專利名稱：級聯(lián)式單相雙極性高壓方波脈沖電源的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及高壓脈沖電源技術領域，具體為一種級聯(lián)式單相雙極性高壓方波脈沖電源。
背景技術：
隨著電力電子技術的發(fā)展，大功率變頻調速系統(tǒng)得到廣泛應用，為保證使用安全和壽命，其中的變頻調速電機的絕緣材料和絕緣結構需要在高壓脈沖電應力下進行加速老化壽命評估實驗。該加速老化壽命評估實驗系統(tǒng)中的關鍵為高壓對稱雙極性方波脈沖電源，要求輸出的高壓方波脈沖峰峰值達到千伏以上，且需滿足脈沖邊沿快速變化、過沖和脈沖頂降的要求。由于現(xiàn)有電力電子器件的耐壓性能的限制，常規(guī)的單相橋式逆變電路可以獲得對稱雙極性方波電壓，其波形也符合要求，單其電壓等級僅為IKV峰峰值以下，無法達到絕緣材料方波脈沖電應力加速老化壽命試驗等所需的方波脈沖電源的高壓要求；利用脈 沖變壓器升壓，雖然脈沖峰峰值可達要求，但難以滿足脈沖邊沿快速變化、波形失真小的要求。利用多個橋式逆變電路產生的IKV對稱方波脈沖電源級聯(lián)疊加，可以獲得對稱雙極性高壓方波脈沖電源，但這需要級聯(lián)的多個橋式逆變電路在電器上隔離并同步工作，而且要求隔離電壓不低于脈沖電壓的峰峰值。為了實現(xiàn)同步工作，需要一個共同的脈沖同步控制信號，并隔離且同步的傳送到每一個級聯(lián)的橋式逆變電路。高速光電耦合器件具有較好的脈沖隔離傳送性能，但隔離電壓不能滿足絕緣材料加速老化用級聯(lián)式單相雙極性高壓方波脈沖電源，故當前主要采用脈沖變壓器隔離傳送方式；脈沖變壓器隔離傳送可以滿足隔離電壓的要求，但存在傳送同步性不好且要求脈沖頻率不變化，不適應脈沖頻率按實驗標準變化時同步脈沖信號傳輸要求，用這樣的隔離傳送方法，多個橋式逆變電路級聯(lián)時，總的方波脈沖電源電壓幅值可以滿足要求，但脈沖上升時間和脈沖上升沿波形變差。故目前缺少一種適合電工絕緣材料和絕緣結構加速老化壽命評估用對稱雙極性高壓脈沖電源。

實用新型內容本實用新型的目的是設計一種級聯(lián)式單相雙極性高壓方波脈沖電源，包括與脈沖控制信號產生模塊相連接的級聯(lián)的多個單相橋式脈沖逆變電路，輸出所需要電壓等級的雙極性高壓方波脈沖。本實用新型設計的級聯(lián)式單相雙極性高壓方波脈沖電源包括單相橋式脈沖逆變電路，還包括脈沖控制信號產生模塊、脈沖分配模塊和逆變電路單元，脈沖分配模塊含有連接器集成電路和光發(fā)射器，各逆變電路單元包括一個單相橋式脈沖逆變電路和一組光接收器，每組光接收器包含接收正負信號的2個光接收器；光接收器的電信號輸出端接入單相橋式脈沖逆變電路的控制端。脈沖控制信號產生模塊為產生相位相差180度、脈沖寬度相同的兩個脈沖控制信號PC+和PC-的微處理器或智能邏輯電路模塊，脈沖控制信號產生模塊接有n個相同的脈沖分配模塊，n為I 6的整數(shù)；每個脈沖分配模塊含有一個連接器集成電路和m組相同的光發(fā)射器,m為I 4的整數(shù),每組光發(fā)射器包含發(fā)射正負信號的2個光發(fā)射器；配置與脈沖分配模塊的m-n組光發(fā)射器相配合的同樣數(shù)量的相同的逆變電路單元，各光發(fā)射器和光接受器分別由兩路光纖連接。各逆變電路單元的單相橋式脈沖逆變電路的輸出端串聯(lián)后的輸出端為本單相雙極性高壓方波脈沖電源的輸出端。脈沖控制信號產生模塊產生的兩個脈沖控制信號PC+和PC-之間的死區(qū)時間為200ns 1000ns，脈沖重復周期為50 u s ~ IOOOu S。各逆變電路單元的2個光接收器輸出的電信號，接入該逆變電路單元的邏輯門電路，所得4個控制信號分別經光耦隔離驅動電路接入單相橋式脈沖逆變電路4個橋臂功率晶體管的控制端。本實用新型級聯(lián)式單相雙極性高壓方波脈沖電源的脈沖控制信號產生模塊產生相位相差180度、脈沖寬度相同的兩個脈沖控制信號PC+和PC-，PC+和PC-之間的死區(qū)時間為200ns 1000ns,脈沖重復周期為50 y s 1000 u s ;送入所接的n個脈沖分配模塊；各脈沖分配模塊的連接器集成電路將輸入的脈沖控制信號PC+和PC-轉換為m組脈沖同步控制信號，第一個脈沖分配模塊的連接器集成電路產生m組脈沖同步控制信號(P11+、PU-) (Plm+、Plm-)，送入該模塊的 m 組光發(fā)射器(TX11+、TX11-) (TXlm+,TXlm-)；以此類推，第n個脈沖分配模塊的連接器集成電路產生m組脈沖同步控制信號(Pnl+、Pnl-) (Pnm+、Pnm-),送入本模塊的 m 組光發(fā)射器(TXnl+、TXnl-) (TXnm+、TXnm-)；各組同步控制信號在光發(fā)射器轉換為光信號，經光纖隔離傳送到各逆變電路單元中的各組光接收器(RXnl+、RXnl-) (RXnm+、RXnm-)。各逆變電路單元中的各光接收器將接收的光信號轉換為電信號，分別送入由具有斯密特特性的邏輯門電路進行脈沖整形產生4路控制信號，再分別經過光耦隔離驅動電路驅動作為單相橋式脈沖逆變電路4個橋臂上功率晶體管的控制信號，控制逆變橋同步工作，n m個逆變電路單元的單相橋式脈沖逆變電路產生同步的相同的單相雙極性方波脈沖，n m個單相橋式脈沖逆變電路的輸出端串聯(lián)后的輸出端為本單相雙極性高壓方波脈沖電源輸出端。本實用新型級聯(lián)式單相雙極性高壓方波脈沖電源的優(yōu)點為1、可產生多達24組脈沖同步控制信號，實現(xiàn)對多達24個單相橋式脈沖逆變電路的同步控制，多個單相橋式脈沖逆變電路同步工作，產生多個同步方波脈沖電壓，級聯(lián)后即可獲得所需電壓等級的高性能雙極性方波電壓；2、解決了同步控制信號的高隔離度傳輸，保證各脈沖逆變電路同步工作；3、各電路模塊均采用現(xiàn)有元器件和集成電路，易于實現(xiàn)；4、適合用作于高壓脈沖絕緣老化試驗的高壓脈沖電源。

圖I為本級聯(lián)式單相雙極性高壓方波脈沖電源實施例的結構示意圖。
具體實施方式
本級聯(lián)式單相雙極性高壓方波脈沖電源實施例如圖I所示，包括脈沖控制信號產生模塊、脈沖分配模塊和逆變電路單兀，本例脈沖控制信號產生模塊為產生相位相差180度、脈沖寬度相同的兩個脈沖控制信號PC+和PC-的微處理器，所產生的兩個脈沖控制信號PC+和PC-之間的死區(qū)時間為500ns，脈沖重復周期為500 ii S。脈沖控制信號產生模塊接有2個相同的脈沖分配模塊；每個脈沖分配模塊含有一個連接器集成電路和4組相同的光發(fā)射器，每組光發(fā)射器包含發(fā)射正負信號的2個光發(fā)射器；配置4個相同的逆變電路單元，每個逆變電路單元包括一個單相橋式脈沖逆變電路和一組光接收器，每組光接收器包含接收正負信號的2個光接收器；每個逆變電路單元的2個光接收器的電信號輸出端接入邏輯門電路，所得4個控制信號分別經光耦隔離驅動電路接入單相橋式脈沖逆變電路4個橋臂功率晶體管的控制端。各光發(fā)射器和光接受器分別由兩路光纖連接。2個逆變電路單元的8個單相橋式脈沖逆變電路的輸出端串聯(lián)后的輸出端為本單相雙極性高壓方波脈沖電源的輸出端。上述實施例，僅為對本實用新型的目的、技術方案和有益效果進一步詳細說明的具體個例，本實用新型并非限定于此。凡在本實用新型的公開的范圍之內所做的任何修改、
等同替換、改進等，均包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.級聯(lián)式単相雙極性高壓方波脈沖電源，包括單相橋式脈沖逆變電路，其特征在于 還包括脈沖控制信號產生模塊、脈沖分配模塊和逆變電路単元，脈沖分配模塊含有連接器集成電路和光發(fā)射器，各逆變電路単元包括ー個單相橋式脈沖逆變電路和ー組光接收器，每組光接收器包含接收正負信號的2個光接收器，光接收器的電信號輸出端接入単相橋式脈沖逆變電路的控制端；脈沖控制信號產生模塊為產生相位相差180度、脈沖寬度相同的兩個脈沖控制信號PC+和PC-的微處理器或智能邏輯電路模塊，脈沖控制信號產生模塊接有η個相同的脈沖分配模塊，η為I 6的整數(shù)；每個脈沖分配模塊含有一個連接器集成電路和m組相同的光發(fā)射器,m為I 4的整數(shù),姆組光發(fā)射器包含發(fā)射正負信號的2個光發(fā)射器；配置與脈沖分配模塊的πι·η組光發(fā)射器相配合的同樣數(shù)量的相同的逆變電路單元，各光發(fā)射器和光接受器分別由兩路光纖連接；各逆變電路単元的單相橋式脈沖逆變電路的輸出端串聯(lián)后的輸出端為本單相雙極性高壓方波脈沖電源的輸出端。
2.根據權利要求I所述的級聯(lián)式單相雙極性高壓方波脈沖電源，其特征在于 所述脈沖控制信號產生模塊產生的兩個脈沖控制信號PC+和PC-之間的死區(qū)時間為200ns 1000ns，脈沖重復周期為50 μ s 1000 μ S。
3.根據權利要求I所述的級聯(lián)式單相雙極性高壓方波脈沖電源，其特征在于 各逆變電路単元的2個光接收器輸出的電信號，接入該逆變電路單元的邏輯門電路，所得4個控制信號分別經光耦隔離驅動電路接入單相橋式脈沖逆變電路4個橋臂功率晶體管的控制端。
專利摘要本實用新型為級聯(lián)式單相雙極性高壓方波脈沖電源，包括單相橋式脈沖逆變電路，還包括脈沖控制信號產生模塊、脈沖分配模塊和逆變電路單元，本電源的脈沖控制信號產生模塊接有n個相同的脈沖分配模塊，各含連接器集成電路和m組相同的光發(fā)射器；配置m·n個相同的逆變電路單元，各逆變電路單元含一組光接收器及單相橋式脈沖逆變電路。各光發(fā)射器和光接受器由兩路光纖連接。各單相橋式脈沖逆變電路的輸出端串聯(lián)為本電源的輸出端。脈沖控制信號產生模塊的兩個脈沖控制信號送入n個脈沖分配模塊，各轉換為m組脈沖同步控制信號，經光傳輸控制n·m個逆變電路分別產生同步相同單相雙極性方波脈沖，串聯(lián)為本電源輸出。本實用新型可產生多達24組高隔離度傳輸?shù)拿}沖同步控制信號，級聯(lián)后獲得所需電壓等級的高性能雙極性方波電壓。
文檔編號H02M9/00GK202475303SQ201120550448
公開日2012年10月3日 申請日期2011年12月26日 優(yōu)先權日2011年12月26日
發(fā)明者張聲嵐, 蔣存波, 趙立根, 錢三來 申請人:桂林電器科學研究院