串聯諧振試驗裝置工作原理及系統配置

三、工作原理及系統配置

3．1工作原理

圖一、變頻串聯諧振試驗成套裝置原理簡圖

VF：變頻控制器           T1：勵磁變壓器

L1、L2：高壓電抗器       C1、C2：高壓分壓器高、低壓臂

Cx：試品

高壓電抗器L1、L2可并、可串接使用，以保證回路在適當的頻率下諧振。通過變頻控制器VF提供電源，試驗電壓由勵磁變壓器T1經過初步升壓后，使高電壓加在高壓電抗器L和試品Cx上，通過改變變頻控器的輸出頻率，使回路處于串聯諧振狀態；調節變頻電源的輸出電壓幅度值，使試品上的高壓達到合適的電壓值。

回路的諧振頻率取決于與被試品串聯的電抗器的電感L和試品的電容Cx，諧振頻率f=1/（2π√LCx  ）。

3．2系統配置

3．2．1變頻控制器

變頻控制器從結構上分為兩大類：20kW及以上為控制臺式，20kW以下為便攜箱式；它是由控制器和濾波器組成。在系統中變頻控制器的主要作用是把幅值和頻率固定的工頻380V或220V的正弦交流電轉變成為幅值和頻率可調的正弦波，并為整套設備提供電源。

   變頻控制器具有IGBT保護、過流保護、過壓保護、放電保護、進線保護等可靠的保護功能，保證試驗人員和試品的安全。

   IGBT保護：當IGBT電流過大或過熱時，CPU將停止工作，直到系統恢復正常。

   過壓保護：是指當試驗電壓超過人為整定的保護電壓（保護電壓可根據不同試驗電壓需要任意設定）時，控制器自動跳閘，CPU停止工作，并提示系統發生過壓保護。

   過流保護：是當CPU檢測到母線工作電流超過IGBT工作電流或IGBT溫度過高時，CPU會發生過流保護信號，裝置停止工作，并通過液晶屏提示系統發生過流保護。

   放電保護：當試器擊穿、短路或試品放電時，CPU停止工作，并切斷主回路。

進線保護、低通濾波器：不僅可以在穩態下使放電或擊穿電流小，而且使暫態（瞬時）電流的破壞減小，從而保證設備和人身的安全。

測量部分：試驗人員可直接從變頻控制器控制面板上讀取輸入電壓、電流、當前工作頻率、變頻控制器輸出電壓、電流及試品上所加諧振電壓信號。

參數

額定輸入：380V、三相或220V、單相50Hz/60Hz

額定輸出：0~400V或0~220V

頻率分辨率：0.02Hz

輸出波形：正弦波

輸出頻率：20-400Hz

額定容量：5KW、10KW、20KW、50KW、100KW、200KW、300KW、（其中5KW、10KW可采用單相電源供電）。

3．2．2勵磁變壓器

勵磁變壓器的作用是將變頻電源的輸出電壓升到合適的試驗電壓，滿足電抗器、負載在一不定期品質因數下試驗電壓的要求（勵磁變壓器的容量一般與變頻控制器相同）。為了滿足不同電壓等級、不同容量試品的試驗要求，勵磁變壓器高壓繞組一般有多個抽頭。

3．2．3高壓電抗器

高壓電抗器L是諧振回路的重要部件，當電源頻率等于1/（2π√LCx ）時，它與被試品Cx發生串聯諧振；電抗器的性能直接影響到系統Q值的大小。

3．2．4高壓分壓器

   高壓分壓器是高電壓測試器件，它由高壓臂C1和低壓臂C2組成，測量信號從低壓臂C2上引出，作為高壓電測量和保護信號。