基于高壓脈沖疊加直流電場(chǎng)發(fā)生技術(shù)的變壓器油凈化器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提供一種基于高壓脈沖疊加直流電場(chǎng)發(fā)生技術(shù)的變壓器油凈化器，該裝置通過(guò)IGBT單管串聯(lián)電路產(chǎn)生雙極性高壓脈沖，并通過(guò)疊加電路在前述IGBT單管串聯(lián)電路產(chǎn)生的雙極性高壓脈沖基礎(chǔ)上疊加高壓直流。將前述基于IGBT串聯(lián)的高壓脈沖疊加直流電場(chǎng)發(fā)生器產(chǎn)生的復(fù)合電壓作用于擁有正、負(fù)極板的凈油裝置后，將在正、負(fù)極板間產(chǎn)生直流陡脈沖復(fù)合電場(chǎng)。雙極性陡脈沖電場(chǎng)所具有的豐富頻率成分將能夠作用于多種膠體雜質(zhì)微粒上，使之產(chǎn)生往復(fù)運(yùn)動(dòng)而脫離油分子，然后在高壓直流電場(chǎng)作用下向極板作定向運(yùn)動(dòng)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于高壓脈沖疊加直流電場(chǎng)發(fā)生技術(shù)的變壓器油凈化器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及脈沖功率【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及基于IGBT串聯(lián)的高壓脈沖疊加直流電場(chǎng)發(fā)生器。
【背景技術(shù)】
[0002]變壓器油是變壓器中重要的絕緣和散熱介質(zhì)，對(duì)變壓器的安全運(yùn)行起著重要作用。但在變壓器油的生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、安裝過(guò)程中不可避免的會(huì)混進(jìn)雜質(zhì)，并且在變壓器長(zhǎng)期運(yùn)行后，會(huì)在電、光、熱、化學(xué)等因素作用下老化，產(chǎn)生大量雜質(zhì)微粒，包括金屬微粒、油中分解氣體、膠體以及纖維等，影響變壓器油的性能。
[0003]傳統(tǒng)的凈化變壓器油的方法如壓力式濾油機(jī)過(guò)濾法、吸附過(guò)濾法、真空過(guò)濾法等對(duì)老化變壓器油的凈化效果有限，并且由于各種限制難以滿足在線凈化的需要。日本于上世紀(jì)七十年代最早開(kāi)始研究靜電凈油法，主要應(yīng)用于液壓油的凈化處理。前蘇聯(lián)、美國(guó)、印度等隨之開(kāi)展該方法的研究，并相繼推出了各種不同規(guī)格型號(hào)的靜電凈油設(shè)備。例如，日本東京KLEENTEK工業(yè)公司生產(chǎn)的EOC-R系列靜電凈油機(jī)在世界各地廣泛應(yīng)用于液壓油和潤(rùn)滑油的凈化處理。我國(guó)自上世紀(jì)八十年代開(kāi)始研究這項(xiàng)技術(shù)，天津市濾油器廠、吉林市第一機(jī)械廠等單位相繼研制出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的靜電凈油機(jī)。另外，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)北京研究生部的周士瑜等人自1980年開(kāi)始開(kāi)展靜電凈油的理論分析與集塵體的設(shè)計(jì)。然而人們也發(fā)現(xiàn)靜電凈油法同樣存在一定缺陷，即無(wú)法清除溶于油中的膠體雜質(zhì)。這種膠體雜質(zhì)吸附在油分子周?chē)?，無(wú)法在高壓直流電場(chǎng)作用下定向運(yùn)動(dòng)，從而難以被清除。假使能夠使得劣化變壓器油中膠體雜質(zhì)顆粒得到凈化，就可以回收劣化變壓器油進(jìn)行凈化處理，無(wú)疑將會(huì)極大減小變壓器油使用成本，最大限度地經(jīng)濟(jì)利用變壓器油。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種基于高壓脈沖疊加直流電場(chǎng)發(fā)生技術(shù)的變壓器油凈化器，該裝置通過(guò)IGBT單管串聯(lián)電路產(chǎn)生雙極性高壓脈沖(時(shí)域中具有快速上升沿、較高幅值的指數(shù)衰減脈沖，其在頻域中所具有的頻率成分非常豐富，頻帶很寬，本文中稱之為陸脈沖)，并通過(guò)置加電路在如述IGBT單管串聯(lián)電路廣生的雙極性聞壓脈沖基礎(chǔ)上置加聞壓直流。將前述基于IGBT串聯(lián)的高壓脈沖疊加直流電場(chǎng)發(fā)生器產(chǎn)生的復(fù)合電壓作用于擁有正、負(fù)極板的凈油裝置后，將在正、負(fù)極板間產(chǎn)生直流陡脈沖復(fù)合電場(chǎng)。雙極性陡脈沖電場(chǎng)所具有的豐富頻率成分將能夠作用于多種膠體雜質(zhì)微粒上，使之產(chǎn)生往復(fù)運(yùn)動(dòng)而脫離油分子，然后在高壓直流電場(chǎng)作用下向極板作定向運(yùn)動(dòng)。這樣，直流電場(chǎng)處理劣化變壓器油中一般雜質(zhì)顆粒的同時(shí)，由于雙極性陡脈沖電場(chǎng)作用而脫離油分子的膠體雜質(zhì)顆粒帶電之后也將在直流電場(chǎng)作用下向兩側(cè)極板運(yùn)動(dòng)。這樣，在凈化一般雜質(zhì)顆粒的同時(shí)可以顯著提高對(duì)劣化變壓器油中膠體雜質(zhì)微粒的凈化效果。
[0005]為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的而采用的技術(shù)方案是這樣的，一種基于高壓脈沖疊加直流電場(chǎng)發(fā)生技術(shù)的變壓器油凈化器，包括電源系統(tǒng)、雙極性高壓脈沖形成系統(tǒng)，直流陡脈沖疊加電路，信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，同步觸發(fā)模塊和負(fù)載，以及若干IGBT單管模塊。
[0006]所述電源系統(tǒng)包括市電電源，以及由所述市電電源供電的高壓直流模塊、雙極性高壓直流模塊和開(kāi)關(guān)電源。所述高壓直流模塊產(chǎn)生并輸出不高于+20kV的高壓直流電。所述雙極性高壓直流模塊產(chǎn)生并通過(guò)正極性輸出端輸出一路不高于+12kV的高壓直流電，同時(shí)，產(chǎn)生并通過(guò)負(fù)極性輸出端輸出一路不高于-12kV的高壓直流電，所述正極性輸出端和負(fù)極性輸出端輸出電壓的絕對(duì)值相等。所述開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生并輸出15V的直流電。
[0007]每一個(gè)所述IGBT單管模塊包括一個(gè)IGBT單管、DC — DC模塊、光/電轉(zhuǎn)換器、開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器和柵極保護(hù)電路，所述DC - DC模塊接收電源系統(tǒng)中開(kāi)關(guān)電源輸入的直流電，所述DC — DC模塊的輸出端向所述開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器和光/電轉(zhuǎn)換器的電源端供電。所述光/電轉(zhuǎn)換器接收到光信號(hào)時(shí)，輸出控制信號(hào)到開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器的控制端；所述開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器接收到控制信號(hào)時(shí)，輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)到IGBT單管的柵極；所述柵極保護(hù)電路輸入端通過(guò)電路接線與IGBT單管的柵極連接，所述柵極保護(hù)電路輸出端通過(guò)電路接線與IGBT單管的輸出端(本文中將IGBT單管的管腳C稱作IGBT單管的輸入端，IGBT單管的管腳E稱作IGBT單管的輸出端，余者類(lèi)同)連接。
[0008]所述雙極性高壓脈沖形成系統(tǒng)包括充電電阻R1、正極性脈沖充電開(kāi)關(guān)、正極性脈沖回路電容器Cl和正極性脈沖放電開(kāi)關(guān)。所述正極性脈沖充電開(kāi)關(guān)包括N個(gè)串聯(lián)的IGBT單管模塊，所述正極性脈沖放電開(kāi)關(guān)包括N個(gè)串聯(lián)的IGBT單管模塊，N為正整數(shù)；所述N個(gè)IGBT單管模塊的串聯(lián)是指:將第一個(gè)IGBT單管模塊中的IGBT單管的輸出端與下一個(gè)IGBT單管模塊中的IGBT單管的輸入端連接，以此類(lèi)推。
[0009]所述正極性脈沖充電開(kāi)關(guān)中:第一個(gè)IGBT單管模塊中的IGBT單管的輸入端是所述正極性脈沖充電開(kāi)關(guān)的輸入端，第N個(gè)IGBT單管模塊的IGBT單管的輸出端是所述正極性脈沖充電開(kāi)關(guān)的輸出端；
[0010]所述正極性脈沖放電開(kāi)關(guān)中:第一個(gè)IGBT單管模塊中的IGBT單管的輸入端是所述正極性脈沖放電開(kāi)關(guān)的輸入端，第N個(gè)IGBT單管模塊中的IGBT單管的輸出端是所述正極性脈沖放電開(kāi)關(guān)的輸出端。
[0011]特別地，當(dāng)N會(huì)2時(shí)，每個(gè)IGBT單管模塊的IGBT單管的輸入端、輸出端需要分別與動(dòng)/靜態(tài)均壓電路的輸入端、輸出端連接(即并聯(lián)均壓)，以此避免N個(gè)IGBT單管模塊的IGBT單管串聯(lián)連接時(shí)各個(gè)IGBT單管模塊的IGBT單管之間由于分壓不均引起IGBT單管損壞。
[0012]所述充電電阻Rl的一端與雙極性高壓直流模塊的正極性輸出端連接以獲取充電電源，充電電阻Rl的另一端與正極性脈沖充電開(kāi)關(guān)的輸入端連接；所述正極性脈沖充電開(kāi)關(guān)的輸出端與正極性脈沖回路電容器Cl的一端連接，所述正極性脈沖回路電容器Cl的另一端則與大地連接；所述正極性脈沖放電開(kāi)關(guān)的輸入端與所述正極性脈沖充電開(kāi)關(guān)的輸出端連接。
[0013]所述雙極性高壓脈沖形成系統(tǒng)還包括充電電阻R2、負(fù)極性脈沖充電開(kāi)關(guān)、負(fù)極性脈沖回路電容器C2和負(fù)極性脈沖放電開(kāi)關(guān)；所述負(fù)極性脈沖充電開(kāi)關(guān)包括N個(gè)串聯(lián)的IGBT單管模塊，負(fù)極性脈沖放電開(kāi)關(guān)包括N個(gè)串聯(lián)的IGBT單管模塊，N為正整數(shù)。
[0014]所述負(fù)極性脈沖充電開(kāi)關(guān)中:第一個(gè)IGBT單管模塊中的IGBT單管的輸入端是所述負(fù)極性脈沖充電開(kāi)關(guān)的輸入端，第N個(gè)IGBT單管模塊的IGBT單管的輸出端是所述負(fù)極性脈沖充電開(kāi)關(guān)的輸出端。
[0015]所述負(fù)極性脈沖放電開(kāi)關(guān)中:第一個(gè)IGBT單管模塊中的IGBT單管的輸入端是所述負(fù)極性脈沖放電開(kāi)關(guān)的輸入端，第N個(gè)IGBT單管模塊中的IGBT單管的輸出端是所述負(fù)極性脈沖放電開(kāi)關(guān)的輸出端。
[0016]所述充電電阻R2的一端與雙極性高壓直流模塊的負(fù)極性輸出端連接以獲取充電電源，充電電阻R2的另一端與負(fù)極性脈沖充電開(kāi)關(guān)的輸入端連接；所述負(fù)極性脈沖充電開(kāi)關(guān)的輸出端與負(fù)極性脈沖回路電容器C2的一端連接，所述負(fù)極性脈沖回路電容器C2的另一端則與大地連接；所述負(fù)極性脈沖放電開(kāi)關(guān)的輸入端與所述負(fù)極性脈沖充電開(kāi)關(guān)的輸出端連接。
[0017]所述直流陡脈沖疊加電路3包括電阻I R3、電阻II R4和耦合電容C;所述電阻I R3包括A、B兩端，電阻II R4包括C、D兩端，耦合電容C包括E、F兩端，
[0018]所述電阻I R3的A端接收來(lái)自高壓直流模塊輸出的不高于+20kV的高壓直流電；電阻I R3的B端與耦合電容C的E端連接，所述耦合電容C的F端、所述正極性脈沖放電開(kāi)關(guān)的輸出端和負(fù)極性脈沖放電開(kāi)關(guān)輸出端連接在一起；所述電阻II R4的C端與電阻I R3的B端連接，所述電阻II R4的D端與負(fù)載的一極連接，所述負(fù)載的另一極接地；
[0019]所述信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括電/光轉(zhuǎn)換器(即電/光轉(zhuǎn)換器Jl和電/光轉(zhuǎn)換器J2);所述電/光轉(zhuǎn)換器得電時(shí)輸出的光信號(hào)通過(guò)光纖傳遞給所有IGBT單管模塊的光/電轉(zhuǎn)換器；所述IGBT單管模塊的光/電轉(zhuǎn)換器接收到光信號(hào)后，向開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器輸出電信號(hào)，使得開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器向IGBT單管傳遞驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制IGBT單管模塊的IGBT單管的通/斷。
[0020]所述同步觸發(fā)模塊的輸出端分別與信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的電/光轉(zhuǎn)換器Jl及電/光轉(zhuǎn)換器J2相連接。
[0021]所述負(fù)載包括容納老化變壓器油的腔體，所述腔體內(nèi)具有兩塊浸入老化變壓器油的極板，所述電阻II R4的D端與其中一塊極板連接，另一塊極板接地。
[0022]本實(shí)用新型采用以上技術(shù)方案后，主要具有如下的有益效果:
[0023]1、本實(shí)用新型采用IGBT器件，使用壽命更長(zhǎng)、工作頻率更高、大大縮小了電路體積，并降低了整個(gè)電路的損耗。結(jié)構(gòu)緊湊，布局合理，減小了放電回路的雜散電感，采用無(wú)感電阻負(fù)載，提高了輸出脈沖陡度。
[0024]2、本實(shí)用新型采用光纖作為信號(hào)傳輸通道，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)、弱信號(hào)之間的電氣隔離。與常用的采用光耦合器件的方式相比，光纖的隔離電壓更高，并且響應(yīng)速度快。光纖的高抗干擾性能大大避免了光信號(hào)在傳輸過(guò)程中受周?chē)h(huán)境的電磁干擾。
[0025]3、本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的基于3個(gè)IGBT串聯(lián)串聯(lián)方式的充、放電回路輸出雙極性陡脈沖(具有快速上升沿的指數(shù)衰減脈沖)，技術(shù)參數(shù)如下:上升沿200?400ns，幅值土 IOkV(雙極性)，脈沖寬度IOus?Ims,頻率0.2?46Hz。
[0026]4、本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的直流陡脈沖疊加電路將幅值達(dá)到±10kV的雙極性陡脈沖疊加到20kV高壓直流上，在負(fù)載上得到:±10kV (雙極性陡脈沖)+20kV (直流)復(fù)合電壓。
[0027]5、采用多個(gè)IGBT串聯(lián)(優(yōu)選為3個(gè))方式獲取幅值達(dá)到±10kV陡脈沖；采用RCD型無(wú)源緩沖電路解決多個(gè)IGBT串聯(lián)情況下動(dòng)態(tài)(開(kāi)通/關(guān)斷瞬態(tài))均壓?jiǎn)栴}，采用并聯(lián)等值均壓電阻改善多個(gè)IGBT串聯(lián)情況下的靜態(tài)均壓。[0028]6、該裝置采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計(jì)，各單元可以方便地進(jìn)行拆卸與組裝；輸出的雙極性陡脈沖可以用于很多脈沖功率技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)合，且輸出雙極性陡脈沖幅值O?±10kV可調(diào)，滿足不同應(yīng)用場(chǎng)合的需要。
[0029]7、該裝置預(yù)留了相關(guān)的接口，可以對(duì)其中的一些組件進(jìn)行擴(kuò)展。例如，可以通過(guò)增加雙極性高壓脈沖形成系統(tǒng)中正(或負(fù))極性脈沖充、放電開(kāi)關(guān)中IGBT單管模塊的串聯(lián)數(shù)目，以期達(dá)到輸出更高幅值雙極性陡脈沖的目的。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0030]圖1為本實(shí)用新型的原理框圖；
[0031]圖2為實(shí)施例1正(或負(fù))極性脈沖充、放電開(kāi)關(guān)中IGBT單管模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖3為實(shí)施例1直流陡脈沖疊加電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖4為實(shí)施例1雙極性高壓脈沖形成系統(tǒng)輸出雙極性陡脈沖波形；
[0034]圖5為實(shí)施例1直流9.5kV+脈沖IkV時(shí)輸出電壓波形；
[0035]圖中:1電源系統(tǒng)，2雙極性高壓脈沖形成系統(tǒng)，3直流陡脈沖疊加電路，4信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，5同步觸發(fā)模塊，6負(fù)載，7DC-DC模塊，8光/電轉(zhuǎn)換器，9開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器，10IGBT, 11柵極保護(hù)電路，12動(dòng)/靜態(tài)均壓電路。
【具體實(shí)施方式】
[0036]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明，但不應(yīng)該理解為本實(shí)用新型上述主題范圍僅限于下述實(shí)施例。在不脫離本實(shí)用新型上述技術(shù)思想的情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段，做出各種替換和變更，均應(yīng)包括在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0037]實(shí)施例1:
[0038]如圖1?3所示，一種基于IGBT串聯(lián)的高壓脈沖疊加直流電場(chǎng)發(fā)生器，包括電源系統(tǒng)1、雙極性高壓脈沖形成系統(tǒng)2，直流陡脈沖疊加電路3，信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)4，同步觸發(fā)模塊5和負(fù)載6，以及若干IGBT單管模塊。
[0039]所述電源系統(tǒng)I包括市電電源1-1，以及由所述市電電源1-1供電的高壓直流模塊
1-2、雙極性高壓直流模塊1-3和開(kāi)關(guān)電源1-4。所述高壓直流模塊為輸出DCO?20000V可調(diào)，輸出電流為1mA，具有限壓保護(hù)功能；所述雙極性高壓直流模塊1-3產(chǎn)生并通過(guò)正極性輸出端輸出一路不高于+12kV的高壓直流電，同時(shí)，產(chǎn)生并通過(guò)負(fù)極性輸出端輸出一路不高于-12kV的高壓直流電，所述正極性輸出端和負(fù)極性輸出端輸出電壓的絕對(duì)值相等，前述高壓直流模塊和雙極性高壓直流模塊為整合在一起的市購(gòu)模塊。所述開(kāi)關(guān)電源1-4為將220V交流電轉(zhuǎn)換為15V直流電后，通過(guò)導(dǎo)線與雙極性高壓脈沖形成系統(tǒng)2、信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)4和同步觸發(fā)模塊5連接，用以為上述幾部分提供電源。
[0040]每一個(gè)所述IGBT單管模塊包括一個(gè)IGBT單管10、DC — DC模塊7、光/電轉(zhuǎn)換器
8、開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器9和柵極保護(hù)電路11，所述DC - DC模塊7接收電源系統(tǒng)I中開(kāi)關(guān)電源1_4輸入的直流電，所述DC — DC模塊7的輸出端向所述開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器9和光/電轉(zhuǎn)換器8的電源端供電；所述光/電轉(zhuǎn)換器8接收到光信號(hào)時(shí)，輸出控制信號(hào)到開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器9的控制端；所述開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器9接收到控制信號(hào)時(shí)，輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)到IGBT單管10的柵極；所述柵極保護(hù)電路11輸入端通過(guò)電路接線與IGBT單管10的柵極連接，所述柵極保護(hù)電路11輸出端通過(guò)電路接線與IGBT單管10的輸出端(本文中將IGBT單管10的管腳C稱作IGBT單管10的輸入端，IGBT單管10的管腳E稱作IGBT單管10的輸出端，余者類(lèi)同)連接。
[0041]所述雙極性高壓脈沖形成系統(tǒng)2包括充電電阻R1、正極性脈沖充電開(kāi)關(guān)2-1、正極性脈沖回路電容器Cl和正極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-2。所述正極性脈沖充電開(kāi)關(guān)2-1包括一個(gè)(即N=I) IGBT單管模塊，所述正極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-2包括一個(gè)(即N=I) IGBT單管模塊。
[0042]所述正極性脈沖充電開(kāi)關(guān)2-1中:IGBT單管模塊中的IGBT單管10的輸入端是所述正極性脈沖充電開(kāi)關(guān)2-1的輸入端，IGBT單管模塊的IGBT單管10的輸出端是所述正極性脈沖充電開(kāi)關(guān)2-1的輸出端。
[0043]所述正極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-2中:IGBT單管模塊中的IGBT單管10的輸入端是所述正極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-2的輸入端，IGBT單管模塊中的IGBT單管10的輸出端是所述正極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-2的輸出端。
[0044]所述充電電阻Rl的一端與雙極性高壓直流模塊1-3的正極性輸出端連接以獲取充電電源，充電電阻Rl的另一端與正極性脈沖充電開(kāi)關(guān)2-1的輸入端連接。所述正極性脈沖充電開(kāi)關(guān)2-1輸出端與正極性脈沖回路電容器Cl的一端連接，所述正極性脈沖回路電容器Cl的另一端則與大地連接。所述正極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-2輸入端與所述正極性脈沖充電開(kāi)關(guān)2-1的輸出端連接。
[0045]所述雙極性高壓脈沖形成系統(tǒng)2還包括充電電阻R2、負(fù)極性脈沖充電開(kāi)關(guān)2-3、負(fù)極性脈沖回路電容器C2和負(fù)極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-4。所述負(fù)極性脈沖充電開(kāi)關(guān)2-3包括一個(gè)(即N=I) IGBT單管模塊，所述負(fù)極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-4包括一個(gè)(即N=I) IGBT單管模塊。
[0046]所述負(fù)極性脈沖充電開(kāi)關(guān)2-3中:IGBT單管模塊中的IGBT單管10的輸入端是所述負(fù)極性脈沖充電開(kāi)關(guān)2-3的輸入端，IGBT單管模塊的IGBT單管10的輸出端是所述負(fù)極性脈沖充電開(kāi)關(guān)2-3的輸出端。
[0047]所述負(fù)極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-4中:IGBT單管模塊中的IGBT單管10的輸入端是所述負(fù)極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-4的輸入端，IGBT單管模塊中的IGBT單管10的輸出端是所述負(fù)極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-4的輸出端。
[0048]所述充電電阻R2的一端與雙極性高壓直流模塊1-3的負(fù)極性輸出端連接以獲取充電電源，充電電阻R2的另一端與負(fù)極性脈沖充電開(kāi)關(guān)2-3的輸入端連接。所述負(fù)極性脈沖充電開(kāi)關(guān)2-3的輸出端與負(fù)極性脈沖回路電容器C2的一端連接，所述負(fù)極性脈沖回路電容器C2的另一端則與大地連接。所述負(fù)極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-4的輸入端與前述負(fù)極性脈沖充電開(kāi)關(guān)2-3的輸出端連接。
[0049]所述直流陡脈沖疊加電路3包括電阻I R3、電阻II R4和耦合電容C。所述電阻I R3包括A、B兩端，電阻II R4包括C、D兩端，耦合電容C包括E、F兩端。
[0050]所述電阻I R3的A端接收來(lái)自高壓直流模塊1-2輸出的不高于+20kV的高壓直流電。電阻I R3的B端與耦合電容C的E端連接，所述耦合電容C的F端、所述正極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-2的輸出端和負(fù)極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-4的輸出端連接在一起。所述電阻II R4的C端與電阻I R3的B端連接，所述電阻II R4的D端與負(fù)載6的一極連接，所述負(fù)載6的另一極接地。由于負(fù)載6 (—般為凈油室，相較于R3、R4阻值很大)，前述電源系統(tǒng)I中高壓直流模塊1-2輸出高壓直流將會(huì)施加到負(fù)載6上，再通過(guò)前述耦合電容C將前述雙極性高壓脈沖形成系統(tǒng)2中正極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-2和負(fù)極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-4輸出的雙極性陡脈沖耦合到負(fù)載6上，從而在負(fù)載6上得到直流陡脈沖復(fù)合電壓，從而在負(fù)載6 (—般為帶正、負(fù)極板的凈油室)的正、負(fù)極板間的凈油腔內(nèi)產(chǎn)生直流陡脈沖復(fù)合電場(chǎng)。
[0051]所述信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)4包括電/光轉(zhuǎn)換器Jl和電/光轉(zhuǎn)換器J2。所述電/光轉(zhuǎn)換器Jl得電所輸出的光信號(hào)通過(guò)光纖傳遞給所述正極性脈沖充電開(kāi)關(guān)2-1中的光/電轉(zhuǎn)換器8和負(fù)極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-4中的所述光/電轉(zhuǎn)換器8。所述正極性脈沖充電開(kāi)關(guān)2-1中的光/電轉(zhuǎn)換器8和負(fù)極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-4中的所述光/電轉(zhuǎn)換器8輸出的電信號(hào)傳遞給各自相連的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器9以產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制IGBT單管10的開(kāi)通/關(guān)斷。所述電/光轉(zhuǎn)換器J2得電所輸出的光信號(hào)通過(guò)光纖傳遞給所述正極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-2中的光/電轉(zhuǎn)換器8和負(fù)極性脈沖充電開(kāi)關(guān)2-3中的所述光/電轉(zhuǎn)換器8。所述正極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-2中的光/電轉(zhuǎn)換器8和負(fù)極性脈沖充電開(kāi)關(guān)2-3中的所述光/電轉(zhuǎn)換器8輸出的電信號(hào)傳遞給各自相連的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器9以產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制IGBT單管10的開(kāi)通/關(guān)斷。
[0052]所述的同步觸發(fā)模塊5包括定時(shí)器芯片、外接電阻R5、外接電阻R6、外接電容C、反相器。所述定時(shí)器芯片為市購(gòu)的NE555芯片，由開(kāi)關(guān)電源15V輸出端對(duì)其供電。所述定時(shí)器芯片外接固定電阻R5阻值為Ik Ω，可調(diào)電阻R6阻值為470k Ω。可調(diào)電阻R6調(diào)節(jié)至15k Ω時(shí)，雙極性高壓脈沖形成系統(tǒng)2中正極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-2和負(fù)極性脈沖放電開(kāi)關(guān)
2-4輸出的雙極性陡脈沖重復(fù)頻率為46Hz，也即最終在負(fù)載6 (—般為帶正、負(fù)極板的凈油室)的凈油室內(nèi)產(chǎn)生直流陡脈沖復(fù)合電場(chǎng)的重復(fù)頻率為46Hz。所述的外接電容C為容值為IOuF的貼片電容。所述反相器為市購(gòu)元件，型號(hào)為CD4068。所述定時(shí)器芯片輸出端一分為二:①一路信號(hào)接信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)4中電/光轉(zhuǎn)換器J1，②另一路經(jīng)過(guò)反相器后接信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)4中電/光轉(zhuǎn)換器J2。因此，信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)4中電/光轉(zhuǎn)換器Jl和電/光轉(zhuǎn)換器J2中信號(hào)工作時(shí)序剛好相反。
[0053]因此，當(dāng)同步觸發(fā)模塊5發(fā)出正極性脈沖回路電容器Cl充電而負(fù)極性脈沖回路電容器C2放電信號(hào)時(shí):①一路信號(hào)經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)4中電/光轉(zhuǎn)換器Jl傳至正極性脈沖充電開(kāi)關(guān)2-1和負(fù)極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-4中IGBT單管模塊的光/電轉(zhuǎn)換器8，使得開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器9輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)使IGBT單管10開(kāi)通(即正極性脈沖充電開(kāi)關(guān)2-1和負(fù)極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-4均開(kāi)通)。前述電源系統(tǒng)I中雙極性高壓直流模塊1-3正極性輸出端通過(guò)正極性脈沖充電開(kāi)關(guān)2-1對(duì)正極性脈沖回路電容器Cl充電；同時(shí)，負(fù)極性脈沖回路電容器C2通過(guò)負(fù)極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-4對(duì)直流陡脈沖疊加電路3放電。②另一路信號(hào)經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)4中電/光轉(zhuǎn)換器J2傳至正極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-2和負(fù)極性脈沖充電開(kāi)關(guān)2-3中IGBT單管模塊的光/電轉(zhuǎn)換器8，使得開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器9輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)使IGBT單管10關(guān)斷(即正極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-2和負(fù)極性脈沖充電開(kāi)關(guān)2-3均關(guān)斷)。斷開(kāi)正極性脈沖回路電容器Cl與直流陡脈沖疊加電路3的連接，同時(shí)，斷開(kāi)負(fù)極性脈沖回路電容器C2與前述電源系統(tǒng)I中雙極性高壓直流模塊1-3負(fù)極性輸出端的連接。相反地，當(dāng)同步觸發(fā)模塊5發(fā)出正極性脈沖回路電容器Cl放電而負(fù)極性脈沖回路電容器C2充電信號(hào)時(shí):①一路信號(hào)經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)4中電/光轉(zhuǎn)換器Jl傳至正極性脈沖充電開(kāi)關(guān)2-1和負(fù)極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-4中IGBT單管模塊的光/電轉(zhuǎn)換器8，使得開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器9輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)使IGBT單管10關(guān)斷(即正極性脈沖充電開(kāi)關(guān)2-1和負(fù)極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-4均關(guān)斷)。斷開(kāi)正極性脈沖回路電容器Cl與前述電源系統(tǒng)I中雙極性高壓直流模塊1-3正極性輸出端的連接；同時(shí)，斷開(kāi)負(fù)極性脈沖回路電容器C2與直流陡脈沖疊加電路3的連接。②另一路信號(hào)經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)4中電/光轉(zhuǎn)換器J2傳至正極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-2和負(fù)極性脈沖充電開(kāi)關(guān)2-3中IGBT單管模塊的光/電轉(zhuǎn)換器8，使得開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器9輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)使IGBT單管10開(kāi)通(正極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-2和負(fù)極性脈沖充電開(kāi)關(guān)2-3均開(kāi)通)。正極性脈沖回路電容器Cl通過(guò)正極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-2對(duì)直流陡脈沖疊加電路3放電；同時(shí)，負(fù)極性脈沖回路電容器C2通過(guò)負(fù)極性脈沖充電開(kāi)關(guān)2-3與前述電源系統(tǒng)I中雙極性高壓直流模塊1-3負(fù)極性輸出端連接，用以獲取充電電源。這樣，正極性脈沖回路電容器Cl充電和負(fù)極性脈沖回路電容器C2交替充、放電，形成最終的正、負(fù)雙極性脈沖。
[0054]所述6包括容納老化變壓器油的腔體，所述腔體內(nèi)具有兩塊浸入老化變壓器油的極板，所述電阻II R4的D端與其中一塊極板連接，另一塊極板接地。
[0055]實(shí)施例2:
[0056]如圖1?3所示，一種基于IGBT串聯(lián)的高壓脈沖疊加直流電場(chǎng)發(fā)生器，包括電源系統(tǒng)1、雙極性高壓脈沖形成系統(tǒng)2，直流陡脈沖疊加電路3，信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)4，同步觸發(fā)模塊5和負(fù)載6，以及若干IGBT單管模塊。
[0057]所述電源系統(tǒng)I包括市電電源1-1，以及由所述市電電源1-1供電的高壓直流模塊1-2、雙極性高壓直流模塊1-3和開(kāi)關(guān)電源1-4。所述高壓直流模塊為輸出DCO?20000V可調(diào)，輸出電流為1mA，具有限壓保護(hù)功能；所述雙極性高壓直流模塊1-3產(chǎn)生并通過(guò)正極性輸出端輸出一路不高于+12kV的高壓直流電，同時(shí)，產(chǎn)生并通過(guò)負(fù)極性輸出端輸出一路不高于-12kV的高壓直流電，所述正極性輸出端和負(fù)極性輸出端輸出的電壓絕對(duì)值相等，前述高壓直流模塊和雙極性高壓直流模塊為整合在一起的市購(gòu)模塊。所述開(kāi)關(guān)電源1-4為將220V交流電轉(zhuǎn)換為15V直流電后，通過(guò)導(dǎo)線與雙極性高壓脈沖形成系統(tǒng)2、信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)4和同步觸發(fā)模塊5連接，用以為上述幾部分提供電源。
[0058]每一個(gè)所述IGBT單管模塊包括一個(gè)IGBT單管10、DC — DC模塊7、光/電轉(zhuǎn)換器
8、開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器9和柵極保護(hù)電路11，所述DC - DC模塊7接收電源系統(tǒng)I中開(kāi)關(guān)電源1_4輸入的直流電，所述DC - DC模塊的輸出端向所述開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器9和光/電轉(zhuǎn)換器8的電源端供電；所述光/電轉(zhuǎn)換器8接收到光信號(hào)時(shí)，輸出控制信號(hào)到開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器9的控制端；所述開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器9接收到控制信號(hào)時(shí)，輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)到IGBT單管10的柵極；所述柵極保護(hù)電路11輸入端通過(guò)電路接線與IGBT單管10的柵極連接，所述柵極保護(hù)電路11輸出端通過(guò)電路接線與IGBT單管10的輸出端(本文中將IGBT單管10的管腳C稱作IGBT單管10的輸入端，IGBT單管10的管腳E稱作IGBT單管10的輸出端，余者類(lèi)同)連接。
[0059]所述雙極性高壓脈沖形成系統(tǒng)2包括充電電阻Rl、正極性脈沖充電開(kāi)關(guān)2-1、正極性脈沖回路電容器Cl和正極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-2。
[0060]所述正極性脈沖充電開(kāi)關(guān)2-1包括3個(gè)串聯(lián)的IGBT單管模塊，所述正極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-2包括3個(gè)串聯(lián)的IGBT單管模塊。所述3個(gè)IGBT單管模塊的串聯(lián)是指:將第I個(gè)IGBT單管模塊中的IGBT單管10的輸出端與第2個(gè)IGBT單管模塊中的IGBT單管10的輸入端連接；第2個(gè)IGBT單管模塊中的IGBT單管10的輸出端又與第3個(gè)IGBT單管模塊中的IGBT單管10的輸入端連接。[0061]所述正極性脈沖充電開(kāi)關(guān)2-1中:第I個(gè)IGBT單管模塊中的IGBT單管10的輸入端是所述正極性脈沖充電開(kāi)關(guān)2-1的輸入端，第3個(gè)IGBT單管模塊的IGBT單管10的輸出端是所述正極性脈沖充電開(kāi)關(guān)2-1的輸出端；
[0062]所述正極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-2中:第I個(gè)IGBT單管模塊中的IGBT單管10的輸入端是所述正極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-2的輸入端，第3個(gè)IGBT單管模塊中的IGBT單管10的輸出端是所述正極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-2的輸出端；
[0063]由于采用3個(gè)IGBT單管模塊串聯(lián)(即N蘭2時(shí))，因此每個(gè)IGBT單管模塊的IGBT單管10的輸入端、輸出端需要分別與動(dòng)/靜態(tài)均壓電路12輸入端、輸出端連接(即并聯(lián)均壓)，以此避免3個(gè)IGBT單管模塊的IGBT單管10串聯(lián)連接時(shí)各個(gè)IGBT單管模塊的IGBT單管10之間由于分壓不均引起IGBT單管10損壞；
[0064]所述充電電阻Rl的一端與雙極性高壓直流模塊1-3的正極性輸出端連接以獲取充電電源，充電電阻Rl的另一端與正極性脈沖充電開(kāi)關(guān)2-1的輸入端連接。所述正極性脈沖充電開(kāi)關(guān)2-1輸出端與正極性脈沖回路電容器Cl的一端連接，所述正極性脈沖回路電容器Cl的另一端則與大地連接。所述正極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-2的輸入端與所述正極性脈沖充電開(kāi)關(guān)2-1的輸出端連接。
[0065]所述雙極性高壓脈沖形成系統(tǒng)2還包括充電電阻R2、負(fù)極性脈沖充電開(kāi)關(guān)2-3、負(fù)極性脈沖回路電容器C2和負(fù)極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-4。所述負(fù)極性脈沖充電開(kāi)關(guān)2-3、負(fù)極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-4中均存在3個(gè)串聯(lián)的IGBT單管模塊，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)、接線方式與前述正極性脈沖充電開(kāi)關(guān)2-1、正極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-2相同。
[0066]所述充電電阻R2的一端與雙極性高壓直流模塊1-3的負(fù)極性輸出端連接以獲取充電電源，充電電阻R2的另一端與負(fù)極性脈沖充電開(kāi)關(guān)2-3輸入端連接。所述負(fù)極性脈沖充電開(kāi)關(guān)2-3的輸出端與負(fù)極性脈沖回路電容器C2的一端連接，所述負(fù)極性脈沖回路電容器C2的另一端則與大地連接。所述負(fù)極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-4的輸入端與所述負(fù)極性脈沖充電開(kāi)關(guān)2-3的輸出端連接。
[0067]所述直流陡脈沖疊加電路3包括電阻I R3、電阻II R4和耦合電容C。所述電阻I R3包括A、B兩端，電阻II R4包括C、D兩端，耦合電容C包括E、F兩端。
[0068]所述電阻I R3的A端接收來(lái)自高壓直流模塊1-2輸出的不高于+20kV的高壓直流電。電阻I R3的B端與耦合電容C的E端連接，所述耦合電容C的F端通過(guò)導(dǎo)線與所述正極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-2的輸出端和負(fù)極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-4的輸出端連接在一起；所述電阻II R4的C端與電阻I R3的B端連接，所述電阻II R4的D端與負(fù)載6的一極連接，所述負(fù)載6的另一極接地。由于負(fù)載6 (—般為凈油室，相較于R3、R4阻值很大)，前述電源系統(tǒng)I中高壓直流模塊1-2輸出高壓直流將會(huì)施加到負(fù)載6上，再通過(guò)前述耦合電容C將前述雙極性高壓脈沖形成系統(tǒng)2中正極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-2和負(fù)極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-4輸出的雙極性陡脈沖耦合到負(fù)載6上，從而在負(fù)載6上得到直流陡脈沖復(fù)合電壓，從而負(fù)載6(一般為帶正、負(fù)極板的凈油室)的正、負(fù)極板間的凈油腔內(nèi)產(chǎn)生直流陡脈沖復(fù)合電場(chǎng)。
[0069]所述信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)4包括電/光轉(zhuǎn)換器Jl和電/光轉(zhuǎn)換器J2。所述電/光轉(zhuǎn)換器Jl得電所輸出的光信號(hào)通過(guò)光纖傳遞給所述正極性脈沖充電開(kāi)關(guān)2-1中的IGBT單管模塊串聯(lián)組的3個(gè)IGBT單管模塊的光/電轉(zhuǎn)換器8和負(fù)極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-4中的IGBT單管模塊串聯(lián)組的3個(gè)IGBT單管模塊的所述光/電轉(zhuǎn)換器8。所述正極性脈沖充電開(kāi)關(guān)2-1中的IGBT單管模塊串聯(lián)組的3個(gè)IGBT單管模塊的光/電轉(zhuǎn)換器8和負(fù)極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-4中的IGBT單管模塊串聯(lián)組的3個(gè)IGBT單管模塊的光/電轉(zhuǎn)換器8輸出的電信號(hào)傳遞給各自相連的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器9以產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制IGBT單管模塊串聯(lián)組的3個(gè)IGBT單管模塊的IGBT單管10的開(kāi)通/關(guān)斷。所述電/光轉(zhuǎn)換器J2得電所輸出的光信號(hào)通過(guò)光纖傳遞給所述正極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-2中的IGBT單管模塊串聯(lián)組的3個(gè)IGBT單管模塊的光/電轉(zhuǎn)換器8和負(fù)極性脈沖充電開(kāi)關(guān)2-3中的IGBT單管模塊串聯(lián)組的3個(gè)IGBT單管模塊的所述光/電轉(zhuǎn)換器8。所述正極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-2中的IGBT單管模塊串聯(lián)組的3個(gè)IGBT單管模塊的光/電轉(zhuǎn)換器8和負(fù)極性脈沖充電開(kāi)關(guān)2-3中的IGBT單管模塊串聯(lián)組的3個(gè)IGBT單管模塊的光/電轉(zhuǎn)換器8輸出的電信號(hào)傳遞給各自相連的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器9以產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制IGBT單管模塊串聯(lián)組的3個(gè)IGBT單管模塊的IGBT單管10的關(guān)斷/開(kāi)通。
[0070]所述的同步觸發(fā)模塊5包括定時(shí)器芯片、外接電阻R5、外接電阻R6、外接電容C、反相器。所述定時(shí)器芯片為市購(gòu)的NE555芯片，由開(kāi)關(guān)電源15V輸出端對(duì)其供電。所述定時(shí)器芯片外接固定電阻R5阻值為lkQ，可調(diào)電阻R6阻值為470k Ω。可調(diào)電阻R6調(diào)節(jié)至15k Ω時(shí)，雙極性高壓脈沖形成系統(tǒng)2中正極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-2和負(fù)極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-4輸出的雙極性陡脈沖重復(fù)頻率為46Hz，也即最終在負(fù)載6 (—般為帶正、負(fù)極板的凈油室)的凈油室內(nèi)產(chǎn)生直流陡脈沖復(fù)合電場(chǎng)的重復(fù)頻率為46Hz。所述的外接電容為容值為IOuF的貼片電容。所述反相器為市購(gòu)元件，型號(hào)為CD4068。所述定時(shí)器芯片輸出端一分為二:①一路信號(hào)接信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)4中電/光轉(zhuǎn)換器Jl，②另一路經(jīng)過(guò)反相器后接信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)4中電/光轉(zhuǎn)換器J2 ;因此信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)4中電/光轉(zhuǎn)換器Jl和電/光轉(zhuǎn)換器J2中信號(hào)工作時(shí)序剛好相反。
[0071]因此，當(dāng)同步觸發(fā)模塊5發(fā)出正極性脈沖回路電容器Cl充電而負(fù)極性脈沖回路電容器C2放電信號(hào)時(shí):①一路信號(hào)經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)4中電/光轉(zhuǎn)換器Jl傳至正極性脈沖充電開(kāi)關(guān)2-1中IGBT單管模塊串聯(lián)組的3個(gè)IGBT單管模塊的光/電轉(zhuǎn)換器8和負(fù)極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-4中IGBT單管模塊串聯(lián)組的3個(gè)IGBT單管模塊的光/電轉(zhuǎn)換器8，使得開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器9輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)使IGBT單管模塊串聯(lián)組的3個(gè)IGBT單管模塊的IGBT單管10開(kāi)通(SP正極性脈沖充電開(kāi)關(guān)2-1和負(fù)極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-4均開(kāi)通)。前述電源系統(tǒng)I中雙極性高壓直流模塊1-3通過(guò)正極性脈沖充電開(kāi)關(guān)2-1對(duì)正極性脈沖回路電容器Cl充電；同時(shí)，負(fù)極性脈沖回路電容器C2通過(guò)負(fù)極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-4對(duì)直流陡脈沖疊加電路3放電。②另一路信號(hào)經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)4中電/光轉(zhuǎn)換器J2傳至正極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-2中IGBT單管模塊串聯(lián)組的3個(gè)IGBT單管模塊的光/電轉(zhuǎn)換器8和負(fù)極性脈沖充電開(kāi)關(guān)2-3中IGBT單管模塊串聯(lián)組的3個(gè)IGBT單管模塊的光/電轉(zhuǎn)換器8，使得開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器9輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)使IGBT單管模塊串聯(lián)組的3個(gè)IGBT單管模塊的IGBT單管10關(guān)斷(即正極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-2和負(fù)極性脈沖充電開(kāi)關(guān)2-3均關(guān)斷)。斷開(kāi)正極性脈沖回路電容器Cl與直流陡脈沖疊加電路3的連接；同時(shí)，斷開(kāi)負(fù)極性脈沖回路電容器C2與前述電源系統(tǒng)I中雙極性高壓直流模塊1-3負(fù)極性輸出端的連接。相反地，當(dāng)同步觸發(fā)模塊5發(fā)出正極性脈沖回路電容器Cl放電而負(fù)極性脈沖回路電容器C2充電信號(hào)時(shí):①一路信號(hào)經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)4中電/光轉(zhuǎn)換器Jl傳至正極性脈沖充電開(kāi)關(guān)2-1中IGBT單管模塊串聯(lián)組的3個(gè)IGBT單管模塊的光/電轉(zhuǎn)換器8和負(fù)極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-4中IGBT單管模塊串聯(lián)組的3個(gè)IGBT單管模塊的光/電轉(zhuǎn)換器8，使得開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器9輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)使IGBT單管模塊串聯(lián)組的3個(gè)IGBT單管模塊的IGBT單管10關(guān)斷(即正極性脈沖充電開(kāi)關(guān)2-1和負(fù)極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-4均關(guān)斷)。斷開(kāi)正極性脈沖回路電容器Cl與前述電源系統(tǒng)I中雙極性高壓直流模塊1-3正極性輸出端的連接；同時(shí)，斷開(kāi)負(fù)極性脈沖回路電容器C2與直流陡脈沖疊加電路3的連接。②另一路信號(hào)經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)4中電/光轉(zhuǎn)換器J2傳至正極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-2中IGBT單管模塊串聯(lián)組的3個(gè)IGBT單管模塊的光/電轉(zhuǎn)換器8和負(fù)極性脈沖充電開(kāi)關(guān)2-3中IGBT單管模塊串聯(lián)組的3個(gè)IGBT單管模塊的光/電轉(zhuǎn)換器8，使得開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器9輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)使IGBT單管模塊串聯(lián)組的3個(gè)IGBT單管模塊的IGBT單管10開(kāi)通(正極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-2和負(fù)極性脈沖充電開(kāi)關(guān)2-3均開(kāi)通)。正極性脈沖回路電容器Cl通過(guò)正極性脈沖放電開(kāi)關(guān)2-2對(duì)直流陡脈沖疊加電路3放電；同時(shí)，負(fù)極性脈沖回路電容器C2通過(guò)負(fù)極性脈沖充電開(kāi)關(guān)2-3與前述電源系統(tǒng)I中雙極性高壓直流模塊1-3負(fù)極性輸出端的連接，用以獲取充電電源。這樣，正極性脈沖回路電容器Cl充電和負(fù)極性脈沖回路電容器C2交替充、放電，形成最終的正、負(fù)雙極性脈沖。
[0072]所述6包括容納老化變壓器油的腔體，所述腔體內(nèi)具有兩塊浸入老化變壓器油的極板，所述電阻II R4的D端與其中一塊極板連接，另一塊極板接地。
[0073]采用上述實(shí)施例2，將在負(fù)載6輸入端得到土 IOkV (雙極性陡脈沖)+20kV (直流)復(fù)合電壓，所述的±10kv具體技術(shù)參數(shù)如下:上升沿200?400ns，幅值±10kV (雙極性)，脈沖寬度IOus?Ims,頻率0.2?46Hz。
[0074]實(shí)施例3
[0075]本實(shí)施例公開(kāi)一種基于高壓脈沖疊加直流電場(chǎng)發(fā)生技術(shù)的變壓器油凈化器，所述負(fù)載6包括容納老化變壓器油的腔體，所述腔體內(nèi)具有兩塊浸入老化變壓器油的極板，所述電阻II R4的D端與其中一塊極板連接，另一塊極板接地。采用實(shí)施例2所得± IOkV(雙極性陡脈沖)+20kV (直流)復(fù)合電壓輸入負(fù)載6，將在前述負(fù)載6正、負(fù)極板間的腔體中產(chǎn)生直流陡脈沖復(fù)合電場(chǎng)。直流電場(chǎng)處理劣化變壓器油中一般雜質(zhì)顆粒的同時(shí)，由于雙極性陡脈沖電場(chǎng)作用而脫離油分子的膠體雜質(zhì)顆粒帶電之后也將在直流電場(chǎng)作用下向兩側(cè)極板運(yùn)動(dòng)。這樣，在凈化一般雜質(zhì)顆粒的同時(shí)可以顯著提高對(duì)劣化變壓器油膠體雜質(zhì)微粒的凈化效果，具體表現(xiàn)在可以改善劣化變壓器油介電常數(shù)、介質(zhì)損耗、酸值、擊穿電壓、界面張力、水分含量等，經(jīng)處理后的劣化變壓器油可以部分參數(shù)達(dá)到變壓器油運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于高壓脈沖疊加直流電場(chǎng)發(fā)生技術(shù)的變壓器油凈化器，其特征在于:包括電源系統(tǒng)(I)、雙極性高壓脈沖形成系統(tǒng)(2)，直流陡脈沖疊加電路(3)，信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(4)，同步觸發(fā)模塊(5)和負(fù)載(6)，以及若干IGBT單管模塊； 所述電源系統(tǒng)(I)包括市電電源(1-1)，以及由所述市電電源(1-1)供電的高壓直流模塊(1-2)、雙極性高壓直流模塊(1-3)和開(kāi)關(guān)電源(1-4);所述高壓直流模塊(1-2)產(chǎn)生并輸出不高于+20kV的高壓直流電；所述雙極性高壓直流模塊(1-3)產(chǎn)生并通過(guò)正極性輸出端輸出一路不高于+12kV的高壓直流電，同時(shí)，產(chǎn)生并通過(guò)負(fù)極性輸出端輸出一路不高于-12kV的高壓直流電，所述正極性輸出端和負(fù)極性輸出端輸出的電壓絕對(duì)值相等；所述開(kāi)關(guān)電源(1-4)產(chǎn)生并輸出15V的直流電； 每一個(gè)所述IGBT單管模塊包括一個(gè)IGBT單管(10)、DC — DC模塊(7)、光/電轉(zhuǎn)換器(8)、開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器(9)和柵極保護(hù)電路(11)，所述DC —DC模塊(7)接收電源系統(tǒng)(I)中開(kāi)關(guān)電源(1-4)輸入的直流電，所述DC —DC模塊(7)的輸出端向所述開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器(9)和光/電轉(zhuǎn)換器(8)的電源端供電；所述光/電轉(zhuǎn)換器(8)接收到光信號(hào)時(shí)，輸出控制信號(hào)到開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器(9)的控制端；所述開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器(9)接收到控制信號(hào)時(shí)，輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)到IGBT單管(10)的柵極；所述柵極保護(hù)電路(11)輸入端通過(guò)電路接線與IGBT單管(10)的柵極連接，所述柵極保護(hù)電路(11)輸出端通過(guò)電路接線與IGBT單管(10)的輸出端連接； 所述雙極性高壓脈沖形成系統(tǒng)(2)包括充電電阻(R1)、正極性脈沖充電開(kāi)關(guān)(2-1)、正極性脈沖回路電容器(Cl)和正極性脈沖放電開(kāi)關(guān)(2-2);所述正極性脈沖充電開(kāi)關(guān)(2-1)包括N個(gè)串聯(lián)的IGBT 單管模塊，所述正極性脈沖放電開(kāi)關(guān)(2-2)包括N個(gè)串聯(lián)的IGBT單管模塊，N為正整數(shù)； 所述正極性脈沖充電開(kāi)關(guān)(2-1)中:第一個(gè)IGBT單管模塊中的IGBT單管(10)的輸入端是所述正極性脈沖充電開(kāi)關(guān)(2-1)的輸入端，第N個(gè)IGBT單管模塊的IGBT單管(10)的輸出端是所述正極性脈沖充電開(kāi)關(guān)(2-1)的輸出端； 所述正極性脈沖放電開(kāi)關(guān)(2-2)中:第一個(gè)IGBT單管模塊中的IGBT單管(10)的輸入端是所述正極性脈沖放電開(kāi)關(guān)(2-2)的輸入端，第N個(gè)IGBT單管模塊中的IGBT單管(10)的輸出端是所述正極性脈沖放電開(kāi)關(guān)(2-2)的輸出端； 所述充電電阻(Rl)的一端與雙極性高壓直流模塊(1-3)的正極性輸出端連接以獲取充電電源，充電電阻(Rl)的另一端與正極性脈沖充電開(kāi)關(guān)(2-1)的輸入端連接；所述正極性脈沖充電開(kāi)關(guān)(2-1)的輸出端與正極性脈沖回路電容器(Cl)的一端連接，所述正極性脈沖回路電容器(Cl)的另一端則與大地連接；所述正極性脈沖放電開(kāi)關(guān)(2-2)的輸入端與所述正極性脈沖充電開(kāi)關(guān)(2-1)的輸出端連接； 所述雙極性高壓脈沖形成系統(tǒng)(2)還包括充電電阻(R2)、負(fù)極性脈沖充電開(kāi)關(guān)(2-3)、負(fù)極性脈沖回路電容器(C2)和負(fù)極性脈沖放電開(kāi)關(guān)(2-4);所述負(fù)極性脈沖充電開(kāi)關(guān)(2-3)包括N個(gè)串聯(lián)的IGBT單管模塊，負(fù)極性脈沖放電開(kāi)關(guān)(2-4)包括N個(gè)串聯(lián)的IGBT單管模塊，N為正整數(shù)； 所述負(fù)極性脈沖充電開(kāi)關(guān)(2-3)中:第一個(gè)IGBT單管模塊中的IGBT單管(10)的輸入端是所述負(fù)極性脈沖充電開(kāi)關(guān)(2-3)的輸入端，第N個(gè)IGBT單管模塊的IGBT單管(10)的輸出端是所述負(fù)極性脈沖充電開(kāi)關(guān)(2-3)的輸出端； 所述負(fù)極性脈沖放電開(kāi)關(guān)(2-4)中:第一個(gè)IGBT單管模塊中的IGBT單管(10)的輸入端是所述負(fù)極性脈沖放電開(kāi)關(guān)(2-4)的輸入端，第N個(gè)IGBT單管模塊中的IGBT單管(10)的輸出端是所述負(fù)極性脈沖放電開(kāi)關(guān)(2-4)的輸出端； 所述充電電阻(R2)的一端與雙極性高壓直流模塊(1-3)的負(fù)極性輸出端連接以獲取充電電源，充電電阻(R2)的另一端與負(fù)極性脈沖充電開(kāi)關(guān)(2-3)的輸入端連接；所述負(fù)極性脈沖充電開(kāi)關(guān)(2-3)的輸出端與負(fù)極性脈沖回路電容器(C2)的一端連接，所述負(fù)極性脈沖回路電容器(C2)的另一端則與大地連接；所述負(fù)極性脈沖放電開(kāi)關(guān)(2-4)的輸入端與所述負(fù)極性脈沖充電開(kāi)關(guān)(2-3)的輸出端連接； 所述直流陡脈沖疊加電路(3)包括電阻I (R3)、電阻II (R4)和耦合電容(C);所述電阻I(R3)包括A、B兩端，電阻II (R4)包括C、D兩端，耦合電容(C)包括E、F兩端； 所述電阻I (R3)的A端接收來(lái)自高壓直流模塊(1-2)輸出的不高于+20kV的高壓直流電；電阻I (R3)的B端與耦合電容(C)的E端連接，所述耦合電容(C)的F端與所述正極性脈沖放電開(kāi)關(guān)(2-2)輸出端和負(fù)極性脈沖放電開(kāi)關(guān)(2-4)的輸出端連接在一起；所述電阻II(R4)的C端與電阻I (R3)的B端連接，所述電阻II (R4)的D端與負(fù)載(6)的一極連接，所述負(fù)載(6)的另一極接地； 所述信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(4)包括電/光轉(zhuǎn)換器；所述電/光轉(zhuǎn)換器得電時(shí)輸出的光信號(hào)通過(guò)光纖傳遞給所有IGBT單管模塊的光/電轉(zhuǎn)換器(8);所述IGBT單管模塊的光/電轉(zhuǎn)換器(8)接收到光信號(hào)后，向開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器(9)輸出電信號(hào)，使得開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器(9)向IGBT單管(10)傳遞驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制IGBT單管模塊的IGBT單管(10)的通/斷； 所述負(fù)載(6)包括容納老化變壓器油的腔體，所述腔體內(nèi)具有兩塊浸入老化變壓器油的極板，所述電阻II (R4)的D端與其中一塊極板連接，另一塊極板接地。
【文檔編號(hào)】H02M9/04GK203562978SQ201320666567
【公開(kāi)日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月28日
【發(fā)明者】米彥, 姚陳果, 李成祥, 周龍翔, 張晏源, 廖瑞金, 李劍 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)