)的匝間耐壓試驗(yàn)裝置，同時(shí)隨著環(huán)保意識(shí) 的加強(qiáng)，對(duì)工業(yè)廢氣的處理要求越來越嚴(yán)格，利用脈沖電暈放電等離子體煙氣脫硫脫硝技 術(shù)處理煙氣已經(jīng)成為國內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。
現(xiàn)有變頻電源裝置存在以下缺陷1、上升速率不能小于100ns ;2、電壓等級(jí)不能
高于4000V ;3、帶容性負(fù)載能力差；4、上升速率不能控制；5、穩(wěn)定性能差。 另一方面，目前市場(chǎng)普通高壓大功率開關(guān)器件IGBT或M0SFET器件由于受到功率
器件性能的影響，目前市場(chǎng)上沒有高耐壓高頻率高上升速率的IGBT模塊，加之本身電容、
電路電感的影響，以及電路分布參數(shù)的影響，研制電壓高速上升的、高重復(fù)率方波發(fā)生器十
分困難，技術(shù)難度非常大。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種主要用于變頻電 機(jī)用漆包線的耐電暈試驗(yàn)和變頻電機(jī)匝間耐壓試驗(yàn)的高壓波形上升速率可調(diào)變頻電源裝置。 本實(shí)用新型的技術(shù)方案是由調(diào)頻調(diào)寬的標(biāo)準(zhǔn)方波源、用于調(diào)節(jié)高壓輸出的高壓 調(diào)壓模塊、用于將高壓直流變成雙極性高壓方波的IGBT高壓斬波模塊、用于保護(hù)IGBT高壓 高頻模塊的保護(hù)電路、用于調(diào)節(jié)輸出波形上升速率的波形上升速率調(diào)節(jié)模塊組成，所述調(diào) 頻調(diào)寬的標(biāo)準(zhǔn)方波源的輸出端分別與高壓調(diào)壓模塊的輸入端和IGBT高壓高頻斬波模塊的 輸入端連接，高壓調(diào)壓模塊輸出端與IGBT高壓高頻斬波模塊的輸入端連接，保護(hù)電路的輸 出端接IGBT高壓高頻斬波模塊的輸入端，IGBT高壓高頻斬波模塊的輸出端與波形上升速 率調(diào)節(jié)模塊的輸入端連接。 所述高壓調(diào)壓模塊由開關(guān)管驅(qū)動(dòng)模塊、整流濾波電路、高頻開關(guān)管、高頻升壓變壓 器、高壓整流電路、高壓濾波電路構(gòu)成，所述整流濾波電路輸出端和開關(guān)管驅(qū)動(dòng)模塊輸出端 與高頻開關(guān)管輸入端連接，高頻開關(guān)管輸出端與高頻升壓變壓器輸入端連接，高頻升壓變 壓器輸出端與高壓整流電路輸入端連接，高壓整流電路輸出端與高壓濾波電路輸入端連 接。 所述IGBT高壓高頻斬波模塊采用模塊串聯(lián)技術(shù)，IGBT高壓高頻斬波模塊由至少
3兩塊功能參數(shù)一致的IGBT高壓高頻斬波電路板串聯(lián)而成，每塊單板相當(dāng)于一個(gè)獨(dú)立的電 源，輸出電壓為2000V，根據(jù)實(shí)際電壓的需要，可以將多個(gè)單板串聯(lián)起來，使輸出電壓達(dá)到 10000V甚至更高。 所述波形上升速率調(diào)節(jié)模塊采用帶假負(fù)載調(diào)節(jié)上升速率的技術(shù)，做變頻電機(jī)用漆
包線的耐電暈試驗(yàn)和變頻電機(jī)匝間耐壓試驗(yàn)時(shí)，負(fù)載是容性的，負(fù)載的大小會(huì)影響輸出波
形的上升速率。工作時(shí)，根據(jù)設(shè)定的輸出波形上升速率的等級(jí)，選擇相應(yīng)的假負(fù)載，通過高
壓繼電器切換到相應(yīng)的假負(fù)載上，使輸出電壓波形上升速率達(dá)到設(shè)定值。本實(shí)用新型輸出電壓從0V-10000V連續(xù)可調(diào)，頻率從0Hz—30KHz連續(xù)可調(diào)，
電壓波形上升速率可為100ns、200ns、300ns、400ns、500ns，可設(shè)定輸出，電壓占空比從
1% —99%連續(xù)可調(diào)。

圖1是本實(shí)用新型一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)方框圖； 圖2是圖1所示實(shí)施例高壓調(diào)壓模塊的結(jié)構(gòu)圖； 圖3是圖1所示實(shí)施例IGBT高壓高頻斬波模塊的電路方框圖； 圖4是圖1所示實(shí)施例波形上升速率調(diào)節(jié)模塊的電路方框圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。 參照?qǐng)Dl，本實(shí)施例由調(diào)頻調(diào)寬的標(biāo)準(zhǔn)方波源1、高壓調(diào)壓模塊2、IGBT高壓高頻斬 波模塊3、保護(hù)電路4、波形上升速率調(diào)節(jié)模塊5組成，調(diào)頻調(diào)寬的標(biāo)準(zhǔn)方波源1的輸出端分 別與高壓調(diào)壓模塊2的輸入端和IGBT高壓高頻斬波模塊3的輸入端連接，高壓調(diào)壓模塊2 輸出端與IGBT高壓高頻斬波模塊3的輸入端連接，保護(hù)電路的4輸出端接IGBT高壓高頻 斬波模塊3的輸入端，IGBT高壓高頻斬波模塊3的輸出端與波形上升速率調(diào)節(jié)模塊5的輸 入端連接，波形上升速率調(diào)節(jié)模塊5的輸出端將高壓輸出。 參照?qǐng)D2，高壓調(diào)壓模塊2由開關(guān)管驅(qū)動(dòng)模塊U1、整流濾波電路U2、高頻開關(guān)管 U3、高頻升壓變壓器U4、高壓整流電路U5、高壓濾波電路U6構(gòu)成，所述整流濾波電路U2輸 出端和開關(guān)管驅(qū)動(dòng)模塊Ul輸出端與高頻開關(guān)管U3輸入端連接，高頻開關(guān)管U3輸出端與高 頻升壓變壓器U4輸入端連接，高頻升壓變壓器U4輸出端與高壓整流電路U5輸入端連接， 高壓整流電路U5輸出端與高壓濾波電路U6輸入端連接。 將220V交流市電輸入整流濾波電路U2，經(jīng)整流濾波電路U2整流、濾波后形成 310V直流，310V直流輸入高頻開關(guān)管U3 ;由CPU控制的開關(guān)管驅(qū)動(dòng)模塊U1送出可調(diào)節(jié)輸出 頻率和占空比的P麗信號(hào)，該P(yáng)麗信號(hào)作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入高頻開關(guān)管U3 ;當(dāng)輸出電壓范圍 在0V-1000V之間時(shí)，采用調(diào)節(jié)P麗脈沖的頻率來控制輸出電壓，使電壓波動(dòng)幅度穩(wěn)定在1 % 以內(nèi)；當(dāng)輸出電壓在1000V-10000V之間時(shí)，采用調(diào)節(jié)P麗脈沖的占空比來控制輸出電壓，使 電壓波動(dòng)幅度穩(wěn)定在1%以內(nèi)；高頻開關(guān)管U3在開關(guān)管驅(qū)動(dòng)模塊U1的驅(qū)動(dòng)下，進(jìn)行高頻率 的開關(guān)動(dòng)作，使310V直流變成高頻的脈沖電壓，高頻脈沖電壓送到高頻升壓變壓器U4的初 級(jí)，經(jīng)高頻升壓變壓器U4升壓后，從次級(jí)輸出高壓脈沖電壓，高壓脈沖電壓經(jīng)過高壓整流 電路U5和高壓濾波電路U6后變成平滑的高壓直流，送入IGBT高壓高頻斬波模塊3。[0019] 參照?qǐng)D3， IGBT高壓高頻斬波模塊3由IGBT斬波電路3_1、 IGBT斬波電路3_2、 IGBT斬波電路3-3……IGBT斬波電路3_n等功能參數(shù)一致的IGBT高壓高頻斬波電路板串 聯(lián)組成；所述IGBT斬波電路3-1的負(fù)極輸出端接IGBT斬波電路3_2的正極輸出端，IGBT 斬波電路3-2的負(fù)極輸出端接IGBT斬波電路3-3的正極輸出端，按此規(guī)律依次連接，IGBT 斬波電路3-1正極輸出端和IGBT斬波電路3-n的負(fù)極輸出端輸出高壓雙極性方波。 IGBT驅(qū)動(dòng)信號(hào)21根據(jù)輸出信號(hào)的頻率和占空比送出相應(yīng)頻率的P麗信號(hào)，該P(yáng)麗 信號(hào)依次輸入IGBT斬波電路3-1、 IGBT斬波電路3_2、 IGBT斬波電路3_3……IGBT斬波電 路3-n，高壓直流22加在IGBT斬波電路3-1、 IGBT斬波電路3-2、 IGBT斬波電路3-3
IGBT斬波電路3-n另一輸入端，在P麗信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下，IGBT斬波電路對(duì)高壓直流22斬波， IGBT斬波電路輸出雙極性方波，因IGBT斬波電路輸出端的連接規(guī)律，使輸出電壓得到疊 加，從而輸出需要的高壓。 參照?qǐng)D4，波形上升速率調(diào)節(jié)模塊5由五個(gè)并聯(lián)的高壓繼電器K1、K2、K3、K4、K5和 依次對(duì)應(yīng)的100ns假負(fù)載5-1 、 200ns假負(fù)載5_2、 300ns假負(fù)載5_3、400ns假負(fù)載5_4、 500ns 假負(fù)載5-5組成，高壓繼電器Kl、 K2、 K3、 K4、 K5輸出端分別接100ns假負(fù)載5-l、200ns假 負(fù)載5-2、300ns假負(fù)載5_3、400ns假負(fù)載5_4、500ns假負(fù)載5-5。 從IGBT高壓高頻斬波模塊3輸出的高壓雙極性方波信號(hào)輸入波形上升速率調(diào)節(jié) 模塊5的高壓繼電器K1、K2、K3、K4、K5，按照設(shè)定的輸出高壓波形上升速率，選擇100ns假 負(fù)載5-1、200ns假負(fù)載5-2、300ns假負(fù)載5_3、400ns假負(fù)載5_4或500ns假負(fù)載5_5，被選 中的假負(fù)載對(duì)應(yīng)的高壓繼電器閉合，經(jīng)假負(fù)載后，對(duì)輸入的高壓雙極性方波信號(hào)的上升速 率、頻率、占空比進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整后的高壓雙極性方波信號(hào)從波形上升速率調(diào)節(jié)模塊5被選 中假負(fù)載的輸出端輸出。
權(quán)利要求一種高壓波形上升速率可調(diào)變頻電源裝置，其特征在于，由調(diào)頻調(diào)寬的標(biāo)準(zhǔn)方波源、高壓調(diào)壓模塊、IGBT高壓高頻斬波模塊、保護(hù)電路、波形上升速率調(diào)節(jié)模塊組成，調(diào)頻調(diào)寬的標(biāo)準(zhǔn)方波源的輸出端分別與高壓調(diào)壓模塊的輸入端和IGBT高壓高頻斬波模塊的輸入端連接，高壓調(diào)壓模塊輸出端與IGBT高壓高頻斬波模塊的輸入端連接，保護(hù)電路的輸出端接IGBT高壓高頻斬波模塊的輸入端，IGBT高壓高頻斬波模塊的輸出端與波形上升速率調(diào)節(jié)模塊的輸入端連接，波形上升速率調(diào)節(jié)模塊的輸出端將高壓輸出。
2. —種高壓波形上升速率可調(diào)變頻電源裝置，其特征在于，由調(diào)頻調(diào)寬的標(biāo)準(zhǔn)方波源、 高壓調(diào)壓模塊、IGBT高壓高頻斬波模塊、保護(hù)電路、波形上升速率調(diào)節(jié)模塊組成，調(diào)頻調(diào)寬 的標(biāo)準(zhǔn)方波源的輸出端分別與高壓調(diào)壓模塊的輸入端和IGBT高壓高頻斬波模塊的輸入端 連接，高壓調(diào)壓模塊輸出端與IGBT高壓高頻斬波模塊的輸入端連接，保護(hù)電路的輸出端接 IGBT高壓高頻斬波模塊的輸入端，IGBT高壓高頻斬波模塊的輸出端與波形上升速率調(diào)節(jié) 模塊的輸入端連接，波形上升速率調(diào)節(jié)模塊的輸出端將高壓輸出。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高壓波形上升速率可調(diào)變頻電源裝置，其特征在于，IGBT 高壓高頻斬波模塊由至少兩塊功能參數(shù)一致的IGBT高壓高頻斬波電路板串聯(lián)而成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高壓波形上升速率可調(diào)變頻電源裝置，其特征在于，波 形上升速率調(diào)節(jié)模塊由五個(gè)并聯(lián)的高壓繼電器K1、K2、K3、K4、K5和依次對(duì)應(yīng)的100ns假負(fù) 載、200ns假負(fù)載、300ns假負(fù)載、400ns假負(fù)載、500ns假負(fù)載組成，高壓繼電器Kl、 K2、 K3、 K4、K5輸出端分別接100ns假負(fù)載、200ns假負(fù)載、300ns假負(fù)載、400ns假負(fù)載、500ns假負(fù) 載。
專利摘要一種高壓波形上升速率可調(diào)變頻電源裝置，其包括調(diào)頻調(diào)寬的標(biāo)準(zhǔn)方波源、高壓調(diào)壓模塊、IGBT高壓高頻斬波模塊、保護(hù)電路、波形上升速率調(diào)節(jié)模塊，調(diào)頻調(diào)寬的標(biāo)準(zhǔn)方波源的輸出端分別與高壓調(diào)壓模塊的輸入端和IGBT高壓高頻斬波模塊的輸入端連接，高壓調(diào)壓模塊輸出端與IGBT高壓高頻斬波模塊的輸入端連接，保護(hù)電路的輸出端接IGBT高壓高頻斬波模塊的輸入端，IGBT高壓高頻斬波模塊的輸出端與波形上升速率調(diào)節(jié)模塊的輸入端連接，波形上升速率調(diào)節(jié)模塊的輸出端將高壓輸出。本實(shí)用新型穩(wěn)定性能高，波形上升速率可調(diào)，主要用于變頻電機(jī)用漆包線的耐電暈試驗(yàn)、變頻電機(jī)匝間耐壓試驗(yàn)和可以做為用來處理工業(yè)廢氣的脈沖電暈放電等離子體發(fā)生裝置。
文檔編號(hào)H02M7/217GK201499097SQ20092030707
公開日2010年6月2日 申請(qǐng)日期2009年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月30日
發(fā)明者萬望龍, 張建國, 黃發(fā)富 申請(qǐng)人:萬望龍