專利名稱：電容器老化測(cè)試電路及老化系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子產(chǎn)品的老化測(cè)試，尤其是一種電容器的老化測(cè)試電路及老化系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電子產(chǎn)品如電源等在出廠前，通常需要進(jìn)行一定時(shí)間的老化，以期在日后使用時(shí)性能穩(wěn)定，剔除早期失效品，是品質(zhì)控制的一項(xiàng)重要手段。因此，電子元器件的生產(chǎn)廠家，大都會(huì)對(duì)出廠前的產(chǎn)品進(jìn)行老化處理。電容器的產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中會(huì)標(biāo)定該電容的耐紋波電壓值的大小，耐紋波電流值的大小，這個(gè)通常是理論計(jì)算出來(lái)的，有必要進(jìn)行實(shí)際的實(shí)驗(yàn)來(lái)證明出廠參數(shù)的正確性。
電容器的老化裝置分為直流老化電源和交流老化電源兩種技術(shù)。中國(guó)專利文獻(xiàn)公開(kāi)了一種使用直流電源的鋁電解電容老化電路(專利號(hào)200920210433. 4)，該裝置將電容串聯(lián)后組成一個(gè)老化單元，幾個(gè)老化單元并聯(lián)連接接入直流電源進(jìn)行老化。該專利的技術(shù)方案僅適用于老化較低額定電壓的鋁電解電容。
中國(guó)專利文獻(xiàn)還有一種大容量交流電容器耐壓及老化試驗(yàn)電源(專利號(hào) 87205209)，該裝置通過(guò)機(jī)械調(diào)整電抗器的電感值使電抗器與被試電容器的回路產(chǎn)生并聯(lián)諧振，對(duì)被試電容器進(jìn)行老化。該專利的技術(shù)方案需要機(jī)械調(diào)節(jié)電抗器使電路工作在諧振點(diǎn)，調(diào)節(jié)誤差大、調(diào)節(jié)過(guò)程復(fù)雜，生產(chǎn)效率低。電抗器的電感值可調(diào)范圍受到電抗器的動(dòng)圈匝數(shù)限制，該發(fā)明只適用于75 μ F、90 μ F、130 μ F、280 μ F，電壓O 750V的交流電容器的老化。發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種消耗電能最小的電容老化測(cè)試系統(tǒng)及電路，使電容工作于大電壓和大電流的老化工作狀態(tài)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)工作中電容紋波電壓的調(diào)整，通過(guò)調(diào)頻控制老化系統(tǒng)對(duì)測(cè)試電容的容值沒(méi)有具體的限制，可實(shí)現(xiàn)對(duì)全系列容值的電容進(jìn)行老化測(cè)試。
為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供了一種電容器老化測(cè)試電路，空氣開(kāi)關(guān)⑴接入三相交流電源，調(diào)壓器⑵與空氣開(kāi)關(guān)的⑴串聯(lián)，電壓傳感器⑶和電壓傳感器⑷分別 與調(diào)壓器⑵的輸出端并聯(lián)，接觸器(7)與調(diào)壓器(2)串聯(lián)，接觸器(5)與充電電阻(6)串聯(lián)后再與接觸器(7)并聯(lián)，三相全橋整流單元(8)與調(diào)壓器(2)串聯(lián)，電流傳感器(9)與三相全橋整流單元⑶串聯(lián)，電壓傳感器(10)、放電電阻(11)和支撐電容(12)分別與電流傳感器(9)和三相全橋整流單元的輸出端并聯(lián)，接觸器(13)與放電電阻(14)串聯(lián)后再與電流傳感器(9)和三相全橋整流單元(8)的輸出端并聯(lián)，絕緣柵雙極型晶體管單元(15)與絕緣柵雙極型晶體管單元(16)串聯(lián)后再與電流傳感器(9)和三相全橋整流單元(8)的輸出端并聯(lián)，電壓傳感器(17)與絕緣柵雙極型晶體管單元(16)的C端與E端并聯(lián)；
空氣開(kāi)關(guān)(19)接入兩相交流電源，調(diào)壓器(20)與空氣開(kāi)關(guān)串聯(lián)，電壓傳感器(21)與調(diào)壓器(20)并聯(lián)，接觸器(24)與調(diào)壓器(20)串聯(lián)，接觸器(22)與充電電阻(23)串聯(lián) 后再與接觸器(24)并聯(lián)，升壓變壓器(25)與調(diào)壓器(20)串聯(lián)，單相H橋整流單元(26)與 升壓變壓器(25)串聯(lián)，電流傳感器(27)與單相H橋整流單元(26)串聯(lián)，電壓傳感器(28)、 放電電阻(29)和支撐電容(30)分別與電流傳感器(27)和單相H橋整流單元(26)的輸出 端并聯(lián)；
接觸器(31)與放電電阻(32)串聯(lián)后再分別與電壓傳感器(33)和被測(cè)電容(35) 并聯(lián)；
絕緣柵雙極型晶體管單元(16)的E端與支撐電容(30)串聯(lián)；
電流傳感器(18)與電壓傳感器(17)并聯(lián)，電感(34)與電流傳感器(18)串聯(lián)。
本發(fā)明還提供了一種電容器老化系統(tǒng)，由人機(jī)界面模塊、控制中心、電壓電流檢測(cè) 模塊、諧振電源充電整流放電模塊、高壓電源充電整流放電模塊、調(diào)頻模塊和LC震蕩模塊 組成；
其中，所述電壓電流檢測(cè)模塊由電壓傳感器(3、4、10、17、21、28和33)和電流傳感 器(9、18和27)組成；
所述諧振電源充電整流放電模塊由空氣開(kāi)關(guān)⑴、調(diào)壓器(2)、接觸器(5和7)、充 電電阻(6)、三相全橋整流單元(8)、支撐電容(12)、接觸器(13)、放電電阻(14)組成；
所述高壓電源充電整流放電模塊由空氣開(kāi)關(guān)(19)、調(diào)壓器(20)、接觸器(22和 24)、充電電阻(23)、升壓變壓器(25)、單相H橋整流單元(26)、支撐電容(30)、接觸器(31)、放電電阻(32)組成；
所述調(diào)頻模塊由絕緣柵雙極型晶體管IGBT單元(15和16)組成；
所述LC震蕩模塊由電感(34)、被測(cè)電容(35)組成。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明由于采用諧振電源與高壓電源串聯(lián)的供電方式對(duì)LC諧 振模塊供電，提供大電壓、大電流的老化環(huán)境；控制中心通過(guò)調(diào)頻模塊控制IGBT電子開(kāi)關(guān) 頻率，并根據(jù)老化電容的容量改變震蕩頻率，使系統(tǒng)適用于所有容量的電容老化；通過(guò)諧振 原理產(chǎn)生脈動(dòng)的紋波電壓、紋波電流對(duì)被測(cè)電容器的耐紋波電壓、紋波電流性能參數(shù)進(jìn)行 試驗(yàn)驗(yàn)證，又可以對(duì)電容器的耐紋波電壓、紋波電流參數(shù)進(jìn)行測(cè)試。
本系統(tǒng)既能使電路工作在諧振頻率點(diǎn)，也可以使電路工作在諧振頻率點(diǎn)上方或下 方附近，最重要的保護(hù)點(diǎn)是通過(guò)控制中心改變調(diào)頻模塊的電子開(kāi)關(guān)頻率來(lái)改變震蕩電路的 工作頻率。


圖1是電容器老化測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
圖2為電容器老化電路圖。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
具體實(shí)施方式
圖1中，電容器老化測(cè)試系統(tǒng)由人機(jī)界面模塊、控制中心、電壓電流檢測(cè)模塊、諧 振電源充電整流放電模塊、高壓電源充電整流放電模塊、調(diào)頻模塊、LC震蕩模塊組成。控制 中心通過(guò)電壓電流檢測(cè)模塊得到系統(tǒng)的電壓電流等信號(hào)，控制諧振電源充電整流放電模塊和高壓電源充電整流放電模塊對(duì)調(diào)頻模塊供電，控制中心通過(guò)控制調(diào)頻模塊使LC震蕩模 塊工作在不同的頻率。人機(jī)界面I可以設(shè)置測(cè)試電容的電壓、電流、頻率等測(cè)試參數(shù)。
圖2所示，電壓電流檢測(cè)模塊由電壓傳感器3、4、10、17、21、28、33和電流傳感器9、 18、27組成。
諧振電源充電整流放電模塊由空氣開(kāi)關(guān)1、調(diào)壓器2、接觸器5和7、充電電阻6、三 相全橋整流單元8、支撐電容12、接觸器13、放電電阻11、14組成。系統(tǒng)關(guān)掉后可以用電阻 11慢速放掉電容12中的電量。
高壓電源充電整流放電模塊由空氣開(kāi)關(guān)19、調(diào)壓器20、接觸器22和24、充電電阻 23、升壓變壓器25、單相H橋整流單元26、支撐電容30、接觸器31、放電電阻29、32組成。通 過(guò)這兩個(gè)變壓器組合，可以得到高壓諧振電源的不同高壓值。系統(tǒng)關(guān)掉后可以用電阻29來(lái) 慢速放掉電容30中的電量。
諧振電源和高壓電源電源采用調(diào)壓器加橋式整流電路得到，也可以用可控整流， PWM整流器或高壓可調(diào)電源等代替。
放電電阻32阻值較小，功率大，可以快速放掉電容12和30的電量。
放電電阻14阻值較小，功率大，可以快速放掉電容12的電量。
調(diào)頻模塊由絕緣柵雙極型晶體管IGBT單元15、16組成。本案調(diào)頻模塊采用IGBT 模塊調(diào)頻，可以采用其他功率半導(dǎo)體器件代替，例如電力晶體管GTR、可關(guān)斷晶閘管GT0，金 氧半場(chǎng)效晶體管MOSFET，集成門(mén)極換流晶閘管IGCT，電子注入增強(qiáng)柵晶體管IEGT等等，或 者是智能功率模塊IPM、電力電子積木PEBB、電力模塊IPEM等替代。
LC震蕩模塊由電感34、被測(cè)電容35組成。
本發(fā)明電容器老化測(cè)試電路采用了 LC串聯(lián)諧振電路，也可以采用LC并聯(lián)諧振替 代串聯(lián)結(jié)構(gòu)。
首先電容器老化測(cè)試電路上電，通過(guò)人機(jī)界面模塊設(shè)定工作頻率、老化電容容量、 工作電壓、工作電流、高壓保護(hù)值、低壓保護(hù)值、老化電容過(guò)壓保護(hù)值、老化電容過(guò)流保護(hù)值。
在諧振電源充電整流放電模塊中三相交流電通過(guò)調(diào)壓器2、充電電阻6、三相全 橋整流單元8對(duì)支撐電容12充電，控制中心檢測(cè)到充電電壓滿足條件后斷開(kāi)充電接觸器5， 閉合主接觸器7將充電電阻6跳過(guò)，諧振電源供電完成。
在高壓電源充電整流放電模塊中單相交流電通過(guò)調(diào)壓器20、充電電阻23、升壓 變壓器25、單相H橋整流單元26對(duì)支撐電容30充電，控制中心檢測(cè)到充電電壓滿足條件后 斷開(kāi)充電接觸器22，閉合主接觸器24將充電電阻23跳過(guò)，高壓電源供電完成。
LC諧振原理諧振電源通過(guò)調(diào)頻模塊輸出脈沖方波電壓與高壓電源串聯(lián)對(duì)LC震 蕩模塊供電?？刂浦行目刂普{(diào)頻模塊輸出頻率可變，占空比O 100%可調(diào)的方波電壓。當(dāng) 輸出頻率與LC震蕩模塊諧振頻率相等時(shí)，老化電容工作在諧振狀態(tài)，工作電流最大，消耗 電能最小。
在電容器老化測(cè)試電路工作期間，控制中心通過(guò)電壓電流檢測(cè)模塊監(jiān)測(cè)老化電容 的工作電壓、工作電流、溫度等數(shù)據(jù)并作為產(chǎn)品老化、測(cè)試信息存儲(chǔ)下來(lái)。并且根據(jù)保護(hù)值 的設(shè)定對(duì)電容器老化測(cè)試電路做相應(yīng)的保護(hù)。
電容老化完成后，控制中心控制諧振電源充電整流放電模塊和高壓電源充電整流放電模塊中的放電單元將 支撐電容的電能放掉。
權(quán)利要求
1.一種電容器老化測(cè)試電路，其特征在于空氣開(kāi)關(guān)(I)接入三相交流電源，調(diào)壓器 ⑵與空氣開(kāi)關(guān)的⑴串聯(lián)，電壓傳感器⑶和電壓傳感器⑷分別與調(diào)壓器⑵的輸出端并聯(lián)，接觸器(7)與調(diào)壓器(2)串聯(lián)，接觸器(5)與充電電阻(6)串聯(lián)后再與接觸器(7)并聯(lián)，三相全橋整流單元(8)與調(diào)壓器(2)串聯(lián)，電流傳感器(9)與三相全橋整流單元(8)串聯(lián)，電壓傳感器(10)、放電電阻(11)和支撐電容(12)分別與電流傳感器(9)和三相全橋整流單元的輸出端并聯(lián)，接觸器(13)與放電電阻(14)串聯(lián)后再與電流傳感器(9)和三相全橋整流單元(8)的輸出端并聯(lián)，絕緣柵雙極型晶體管單元(15)與絕緣柵雙極型晶體管單元 (16)串聯(lián)后再與電流傳感器(9)和三相全橋整流單元⑶的輸出端并聯(lián)，電壓傳感器(17) 與絕緣柵雙極型晶體管單元(16)的C端與E端并聯(lián)；空氣開(kāi)關(guān)(19)接入兩相交流電源，調(diào)壓器(20)與空氣開(kāi)關(guān)串聯(lián)，電壓傳感器(21)與調(diào)壓器(20)并聯(lián)，接觸器(24)與調(diào)壓器(20)串聯(lián)，接觸器(22)與充電電阻(23)串聯(lián)后再與接觸器(24)并聯(lián)，升壓變壓器(25)與調(diào)壓器(20)串聯(lián)，單相H橋整流單元(26)與升壓變壓器(25)串聯(lián)，電流傳感器(27)與單相H橋整流單元(26)串聯(lián)，電壓傳感器(28)、放電電阻(29)和支撐電容(30)分別與電流傳感器(27)和單相H橋整流單元(26)的輸出端并聯(lián)；接觸器(31)與放電電阻(32)串聯(lián)后再分別與電壓傳感器(33)和被測(cè)電容(35)并聯(lián)；絕緣柵雙極型晶體管單元(16)的E端與支撐電容(30)串聯(lián)；電流傳感器(18)與電壓傳感器(17)并聯(lián)，電感(34)與電流傳感器(18)串聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電容器老化系統(tǒng)，其特征在于由人機(jī)界面模塊、控制中心、電壓電流檢測(cè)模塊、諧振電源充電整流放電模塊、高壓電源充電整流放電模塊、調(diào)頻模塊和LC震蕩模塊組成；其中，所述電壓電流檢測(cè)模塊由電壓傳感器(3、4、10、17、21、28和33)和電流傳感器 (9、18和27)組成；所述諧振電源充電整流放電模塊由空氣開(kāi)關(guān)(I)、調(diào)壓器(2)、接觸器(5和7)、充電電阻(6)、三相全橋整流單元(8)、支撐電容(12)、接觸器(13)、放電電阻(14)組成；所述高壓電源充電整流放電模塊由空氣開(kāi)關(guān)(19)、調(diào)壓器(20)、接觸器(22和24)、充電電阻(23)、升壓變壓器(25)、單相H橋整流單元(26)、支撐電容(30)、接觸器(31)、放電電阻(32)組成；所述調(diào)頻模塊由絕緣柵雙極型晶體管IGBT單元(15和16)組成；所述LC震蕩模塊由電感(34)、被測(cè)電容(35)組成。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種電容器老化測(cè)試電路及老化系統(tǒng)，采用諧振電源與高壓電源串聯(lián)的供電方式對(duì)LC諧振模塊供電，提供大電壓、大電流的老化環(huán)境。控制中心通過(guò)調(diào)頻模塊控制IGBT電子開(kāi)關(guān)頻率，并根據(jù)老化電容的容量改變震蕩頻率，使系統(tǒng)適用于所有容量的電容器老化。通過(guò)諧振原理產(chǎn)生脈動(dòng)的紋波電壓、紋波電流對(duì)被測(cè)電容器的耐紋波電壓、紋波電流性能參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，又可以對(duì)電容器的耐紋波電壓、紋波電流參數(shù)進(jìn)行測(cè)試。
文檔編號(hào)G01R31/00GK103033697SQ201210327299
公開(kāi)日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月6日
發(fā)明者漆良波, 呂海臣, 魏路 申請(qǐng)人:漆良波