隨著(zhù)電力事業(yè)的不斷發(fā)展,變壓器、發(fā)電機、等高壓電力設備的應用越來(lái)越廣泛。此類(lèi)高壓電力設備的安裝驗收和年度檢修中,均需進(jìn)行交流耐壓試驗項目,然而對這類(lèi)電容性試品,采用常規工頻耐壓試驗,所需試驗設備和電源|穩壓器容量都非常大,在現場(chǎng)進(jìn)行試驗難度也很大。對于同一試品而言,采用變頻諧振試驗方式,所需的電源容量和設備最小,重量也最輕。諧振試驗系統在試品擊穿時(shí),諧振條件破壞,試品上電壓和電流隨之減小,這有助于保護諧振電源和試品的安全。因此變頻諧振耐壓試驗更適合現場(chǎng)應用。
變頻電源做為交流諧振耐壓試驗系統的核心部分,要求調壓、調頻獨立進(jìn)行,輸出電壓0～400 V,頻率30～300 Hz,且穩定度高,還要求在現場(chǎng)環(huán)境下有較強的抗干擾能力。
1.控制系統實(shí)現
先進(jìn)的控制策略、高性能的控制芯片和高速開(kāi)關(guān)器件相結合是變頻電源發(fā)展的主流趨勢。在SP－WM波形生成中,已很少采用模擬方法,原因是該方法電路復雜、器件一致性差、輸出波形易受器件老化、外界干擾等因素的影響,因而可靠性差。數字方法在可靠性、靈活性、可控性等方面具有模擬方法無(wú)法比擬的優(yōu)越性,所以本變頻電源采用Intel公司16位單片機80C196 MC作為控制核心,組成全數字化控制系統。80C196 MC是專(zhuān)門(mén)為電機高速控制所設計的一種真正16位單片機,廣泛應用于變頻控制中。它有獨具特色的波形發(fā)生器WFG、A／D轉換器、事件處理陣列EPA等,控制系統可大大簡(jiǎn)化。
在調頻調壓控制技術(shù)發(fā)展的早期多采用PAM方式,因此,變頻電源逆變器輸出的交流電壓波形只能是方波,改變方波有效值,只能通過(guò)改變方波的幅值,即中間直流電壓幅值來(lái)完成。隨著(zhù)全控型快速開(kāi)關(guān)器件GTR、IGBT、MOSFET等的出現,才逐漸發(fā)展為PWM方式。由于調節PWM波的占空比即可調節電壓幅值,所以逆變環(huán)節可同時(shí)完成調壓和調頻任務(wù),整流器無(wú)需控制,設備結構更簡(jiǎn)單,控制更方便。輸出電壓由方波改進(jìn)為PWM波,降低了輸出電壓的低次諧波含量。
2. 控制系統軟件設計
控制系統軟件采用C－196語(yǔ)言編制,軟件主要包括：主程序、電壓和頻率給定程序、波形中斷程序、電壓閉環(huán)控制程序（PI）、數字鎖相環(huán)程序及外部中斷程序等。
變頻電源主程序完成系統初始化及參數設定等功能,電壓和頻率給定程序,捕捉旋轉編碼器輸出的給定脈沖,進(jìn)行給定計數和方向辨別。波形中斷程序為控制系統軟件的核心,中斷優(yōu)先級最高,完成正弦數據表查詢(xún)、波形發(fā)生器數據重置、占空比計算等功能。電壓閉環(huán)子程序進(jìn)行PI控制算法計算,實(shí)時(shí)調整SPWM脈沖波的占空比,達到穩定輸出電壓的目的。數字鎖相程序采用捕捉中斷,計算電壓和電流的相位差,并實(shí)時(shí)調整輸出頻率,直到電壓和電流同相。外部中斷程序響應各保護電路的保護信號,封鎖脈沖輸出,記憶故障參數。
3. 抗干擾措施
在硬件上采用磁平衡式電壓電流互感器進(jìn)行強弱電隔離,信號傳輸采用屏蔽電纜,并一點(diǎn)接地。模擬信號在進(jìn)入微處理器AD前進(jìn)行多級濾波,最大限度消除虛假信號的侵入�？刂瓢逶O計中,數字電路和模擬電路分開(kāi)布置,數字地與模擬地采用一點(diǎn)連接,消除數字電路和模擬電路的相互干擾及地電位的不平衡�？刂齐娫床捎瞄_(kāi)關(guān)電源,加裝電源濾波器,濾除饋入的共模干擾信號。主控板采用電源監控芯片,監視電源電壓,出現電壓不穩時(shí)將系統復位。
軟件上,數字濾波消除脈沖干擾,采用80C196 MC微處理器中看門(mén)狗功能,在容易引起系統死循環(huán)或軟件顛覆的位置加入監視點(diǎn),出現故障時(shí)系統自動(dòng)復位。對可能引起電源輸出超限的位置加入極限判別語(yǔ)句,保證任何情況都不會(huì )出現變頻電源的不正常輸出。
