本申請涉及電力電子，具體涉及一種電壓波形發(fā)生電路。

背景技術：

1、隨著新能源發(fā)電技術的發(fā)展以及新型智能電網(wǎng)的建設，電網(wǎng)中各環(huán)節(jié)設備的復雜性增加，尤其是一些大容量和非線性負載的大量投入，導致電網(wǎng)中諧波問題變得突出。諧波包含眾多的高頻率成分，往往伴隨著電力設備的相關絕緣問題，可能導致電力設備出現(xiàn)過早損壞等事故。因此，研究工頻電壓疊加諧波電壓下電力設備的絕緣受影響情況，尤其是中壓電力電纜的絕緣壽命和可靠性問題，對于及時判斷電纜絕緣狀態(tài)，防止事故的發(fā)生以及保障電網(wǎng)安全可靠運行具有重大意義。

2、相關技術提供的電壓波形發(fā)生電路中，用于產生諧波電壓的發(fā)生器與用于產生工頻電壓的發(fā)生器串聯(lián)，諧波電壓和工頻電壓之間會相互干擾，導致電壓波形發(fā)生電路輸出的電壓(即工頻電壓疊加諧波電壓)不滿足場景需求，也就是相關技術提供的電壓波形發(fā)生電路可靠性較低。

技術實現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術中可靠性較低的問題，本申請?zhí)峁┝艘环N電壓波形發(fā)生電路，可以包括并聯(lián)的諧波電壓發(fā)生單元和工頻電壓發(fā)生單元。

2、諧波電壓發(fā)生單元用于：產生第一諧波電壓，對第一諧波電壓的電壓等級進行變換，輸出第二諧波電壓。第二諧波電壓用于指示電壓等級變換后的第一諧波電壓。

3、工頻電壓發(fā)生單元用于：產生第一工頻電壓，并對第一工頻電壓的電壓等級進行變換并輸出第二工頻電壓。第二工頻電壓用于指示電壓等級變換后的第一工頻電壓。

4、在一些可能的實現(xiàn)方式中，諧波電壓發(fā)生單元包括第一信號發(fā)生器、功率放大器和高頻變壓器。

5、第一信號發(fā)生器的第一端連接功率放大器的第一端，功率放大器的第二端用于連接高頻變壓器中原邊繞組的第一端，高頻變壓器中原邊繞組的第二端連接第一信號發(fā)生器的第二端；高頻變壓器中副邊繞組的第一端作為諧波電壓發(fā)生單元的輸出端，高頻變壓器中副邊繞組的第二端與接地端連接。

6、可選的，第一信號發(fā)生器用于：產生第一諧波電壓并傳輸給功率放大器；

7、功率放大器用于：對第一諧波電壓進行放大并傳輸給高頻變壓器；

8、高頻變壓器用于：對放大后的第一諧波電壓的電壓等級進行變換，輸出第二諧波電壓。

9、可選的，諧波電壓發(fā)生單元還包括第一濾波電容；第一濾波電容的第一端與高頻變壓器中副邊繞組的第一端連接，第一濾波電容的第二端作為諧波電壓發(fā)生單元的輸出端。

10、第一濾波電容用于：輸出第二諧波電壓，并阻止第二工頻電壓通過高頻變壓器進入第一信號發(fā)生器。

11、示例性的，諧波電壓發(fā)生單元還包括第二濾波電容；第二濾波電容的第一端與功率放大器連接，第二濾波電容的第二端連接高頻變壓器中原邊繞組的第一端；

12、第二濾波電容用于：調節(jié)第一諧波電壓的相位。

13、其中，第一濾波電容的容值范圍為0.58nf～0.7nf。第二濾波電容的容值小于或等于1.13mf。

14、在另一種可能的實現(xiàn)方式中，工頻電壓發(fā)生單元包括第二信號發(fā)生器、工頻變壓器和濾波單元。

15、第二信號發(fā)生器的第一端與工頻變壓器中原邊繞組的第一端連接，第二信號發(fā)生器的第二端與工頻變壓器中原邊繞組的第二端連接，工頻變壓器中副邊繞組的第一端與濾波單元的第一端連接，工頻變壓器中副邊繞組的第二端與接地端連接，濾波單元的第二端作為工頻電壓發(fā)生單元的輸出端。

16、可選的，第二信號發(fā)生器用于：產生第一工頻電壓并傳輸給工頻變壓器。

17、工頻變壓器用于：對第一工頻電壓的電壓等級進行變換，輸出第二工頻電壓至濾波單元。

18、濾波單元用于：用于對第二工頻電壓進行濾波并輸出。

19、可選的，濾波單元包括第三濾波電容和濾波電感；第三濾波電容和濾波電感各自的第一端與工頻變壓器中副邊繞組的第一端連接，第三濾波電容的第二端與接地端連接，濾波電感的第二端作為工頻電壓發(fā)生單元的輸出端。

20、第三濾波電容的容值小于或等于12.7mf。濾波電感的感值范圍為1.6h～13.8h。

21、與現(xiàn)有技術相比，本申請的有益效果為：

22、本申請?zhí)峁┑碾妷翰ㄐ伟l(fā)生電路通過將諧波電壓發(fā)生單元和工頻電壓發(fā)生單元并聯(lián)，使得諧波電壓發(fā)生單元第二諧波電壓與工頻電壓發(fā)生單元輸出的第二工頻電壓之間的相互干擾大幅度減小，進而保證電壓波形發(fā)生電路輸出的電壓(即第二工頻電壓疊加第二諧波電壓)不滿足場景需求，也就是本申請?zhí)峁┑碾妷翰ㄐ伟l(fā)生電路可靠性較低。

23、本申請?zhí)峁┑碾妷翰ㄐ伟l(fā)生電路可以實現(xiàn)第二工頻電壓與多種頻率的第二諧波電壓疊加，不僅避免了使用單一諧波發(fā)生器時需要多次更換或調整設置的繁瑣過程，從而提高了電壓波形發(fā)生電路的工作效率，同時還有助于更全面的評估電力設備的性能。

24、本申請設置第三濾波電容和濾波電感，可以進一步降低第二工頻電壓和第二諧波電壓之間的相互干擾，保護第二信號發(fā)生器和功率放大器等安全運行，盡可能避免對第二信號發(fā)生器和功率放大器等造成損壞。

技術特征：

1.一種電壓波形發(fā)生電路，其特征在于，包括并聯(lián)的諧波電壓發(fā)生單元和工頻電壓發(fā)生單元；

2.根據(jù)權利要求1所述的電壓波形發(fā)生電路，其特征在于，所述諧波電壓發(fā)生單元包括第一信號發(fā)生器、功率放大器和高頻變壓器；

3.根據(jù)權利要求2所述的電壓波形發(fā)生電路，其特征在于，

4.根據(jù)權利要求2或3所述的電壓波形發(fā)生電路，其特征在于，所述諧波電壓發(fā)生單元還包括第一濾波電容；所述第一濾波電容的第一端與所述高頻變壓器中副邊繞組的第一端連接，所述第一濾波電容的第二端作為所述諧波電壓發(fā)生單元的輸出端；

5.根據(jù)權利要求4所述的電壓波形發(fā)生電路，其特征在于，所述諧波電壓發(fā)生單元還包括第二濾波電容；所述第二濾波電容的第一端與所述功率放大器連接，所述第二濾波電容的第二端連接所述高頻變壓器中原邊繞組的第一端；

6.根據(jù)權利要求5所述的電壓波形發(fā)生電路，其特征在于，所述第一濾波電容的容值范圍為0.58nf～0.7nf；

7.根據(jù)權利要求1所述的電壓波形發(fā)生電路，其特征在于，所述工頻電壓發(fā)生單元包括第二信號發(fā)生器、工頻變壓器和濾波單元；

8.根據(jù)權利要求7所述的電壓波形發(fā)生電路，其特征在于，

9.根據(jù)權利要求7或8所述的電壓波形發(fā)生電路，其特征在于，所述濾波單元包括第三濾波電容和濾波電感；所述第三濾波電容和所述濾波電感各自的第一端與所述工頻變壓器中副邊繞組的第一端連接，所述第三濾波電容的第二端與接地端連接，所述濾波電感的第二端作為所述工頻電壓發(fā)生單元的輸出端。

10.根據(jù)權利要求9所述的電壓波形發(fā)生電路，其特征在于，

11.根據(jù)權利要求9所述的電壓波形發(fā)生電路，其特征在于，所述第三濾波電容的容值小于或等于12.7mf；

技術總結
本申請?zhí)峁┝艘环N電壓波形發(fā)生電路，包括并聯(lián)的諧波電壓發(fā)生單元和工頻電壓發(fā)生單元。可以大幅度減小諧波電壓發(fā)生單元第二諧波電壓與工頻電壓發(fā)生單元輸出的第二工頻電壓之間的相互干擾，進而保證電壓波形發(fā)生電路輸出的電壓(即第二工頻電壓疊加第二諧波電壓)滿足場景需求。同時，可以實現(xiàn)第二工頻電壓與多種頻率的第二諧波電壓疊加，不僅避免了使用單一諧波發(fā)生器時需要多次更換或調整設置的繁瑣過程，從而提高了電壓波形發(fā)生電路的工作效率，同時還有助于更全面的評估電力設備的性能。

技術研發(fā)人員：李芳義,劉海軍,王恒,劉泳斌,馬智泉,李昭良,常德棟,王梓炫,李培,李衛(wèi)國,趙國亮,王同勛,王志凱,周勝軍
受保護的技術使用者：國網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19