串級直流高壓發生器

根據IEC和國家標準規定，電力電纜、電力電容器等容性試品常以直流耐壓作為絕緣檢測手段，而且試驗應以一定的升壓速度施加電壓，並持續、穩定地維持試驗電壓，在試驗持續時間為60S以下時，允許偏差為±1%，超過60s時為±3%。而在直流耐壓試驗中，試品表現為非線性電阻特性，試品上的電流可能會有較大幅度的變化，所以如何穩壓於要求的允許偏差內，對於正確進行試驗至關重要。國內的直流高壓試驗電源，大部分採用調壓器進行升壓與穩壓控制，這是一種開環調節系統，其調節精度低，試驗人員的勞動強度大，而且很難詳細、準確地記錄試驗數據。此外在絕緣污穢試驗中，試品更表現為強烈的非線性，如何正確得到污閃電壓也是一個重要的、需要解決的問題。以微型計算機為控制器的晶閘管反饋控制的直流高壓電源有可能較好地解決此問題 ^[1]  。

以MCS-8098單片機為核心，進行了必要的系統擴展，構成了以晶閘管調壓的串級直流高壓發生器，它可以實現以下功能：

(1)使直流電壓上升速率在0.5-9.9kV/s之間，以0.1kV/s間隔調節；穩壓精度不低於1%；

(2)直流輸出電壓用四位LED實時顯示，電壓範圍為0-600kV；

(3)試品泄漏電流以四位LED實時顯示，範圍為0-800μA；

(4)自動判斷過壓或擊穿情況，並打印相應的電壓值和電流值。

採用雙晶閘管反向並聯與升壓變壓器原邊相串聯，通過控制晶閘管的觸發角，達到調節變壓器原邊繞組電壓的目的。採用這種方法，可以使變壓器的二次整流裝置避免採用晶閘管，只需用硅整流管，從而簡化了主電路和觸發電路的結構。

為了避免升壓變壓器的原邊電壓存在直流分量，從而防止變壓器鐵芯的飽和，兩個晶閘管在一個電源週期內，應分別在交流正負半波觸發，而且觸發時間間隔為半個電源週期。微機通過由定時器定時的數字化移相觸發器控制晶閘管的導通角，採用光電藕合器隔離的觸發電路。BG1工作於開關狀態。當微機接到同步信號後，便進入中斷服務子程序，經過程序計算得到觸發角，利用8098的高速輸出口，產生一個延時脈衝，通過反向器，驅動觸發電路觸發晶閘管導通。

主要用於高壓電機線棒的耐壓和放電試驗，幾十萬伏的高電壓形成很強的電暈，擊穿時，強烈的電磁場干擾及地電位浮動，都會引起計算機工作不正常。為此，要採取一定的措施來解決計算機的抗干擾問題。

1.信號採集元件採用光電隔離技術，以隔離採樣電路與微機的聯繫；

2.使用屏蔽機箱和屏蔽電纜，屏蔽妥善接地；

3.電路設計中，數字地和模擬地分開走線，一點聯結；

4.採用浮地方式供電，隔離變壓器進行地電位的隔離。

1.電壓反饋晶閘管調壓高壓直流電源可實現以給定速率自動升壓、給定電壓下穩壓的要求，實測的穩壓精度不低於1%。

2.採用8098單片機作為控制器，在擴展接口的基礎上，可實現電壓與電流的採集與處理，並以數字形式顯示，此外還可以給出過電壓及擊穿指示，並打印試驗結果。

3.採用計算機仿真技術，可以大大減少試驗調試時間及成本，可用於類似裝置的研製 ^[2]  。