高压试验设备变频串联谐振的工作原理

发布日期：2020-05-09　点击：1067次

高压试验设备的电气试验一般可分为出厂试验、交接验收试验、大修试验、预防性试验等。

1、出厂试验

出厂测试是指电力设备制造商根据相关标准和产品技术条件对测试项目、每一项产品进行检验和测试。测试的目的是检查产品设计、制造和加工的质量，防止不合格的产品离开工厂。一般大容量重要设备(如发电机、主变压器等)的出厂试验应在使用单位人员的监督下进行。每个动力设备制造商必须有一份完整和合格的工厂测试报告。

2、接试验、大修试验

交接验收试验、大修试验是指安装部门、检修部门对新设备、大修设备按照有关标准和产品技术条件或规程进行的试验。新设备投入使用前的交接验收试验，用于检查产品是否有缺陷，运输过程中是否有损坏等。检修后对设备进行检测，以检验检修质量是否合格。

3、预防性试验

预防性试验是指在设备投入使用后的一段时间内，由操作部门和试验部门进行的试验。本试验的目的是检查运行中的设备是否存在绝缘缺陷和其他缺陷。与出厂测试和交验收测试相比，它主要集中在绝缘测试上，测试项目较少。

根据试验的特点与要求，电气试验可分为两类：绝缘试验和特性试验。绝缘测试是测量器件绝缘性能的测试。绝缘测试以外的测试称为特性测试。

4、绝缘试验

绝缘试验一般分为两类：

一、无损检测。这意味着绝缘缺陷可以用绝缘电阻、吸收比试验、介损因数、泄漏电流试验、油色谱分析试验等不损坏设备绝缘的方法来判断。这类试验对发现缺陷有一定的指导作用，但发现缺陷的灵敏性还有待提高。

二、破坏性测试。如交流电压测试、直流电压测试和其他高测试电压测试设备的绝缘水平。优点是容易发现设备的集中缺陷，缺点是电压高，在某些情况下可能对设备造成一定的损坏。

应该指出的是，必须在非破坏性试验合格后进行破坏性试验，以避免对绝缘材料的无害损害，甚至是损坏。

5、特性试验

特性测试主要测试电力设备的电气或机械方面的一些特性，如断路器对点电路的接触电阻、变压器的变化、极性、开断时间、速度和断路器的同步性等。每种测试方法都有其自身的优点和局限性。测试人员应对测试结果进行全面和全面的分析：

主要内容如下：

一、通过与原厂数据和试验数据的比较，分析了设备绝缘变化的规律和趋势。

二、与同类或者不同设备的数据进行比较，找出异常情况。

三、将测试结果与规则中给出的标准进行比较，全面分析标准是否超标，确定是否存在缺陷或薄弱环节。

  四方国瑞电力是一家专业研发生产串联谐振的厂家，本公司生产的串联谐振在行业内都广受好评，以打造最具权威的“串联谐振“高压设备供应商而努力。

  变频串联谐振试验装置采用多级叠加的方式，多台电抗器可并联、串联使用，分压器既用来测量试验电压，也可以作为 小电容量试品的补偿电容，使得谐振频率可以在30～300Hz范围内完成多种电力设备的交流耐压试验。变频串联谐振基本原理是采用可调节（30--300Hz）串联谐振试验设备与被试品电容谐振产生交流试验电压。
  变频串联谐振由变频电源、激励变压器、电抗器和电容分压器组成。被试品的电容与电抗器构成串联谐振连接方式；分压器并联在被试品 上，用于测量被试品上的谐振电压，并作过压保护信号；调频功率输出经激励变压器耦合给串联谐振回路，提供串联谐振的激励功率。 变频串联谐振试验装置是运用串联谐振原理，利用励磁变压器激发串联谐振回路，调节变频控制器的输出频率，使回路电感L和试品C串联谐振，谐振电压即为加到试品上电压。变频谐振试验装置广泛用于电力、冶金、石油、化工等行业，适用于大容量，高电压的电容性试品的交接和预防性试验。
  产品别称：变频谐振、变频串联谐振、串联谐振、调频串联谐振、串联谐振耐压试验装置、串联谐振试验设备、电缆耐压试验装置、发电机耐压装置等
  产品特征：
1、所需电源容量大大减小，试验所需的电源功率只有试验容量的1/Q。
2、体积小，重量轻，一般为普通试验装置的1/3-1/5；
3、谐振电源调频及功率元件使用最先进的日本进口的优质元器件，设计的是谐振式滤波电路，能改善输出电压的波形畸变，获得很好的正弦波形，有效的防止了谐波峰值对试品的误击穿。
4、变频电源保护功能强，稳定性好；具备具备全自动（自动调谐、自动升压）、全手动（手动调谐、手动升压）以及半自动（自动调谐、手动升压及手动调谐、自动升压）的多种工作模式，可任意切换使用，操作方便；采用220V或380V单相电源，方便现场取电。
5、配置灵活，扩展功能强。谐振电抗器采用多只方式，积木式组合，可串可并，满足多种试品的试验要求，更方便现场使用。
6、大屏幕触摸LED液晶彩屏和外接鼠标直接完成各种参数的设置，试验结果可保存、打印、上传、回查等。

常见故障原因及排除： 

1.风扇不能启动： 急停、故障保护、失谐保护后，没有按“故障复位”； 内部温度过高，功率元件热保护； 

排除方法：关断仪器电源，将仪器静置30分钟左右，重新开启电源，按仪器面板上的“复位”键，再启动仪器。 

如果依然不能启动风扇，请和厂家联系，不可拆卸仪器！ 

2.自动调谐不能完成，找不到谐振点： 

现象：调谐曲线完全是一条直线，调谐完成后仪器提示没有谐振点 

原因：回路接地不好，试验回路接线错误，装置某一仪器开路 

排除方法：检查接地装置可靠，接地连接线是否有断开点；检查励磁变压器的高低压线圈的通断；检查每一只电抗器的通断；检查分压器的信号线的通断； 检查分压器的高低压电容臂的通断； 装置自身升压时没有谐振点，还需要检查补偿电容器的通断； 如果所有部件正常，依然没有谐振点，请和厂家联系，不可拆卸仪器！ 

现象：调谐曲线是一条曲线，有较低的尖峰； 试验时一次电压较高，高压却较低，甚至在没有升到试验电压时，一 次电压已经到达额定电压，回路自动降压； 

原因：电抗器与试品电容量不匹配，没有准确找到谐振点；试品损耗较高，系统Q值太低；励磁变压器高压输出电压较低； 

排除方法：将补偿电容器并接入试验回路，加大回路电容量；尽可能将多只电抗器串联，提高回路电感量；提高励磁变压器的输出电压； 干燥处理被试品，提高被试品的绝缘强度，减少回路的有功损耗； 如果全部处理完后，依然不能解决问题，请和厂家联系，不可拆卸仪器！

 随着开关电源的发展，软开关技术得到了广泛的发展和应用，已研究出了不少高效率的电路拓扑，主要为谐振型的软开关拓扑和 PWM 型的软开关拓扑。近几年来，随着半导体器件制造技术的发展，开关管的导通电阻，寄生电容和反向恢复时间越来越小了，这为谐振变换器的发展提供了又一次机遇。对于谐振变换器来说，如果设计得当，能实现软开关变换，从而使得开关电源具有较高的效率。LLC 谐振变换器实际上来源于不对称半桥电路，后者用调宽型(PWM)控制，而 LLC 谐振是调频型（PFM）。    

一、LLC 谐振变换器原理 

  图1和图2分别给出了 LLC 谐振变换器的电路图和工作波形。图1中包括两个功率 MOSFET（S1 和S2），其占空比都为0.5；谐振电容 Cs，副边匝数相等的中心抽头变压器 Tr，Tr 的漏感Ls，激磁电感 Lm，Lm 在某个时间段也是一个谐振电感，因此，在 LLC谐振变换器中的谐振元件主要由以上3个谐振元件构成，即谐振电容 Cs，电感 Ls 和激磁电感 Lm；半桥全波整流二极管 D1 和 D2，输出电容 Cf。LLC 变换器的稳态工作原理如下：  

  1）（t1，t2）当t=t1 时，S2 关断，谐振电流给S1的寄生电容放电，一直到S1上的电压为零，然后S1 的体内二级管导通。此阶段D1导通，Lm上的电压被输出电压钳位，因此，只有Ls和Cs参与谐振。  

  2）（t2，t3）当t=t2 时，S1在零电压的条件下导通，变压器原边承受正向电压；D1继续导通，S2及D2 截止。此时 Cs和Ls参与谐振，而Lm不参与谐振。  

  3）（t3，t4）当t=t3 时，S1仍然导通，而 D1与D2 处于关断状态，Tr 副边与电路脱开，此时Lm，Ls和 Cs 一起参与谐振。实际电路中 Lm>>Ls,因此，在这个阶段可以认为激磁电流和谐振电流都保持不变。  

  4）（t4，t5）当t=t4 时，S1关断，谐振电流给S2的寄生电容放电，一直到S2上的电压为零，然后S2 的体内二级管导通。此阶段 D2 导通，Lm 上的电压被输出电压钳位，因此，只有 Ls 和Cs 参与谐振。  

  5）（t5，t6）当t=t5 时，S2 在零电压的条件下导通，Tr 原边承受反向电压；D2继续导通，而S1和D1 截止。此时仅 Cs和Ls 参与谐振，Lm上的电压被输出电压箝位，而不参与谐振。  

  6）（t6，t7）当 t=t6 时，S2仍然导通，而D1和D2处于关断状态，Tr 副边与电路脱开，此时 Lm，Ls和Cs 一起参与谐振。实际电路中Lm>>Ls，因此，在这个阶段可以认为激磁电流和谐振电流都保持不变。

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