Page 56 - 电力与能源2024年第二期

196 朱 岳，等：电气试验仪器智能功能整合与轻量化技术

的导通和断开来实现电压调节，其内部的开关管 利用具有自关断能力的电力半导体器件就可方便
不仅在开关过程中会产生一定的开关损耗，导致 地构成交流斩波调压电路，设计轻量化的升流变压
转换过程中的能量损失，从而降低了系统的整体 器、升压变压器与调压单元，实现仪器的轻量化。
效率，还会产生高频噪声和电磁干扰，可能对周围
4 结语
的电子设备和通信系统造成干扰。
在感性负载下，为了给交流调压电路提供续 鉴于许多电气试验仪器存在功能单一、体积
流通路，在串联双向开关 S1 的同时，还须将负载 笨重等问题，本文对电气试验仪器数字化、功能整

与双向开关 S2 并联。当开关 S1 导通、S2 关断时， 合与轻量化三方面进行了研究。
输出电压等于输入电压；开关 S1 关断、S2 导通时， （1）数字化方面，基于 PMS3.0 平台构架，设
输出电压为零。控制开关导通时间与关断时间之 计了一种电气试验仪器的数据分析存储软件，可
比即能控制交流调压器的输出电压。开关 S1、S2 供调取查阅历史试验数据，同时开发试验设备的
动作的频率称为斩波频率。斩波频率越高，输出 数字接口与加密传输方式，实现仪器测试数据的
电压中的谐波电压频率也越高，滤波较容易。当 加密自动传输。
斩波频率不是输入电源频率的整数倍时，输出电 （2）功能整合方面，基于直流耐压、泄漏电流、

压中会产生分数次谐波。当斩波频率较低时，分 介质损耗仪器的三合一设计进行研究。
数次谐波较大，对负载产生恶劣的影响。将斩波 （3）轻量化方面，基于研发无变压器的电子型
信号与电源电压锁相，可消除分数次谐波。斩波 智能化交流耐压测试仪、大电流测试仪，对电气试
控制的交流调压电路的功率开关元件必须采用功 验作业带来全方位的提升，可缩短平均试验作业
率晶体管或其他自关断元件，所以成本较高。 时 间 60% 以 上 ，并 大 幅 降 低 报 告 等 重 复 性 劳 动
斩控式交流调压电路原理如图 6 所示，一般采 时间。
用全控型器件作为开关器件。其基本原理与直流 本文对电气试验作业带来了全方位的提升，
斩波电路有类似之处，只是直流斩波电路的输入是 具有很好的实用性和推广价值，为配电网安全性、
直流电压，而斩控式交流调压电路的输入是正弦交 可靠性的提升提供了一种可行方案。

流电压。在交流电源 u 1 的正半周，用 V1 进行斩波 参考文献：
控制，用 V3给负载电流提供续流通道；在 u 1 的负半 ［1］ 董 伟，李 扬，辛克浩，等 . 基于拓扑优化的点阵-加筋板
.
周，用 V2 进行斩波控制，用 V4 给负载电流提供续 式 结 构 设 计 方 法［J］ 西 北 工 业 大 学 学 报 ，2021，39（6）：
1233-1239.
流通道。设载波器件（V1 或 V2）导通时间为 t on，开
［2］ 刘潇龙 . 电缆埋入复合材料组件力学性能分析及优化研究
关周期为 T，则导通比 a=t on/T。与直流斩波电路 ［J］ 机械设计与制造工程，2022，51（6）：32-36.
.
一样，也可以通过改变 a来调节输出电压。 ［3］ 刘晓瑞 . 基于海底观测网的拉曼光谱系统测控电路的设计

与实现［D］ 青岛：中国海洋大学，2015.
.
［4］ 尹晓霞，刘 红 . 电气试验仪器仪表校验不确定度的分析
［J］ 水力发电，2003（8）：67-68.
.
［5］ 李萌萌，邵 进，韩发昌，等 . 状态监测在电容式电压互感

.
器 全 寿 命 周 期 管 理 中 的 应 用［J］ 电 力 与 能 源 ，2014，35
（3）：287-290.
［6］ 王 辉，章学兵，孙 军，等 . 10 kV 配电线路终端杆熔丝
.
具上引线绝缘固定支架的研制［J］ 电力与能源，2016，37
图 6 斩控调压电路结构
（4）：498-503.
交流斩波调压用一组频率恒定、占空比可调 ［7］ 李 浩，吕原君，杜时贵，等 . 大尺寸大载荷岩石直剪仪框
的脉冲，对正弦波电压进行调制后，得到边缘为正 架的结构设计与分析［J］ 机械设计，2023，40（2）：95-103.
.
收稿日期：2023-12-18
弦波、占空比可调的电压波形。该电压的基本谐波
(本文编辑：赵艳粉）
频率为 50 Hz。改变占空比，即可改变输出电压。