變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)裝置的工作原理可以概括為：該裝置利用串并聯(lián)諧振的原理，通過(guò)變頻控制器調(diào)節(jié)輸出頻率，使回路中的電抗器電感L與試品電容C產(chǎn)生諧振，從而在試品上施加所需的電壓。試驗(yàn)過(guò)程中，調(diào)頻控制器提供供電電源，勵(lì)磁變壓器將電壓初步升壓后，高電壓作用于電抗器L和被試品CX上。通過(guò)調(diào)整變頻控制器的輸出頻率，維持回路處于串聯(lián)諧振狀態(tài)，而回路的諧振頻率則取決于被試品電容CX和電抗器電感L的匹配。最后，通過(guò)調(diào)節(jié)變頻控制器的輸出電壓，實(shí)現(xiàn)試品上所需高壓的精準(zhǔn)施加。

一、被試品對(duì)象與試驗(yàn)需求概述

在探討變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)裝置的工作原理時(shí)，我們首先需要明確被試品的對(duì)象以及試驗(yàn)的具體要求。這些信息對(duì)于理解如何利用串并聯(lián)諧振原理、如何通過(guò)變頻控制器調(diào)節(jié)輸出頻率，以及如何在試品上精準(zhǔn)施加所需電壓，都至關(guān)重要。

一、被試品對(duì)象與試驗(yàn)需求概述

在執(zhí)行不同類(lèi)型的交流耐壓試驗(yàn)時(shí)，我們需針對(duì)不同的被試品對(duì)象設(shè)定相應(yīng)的試驗(yàn)要求。這些要求涵蓋了試驗(yàn)頻率、試驗(yàn)電壓以及試驗(yàn)時(shí)間等多個(gè)方面，對(duì)于確保試驗(yàn)的準(zhǔn)確性和安全性至關(guān)重要。

二、裝置核心技術(shù)與功能詳解

該裝置擁有以下關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)與功能：

額定容量高達(dá)270kVA，滿(mǎn)足各種試驗(yàn)需求；

輸入電源靈活，支持單相220V或三相380V電壓，頻率穩(wěn)定在50Hz；

額定電壓范圍廣泛，包括45kV、90kV、135kV和270kV，適應(yīng)不同被試品；

額定電流相應(yīng)調(diào)整，分別為6A、3A、2A和1A，確保安全高效試驗(yàn)；

工作頻率控制在30-300Hz之間，滿(mǎn)足各種試驗(yàn)要求；

裝置輸出純凈正弦波，波形畸變率低于1%，保證試驗(yàn)準(zhǔn)確性；

連續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)達(dá)60分鐘，過(guò)壓1.1倍可堅(jiān)持1分鐘，滿(mǎn)足長(zhǎng)時(shí)間試驗(yàn)需求；

溫升嚴(yán)格控制在65K以?xún)?nèi)，確保裝置穩(wěn)定運(yùn)行；

品質(zhì)因素Q≥30(f=45Hz)，提高裝置性能；

具備過(guò)流、過(guò)壓及試品閃絡(luò)保護(hù)功能，確保試驗(yàn)安全；

測(cè)量精度高，系統(tǒng)有效值測(cè)量無(wú)誤。
測(cè)量精度達(dá)到1.5級(jí)，確保系統(tǒng)有效值測(cè)量的準(zhǔn)確性。

三、功能與特性

調(diào)頻式調(diào)諧方法。此方法通過(guò)固定電感電抗器，調(diào)節(jié)激勵(lì)電源的頻率，使試驗(yàn)回路實(shí)現(xiàn)諧振。其優(yōu)勢(shì)在于占用空間小、重量輕便、品質(zhì)因數(shù)出色，且操作簡(jiǎn)便，正逐漸成為主流，逐步替代了傳統(tǒng)的調(diào)感式調(diào)諧。

廣泛的適用性。該變頻串聯(lián)諧振高壓試驗(yàn)裝置嚴(yán)格遵循國(guó)家高壓試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，非常適合對(duì)高電壓、大容量電力設(shè)備進(jìn)行交流耐壓測(cè)試，例如發(fā)電機(jī)、大型變壓器、GIS、交聯(lián)聚乙烯電力電纜、高壓開(kāi)關(guān)以及互感器等。

調(diào)制波原理。該變頻串聯(lián)諧振高壓試驗(yàn)裝置采用諧振式電流濾波電路，能有效改善電源電壓的波形畸變，從而獲得優(yōu)質(zhì)的正弦電壓波形。這一特性顯著減少了諧波尖峰對(duì)被試品的潛在損害。

失諧時(shí)的過(guò)流情況。在串聯(lián)諧振試驗(yàn)過(guò)程中，若被試品的絕緣弱點(diǎn)被擊穿，電路會(huì)立即失去諧振狀態(tài)，導(dǎo)致回路電流迅速減小至正常試驗(yàn)電流的數(shù)十分之一。

失諧時(shí)的過(guò)壓狀況。在試品出現(xiàn)閃絡(luò)擊穿時(shí)，諧振狀態(tài)即刻喪失，不僅短路電流迅速降低，高電壓也隨之瞬間消失，電弧隨之熄滅。此外，諧振電壓的重建需要較長(zhǎng)時(shí)間，這為在達(dá)到閃絡(luò)電壓之前斷開(kāi)激勵(lì)電源提供了充足的時(shí)間。值得注意的是，電壓恢復(fù)是一個(gè)能量積累的間歇振蕩過(guò)程，其持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，且不會(huì)出現(xiàn)任何恢復(fù)過(guò)電壓的情況。

先進(jìn)的變頻電源技術(shù)。我們自主研發(fā)并生產(chǎn)的變頻控制電源，其技術(shù)在國(guó)內(nèi)處于地位，并已榮獲多項(xiàng)國(guó)家。該電源采用雙CPU架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了快速測(cè)控功能，同時(shí)確保系統(tǒng)穩(wěn)壓精度高達(dá)1%。此外，它還集成了驅(qū)動(dòng)和保護(hù)IGBT的功能，顯著提升了功率電路及整機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性。另外，軟開(kāi)關(guān)技術(shù)的應(yīng)用使得干擾降低，從而滿(mǎn)足局部放電試驗(yàn)的嚴(yán)苛要求。

智能軟件菜單與人性化設(shè)計(jì)。我們配備了大屏幕智能顯示軟件菜單，其中內(nèi)置了豐富的試驗(yàn)參數(shù)選項(xiàng)。用戶(hù)可以依據(jù)試驗(yàn)規(guī)范和個(gè)人需求，輕松輸入所需的試驗(yàn)電壓和試驗(yàn)時(shí)長(zhǎng)。此外，軟件還提供了全自動(dòng)、半自動(dòng)和手動(dòng)三種靈活的試驗(yàn)?zāi)Ｊ?，使得操作過(guò)程既直觀又便捷。試驗(yàn)結(jié)果可實(shí)時(shí)保存并隨時(shí)查閱，同時(shí)內(nèi)置的微型打印機(jī)和預(yù)留的外接電腦接口，更是大大提升了數(shù)據(jù)處理的便捷性。

自動(dòng)調(diào)諧功能。我們采用了最新的快速跟蹤技術(shù)，使得尋找諧振頻率點(diǎn)變得簡(jiǎn)單而迅速。
30至40秒左右，調(diào)諧操作完成后，系統(tǒng)將自動(dòng)鎖定諧振頻率。若在調(diào)諧過(guò)程中未發(fā)現(xiàn)諧振點(diǎn)，提示區(qū)域?qū)@示“調(diào)諧失敗"以提醒用戶(hù)。在進(jìn)行手動(dòng)調(diào)諧時(shí)，如果頻率范圍在30Hz至300Hz內(nèi)未發(fā)現(xiàn)諧振點(diǎn)，同樣會(huì)在提示區(qū)域顯示“無(wú)諧振點(diǎn)"，此時(shí)系統(tǒng)將自動(dòng)切斷升壓回路，以確保試品、設(shè)備和人員的安全，并禁止繼續(xù)升壓。此外，我們采用了動(dòng)態(tài)跟蹤控制技術(shù)來(lái)調(diào)節(jié)升壓速度。一旦高壓接近預(yù)設(shè)的試驗(yàn)電壓，系統(tǒng)將自動(dòng)調(diào)整升壓速率，從而有效防止因電壓過(guò)沖而對(duì)試品造成的損害。

試驗(yàn)時(shí)間計(jì)時(shí)器內(nèi)置于設(shè)備中。一旦試驗(yàn)電壓達(dá)到預(yù)設(shè)值，計(jì)時(shí)功能將自動(dòng)啟動(dòng)。當(dāng)計(jì)時(shí)達(dá)到設(shè)定的時(shí)間時(shí)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出聲響提醒，同時(shí)自動(dòng)將電壓降至“零"并切斷升壓回路。此時(shí)，大屏幕的提示區(qū)域會(huì)顯示“試驗(yàn)結(jié)束"，以告知用戶(hù)試驗(yàn)已圓滿(mǎn)結(jié)束。

全面的系統(tǒng)保護(hù)功能。在開(kāi)機(jī)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行自檢，一旦發(fā)現(xiàn)接地不良、分壓器無(wú)信號(hào)等潛在故障，將無(wú)法合閘，從而避免因誤操作而造成的損害。此外，系統(tǒng)還提供了過(guò)流、過(guò)壓、試品閃絡(luò)放電、電源掉電以及連線(xiàn)錯(cuò)誤等多種保護(hù)措施，確保在保護(hù)功能啟動(dòng)時(shí)，大屏幕上能夠以中文清晰顯示相關(guān)提示信息。

過(guò)流保護(hù)
——系統(tǒng)內(nèi)置了多重自動(dòng)過(guò)電流保護(hù)機(jī)制。一旦變頻電源的輸出電流超出額定值的1.1倍保護(hù)整定值，或達(dá)到設(shè)定的限流值，系統(tǒng)將立即自動(dòng)切斷整套裝置的輸出，確保安全無(wú)虞。

過(guò)壓保護(hù)
——系統(tǒng)同樣配備了多重自動(dòng)過(guò)電壓保護(hù)措施。用戶(hù)可自行設(shè)定試驗(yàn)電壓值，一旦試驗(yàn)電壓超過(guò)整定值的1.1倍，系統(tǒng)將通過(guò)硬件與軟件的協(xié)同判斷，迅速切斷整套裝置的輸出，從而確保變頻電源及操作人員的安全。此外，DSP實(shí)時(shí)計(jì)算電流傳感器的采樣值，一旦電流值超過(guò)理論值的1.1倍，系統(tǒng)亦會(huì)立即切斷輸出，以防范分壓器或分壓器變比設(shè)置不當(dāng)可能引發(fā)的試品過(guò)壓風(fēng)險(xiǎn)。

試品閃絡(luò)放電保護(hù)
——系統(tǒng)具備試品放電或閃絡(luò)時(shí)的自動(dòng)保護(hù)功能。在試驗(yàn)或升壓過(guò)程中，一旦發(fā)生高壓放電閃絡(luò)，系統(tǒng)將立即自動(dòng)切除整套裝置，確保試驗(yàn)設(shè)備和人身安全，同時(shí)保護(hù)變頻電源內(nèi)部的電子元件免受損壞。

電源掉電保護(hù)
——系統(tǒng)配備了電源掉電保護(hù)功能，該功能通過(guò)在變頻控制電源的輸出端安裝特殊保護(hù)模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。在試驗(yàn)或升壓過(guò)程中，若輸入電源意外掉電，該模塊能迅速吸收諧振回饋到主機(jī)的能量，并通過(guò)輸出短路的方式使諧振系統(tǒng)能量快速耗散。特別值得一提的是，該特殊功能模塊在供電電源斷開(kāi)后，仍能持續(xù)工作10秒以上，從而確保能量耗散過(guò)程得以完成。此外，該保護(hù)功能還能自動(dòng)切除整套裝置，確保在電源掉電時(shí)試驗(yàn)設(shè)備和人身安全不受損害，同時(shí)防止變頻電源內(nèi)部的電子元件因過(guò)載而損壞。

連線(xiàn)錯(cuò)誤保護(hù)
——該系統(tǒng)具備連線(xiàn)錯(cuò)誤保護(hù)功能，旨在確保在試驗(yàn)過(guò)程中，若試驗(yàn)線(xiàn)連接不當(dāng)或出現(xiàn)斷線(xiàn)情況，能夠及時(shí)作出反應(yīng)。這一功能覆蓋了變頻控制電源、勵(lì)磁變壓器、諧振電抗器以及電容分壓器等關(guān)鍵部件的連接線(xiàn)，從而為試驗(yàn)的安全性和準(zhǔn)確性提供了有力保障。

過(guò)熱保護(hù)
——當(dāng)功率器件的溫度達(dá)到80℃或以上時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)啟動(dòng)保護(hù)機(jī)制。

緊急制動(dòng)保護(hù)
——在變頻控制電源面板上，配備有緊急停機(jī)按鈕，一旦敲擊該按鈕，系統(tǒng)將立即切斷輸出，以確保安全。