[发明专利]一种大容量金属氧化物限压器的模拟装置

说明书

技术领域：

本发明涉及电气工程科学领域，更具体涉及一种大容量金属氧化物限压器的模拟装置。

背景技术：

金属氧化物限压器，即压敏电阻（MOV），它利用了压敏电阻的强非线性。即运行在正常电压下，金属氧化物的电阻阻值很大，流过氧化物的电流很小；当运行电压突然增大至其拐点电压时，金属氧化物的电阻阻值会迅速降低，流过氧化物的电流快速增大，以限制金属氧化物限压器两端的电压进一步增加。

金属氧化物限压器广泛应用于电力系统的各级输电线路中，抑制由于雷击、开关设备操作、故障等引起的过电压，保护线路上的设备免受过电压而遭到损坏。

金属氧化物限压器也应用于电力电子装置中，尤其是应用于电力系统中的电力电子装置。

电力系统的低压动态模拟试验装置中，对于避雷器、限压器的模拟非常难以实现。因为很难找到类似的非线性电阻，其动作电压、容量能够满足试验要求。而且，当被试验对象的参数发生变化时，动态模拟装置中的限压器也必须重新选型。更重要的是，试验时限压器只动作一次就无法再使用了，若要再次进行试验必须更换新的限压器。大大增加了试验的成本和试验的强度。

发明内容：

本发明的目的是提供一种大容量金属氧化物限压器的模拟装置，该装置有体积小、成本低、安全可靠，可重复利用的优点。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种大容量金属氧化物限压器的模拟装置，所述模拟装置包括相互连接的整流电路和负载电路，所述整流电路的输出端连接控制与驱动电路输入端，所述控制与驱动电路的输出端与负载电路中的IGBT连接。

本发明提供的一种大容量金属氧化物限压器的模拟装置，所述负载电路包括依次连接的电感、电阻1和IGBT；所述IGBT的漏极与所述电阻1相连，所述IGBT的栅极与所述控制与驱动电路的输出端连接。

本发明提供的一种大容量金属氧化物限压器的模拟装置，所述IGBT的漏极和源极间设有RC吸收电路。

本发明提供的另一优选的一种大容量金属氧化物限压器的模拟装置，所述控制与驱动电路包括依次连接的霍尔元件、滤波与调理电路、DSP芯片、CPLD芯片、电光转换电路和IGBT驱动模块。

本发明提供的再一优选的一种大容量金属氧化物限压器的模拟装置，所述霍尔元件包括电压霍尔元件和电流霍尔元件。

本发明提供的又一优选的一种大容量金属氧化物限压器的模拟装置，所述DSP芯片的控制步骤为：将目标阻值与反馈阻值之差传送至PID控制器；通过脉宽调制和电子器件驱动、隔离电路输出占空比驱动脉冲。

本发明提供的又一优选的一种大容量金属氧化物限压器的模拟装置，所述反馈阻值为所述控制与驱动电路采集所述整流电路输出端的电压与电流比。

本发明提供的又一优选的一种大容量金属氧化物限压器的模拟装置，所述目标阻抗根据将采集到的所述整流电路输出端的电压通过其电压——阻抗关系表得到。

本发明提供的又一优选的一种大容量金属氧化物限压器的模拟装置，所述电压——阻抗关系表通过金属氧化物限压器的特性曲线公式得到：

金属氧化物限压器的特性曲线公式为：y＝A·x³-B·x²+C·x+D

其中y＝log(U)，x＝log(I);

A、B、C和D多项式系数的取值决定于需要模拟的金属氧化物限压器的特性曲线图的形状，再通过液晶显示界面将A、B、C和D的数值下发给DSP芯片，DSP芯片通过计算特性曲线公式，从而得出电压——阻抗关系表。

本发明提供的又一优选的一种大容量金属氧化物限压器的模拟装置，所述整流电路为整流器。

由于采用了上述技术方案，本发明得到的有益效果是：

1、本发明中利用电力电子器件模拟金属氧化物限压器，成本低，且可重复试验使用；

2、本发明中通过液晶显示界面可在线设定、调整限压器的动作参数，应用灵活且方便使用；

3、本发明中利用整流器将交流电压转变成单方向脉动电压，这样就可只用一个电力电子器件控制负载中的电流，结构简单；

4、本发明利用光纤和霍尔元器件将功率器件与控制电路分开进行高压、低压隔离，提高了装置操作的安全性，也增强了控制电路的抗电磁干扰能力；

5、本发明通过电力电子器件来模拟金属氧化物限压器的特性，且装置参数可改变以模拟不同的金属氧化物限压器的特性曲线。

附图说明

图1为实际金属氧化物限压器的伏安曲线示意图；