高頻高壓脈沖電應力加速老化試驗系統(tǒng)的研究.pdf

1、電工電子絕緣材料和絕緣結(jié)構(gòu)的電氣壽命評估是新材料和新工藝研究重要部分，其壽命決定電氣裝備的最終壽命和運行安全。隨著高鐵、石油開采、軍工推進等變頻驅(qū)動以及風電光電的廣泛應用，絕緣材料和絕緣結(jié)構(gòu)的電氣應用環(huán)境從原來的正弦波變成方波脈沖，脈沖電壓對絕緣系統(tǒng)的電應力作用較直流和工頻正弦交流電要嚴酷，以往的絕緣系統(tǒng)壽命試驗評估方法和設備已不完全適用于新的環(huán)境。為此，研究脈沖電壓條件下絕緣材料的失效機理，老化試驗方法及試驗設備是該行業(yè)發(fā)展的重點。<

2、br>　　 方波脈沖電場下的老化試驗壽命與脈沖電源的峰峰值、頻率、脈沖上升/下降時間緊密相關。但是，由于方波電場下的電應力老化壽命研究為新興行業(yè)，目前還沒有統(tǒng)一的設備標準和試驗標準，試驗產(chǎn)品也不是很成熟，設備研究一致性較差，試驗結(jié)果數(shù)據(jù)存在較大分散性；因此，研究符合標準的脈沖電源裝置成為電應力老化試驗的重點。
　　 鑒于此，本文在分析總結(jié)當前高壓方波脈沖電源研制的基礎上，提出采用單光纖隔離技術(shù)和逆變器級聯(lián)技術(shù)的高頻脈沖電應力老

3、化試驗系統(tǒng)的設計方案，重點研究了單光纖傳輸和隔離技術(shù)、逆變器級聯(lián)與同步控制技術(shù)等，其具體研究內(nèi)容如下：
　　 1.以H橋逆變器為核心單元組件的系統(tǒng)硬件電路設計。為提高抗干擾能力和提高隔離電壓，利用單光纖傳輸與隔離技術(shù)將CPU發(fā)出的脈沖信號，經(jīng)脈沖分配電路到達驅(qū)動電路，再送至場效應管。在電路設計上提出了以自舉電源供電的功率開關管驅(qū)動方案，解決了對H逆變橋各開關管耐壓驅(qū)動問題，大大提高了隔離耐壓和單元模塊的脈沖峰峰值，且要求各單元模

4、塊輸出脈沖波形基本一致，單個模塊輸出電壓峰峰值為1kV；
　　 2.采用逆變器級聯(lián)技術(shù)實現(xiàn)系統(tǒng)更高電壓等級。將CPU發(fā)出的脈沖信號同步發(fā)給各個逆變器，將輸出波形基本一致的逆變器單元進行級聯(lián)，以提高系統(tǒng)的輸出電壓等級，在本系統(tǒng)中采用10個模塊級聯(lián)實現(xiàn)10KV的脈沖電壓峰峰值；
　　 3.針對電源系統(tǒng)工作特點，用開關電源代替工頻變壓器輸入，自制驅(qū)動電路等措施降低了系統(tǒng)的寄生電容，提高系統(tǒng)輸出脈沖的上升/下降時間。應用測試結(jié)果