高頻高壓脈沖電應(yīng)力加速老化試驗(yàn)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(yùn)行安全。隨著高鐵、石油開采、軍工推進(jìn)等變頻驅(qū)動以及風(fēng)電光電的廣泛應(yīng)用，絕緣材料和絕緣結(jié)構(gòu)的電氣應(yīng)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(yīng)力作用較直流和工頻正弦交流電要嚴(yán)酷，以往的絕緣系統(tǒng)壽命試驗(yàn)評估方法和設(shè)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(jī)理，老化試驗(yàn)方法及試驗(yàn)設(shè)備是該行業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)。<

2、br>　　 方波脈沖電場下的老化試驗(yàn)壽命與脈沖電源的峰峰值、頻率、脈沖上升/下降時(shí)間緊密相關(guān)。但是，由于方波電場下的電應(yīng)力老化壽命研究為新興行業(yè)，目前還沒有統(tǒng)一的設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)和試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，試驗(yàn)產(chǎn)品也不是很成熟，設(shè)備研究一致性較差，試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)存在較大分散性；因此，研究符合標(biāo)準(zhǔn)的脈沖電源裝置成為電應(yīng)力老化試驗(yàn)的重點(diǎn)。
　　 鑒于此，本文在分析總結(jié)當(dāng)前高壓方波脈沖電源研制的基礎(chǔ)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(yīng)力老

3、化試驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，重點(diǎn)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(shè)計(jì)。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(dá)驅(qū)動電路，再送至場效應(yīng)管。在電路設(shè)計(jì)上提出了以自舉電源供電的功率開關(guān)管驅(qū)動方案，解決了對H逆變橋各開關(guān)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(gè)模塊輸出電壓峰峰值為1kV；
　　 2.采用逆變器級聯(lián)技術(shù)實(shí)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(gè)逆變器，將輸出波形基本一致的逆變器單元進(jìn)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(gè)模塊級聯(lián)實(shí)現(xiàn)10KV的脈沖電壓峰峰值；
　　 3.針對電源系統(tǒng)工作特點(diǎn)，用開關(guān)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(shí)間。應(yīng)用測試結(jié)果