本发明属于电气检测设备技术领域，尤其涉及一种大电流发生装置及其大电流产生方法。
背景技术：
大电流发生装置是各行各业在电气调试中需要大电流场所的必需设备，广泛应用于发电厂、变配电站、电器制造厂及科研、试验等单位，在电力系统的调试工作中，做电流互感器变比以及自动开关的脱扣电流等检测和测试；在很多场所大电流发生器是必备设备，但是随着电器开关设备品种日益增多，而且有些电器开关产品还不是批量生产，也不一定要经常做性能检测，因此在检测设备的调试工作上带来一定困难，当每換一种品种，就必须考虑一种相应的调试电路，而且使用麻烦，设备的造价高和能耗大。为此，每搭接一种相应的调试电路会产生昂贵的费用，目前的大电流发生器在调试和检测中灵活性差，因此，有必要研究一种搭接电路方便、适应不同电气开关设备调试用以及灵检测活性强的综合测设备。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种大电流发生装置及其大电流产生方法，本发明的大电流发生装置通过对其中的变流器次级端输出可调的大电流，能满足各种器件的短路故障、时间响应和大电流冲击等各种场合的试验测试需要，为了实现上述目的，本发明采用以下技术效果：
根据本发发明的一个方面，提供了一种大电流发生装置，其特征在于：包括中央控制单元、保护控制单元以及依次串联连接于三相交流市电的输入控制单元、调压单元、一次变流单元、储能保护单元、二次变流单元和测量单元，所述中央控制单元包括中央控制器、交流采样电路、变流采样电路和显示器，所述输入控制单元的一端与所述保护控制单元的输入端电气连接，在所述调压单元调节的控制端与所述保护控制单元电气连接，所述中央控制器的电流采集端通过交流采样电路与三相交流市电电气连接，所述中央控制器的输出控制端与所述输入控制单元的控制端连接，所述中央控制器的电流采集端分别通过变流采样电路与所述一次变流单元的输出端和二次变流输出端连接，所述中央控制器的控制输出端与所述储能保护单元的控制端连接，中央控制器的显示输出端与所述显示器输入端连接，显示器为lcd显示器。
优选的，所述保护控制单元包括三相交流接触器、常闭按钮开关、常开按钮开关、第一指示灯和第二指示灯，所述调压单元包括三相交流自耦调压器和限位开关，所述输入控制单元的输入端与三相交流市电的火线电气连接，所述中央控制器的输出控制端与所述输入控制单元的控制端连接，所述输入控制单元的输出端分别与三相交流接触器的常开主开关的一端、常闭按钮开关的一端、三相交流接触器的第一常开辅助开关的一端、三相交流接触器的第二常开辅助开关的一端电气连接，常闭按钮开关的另一端分别与所述常开按钮开关的一端和三相交流接触器的第三常闭辅助开关的一端电气连接，所述常开按钮开关的另一端与限位开关的一端连接，该限位开关的另一端和三相交流接触器的第一常开辅助开关的另一端分别与所述三相交流接触器的一端电气连接，三相交流接触器的另一端与三相交流市电的零线电气连接，所述三相交流自耦调压器的另一端与地连接，所述三相交流自耦调压器的多抽头端依次通过一次变流单元、储能保护单元和二次变流单元与测量单元电气连接。
优选的，所述一次变流单元包括第一升流变压器、第二升流变压器、第三升流变压器；所述二次变流单元包括第一三相空气开关、第一电流互感器、第二电流互感器和第三电流互感器，储能保护单元包括第一储能保护单元、第二储能保护单元和第三储能保护单元，所述三相交流自耦调压器的第一抽头与所述第一升流变压器的第一初级输入端电气连接，所述三相交流自耦调压器的第二抽头与所述第二升流变压器的第一初级输入端电气连接，所述三相交流自耦调压器的第三抽头与所述第三升流变压器的第一初级输入端电气连接，所述第一升流变压器的第二初级输入端、第二升流变压器的第二初级输入端和第三升流变压器的第二初级输入端与地电气连接，所述第一升流变压器次级输出端的一端通过第一储能保护单元与所述第一电流互感器初级输入的一端连接，所述第一升流变压器次级输出的另一端通过第一三相空气开关的第一接入端与第一电流互感器初级输入的另一端连接，所述第二升流变压器次级输出的一端通过第二储能保护单元与所述第二电流互感器初级输入的一端连接，所述第二升流变压器次级输出的另一端通过第一三相空气开关的第二接入端与第二电流互感器初级输入的另一端连接，所述第三升流变压器次级输出的一端通过第三储能保护单元与所述第三电流互感器初级输入的一端连接，所述中央控制器的输出控制端分别与第一储能保护单元的控制端、第二储能保护单元的控制端和第三储能保护单元的控制端连接，所述第三升流变压器次级输出的另一端通过第一三相空气开关的第三接入端与第二电流互感器初级输入的另一端连接，所述第一电流互感器的次级输出端、第二电流互感器的次级输出端和第三电流互感器的次级输出端分别连接所述测量单元从而形成三个串联回路。
优选的，所述测量单元包括第二三相空气开关、第一电流表、第二电流表、第三电流表、第一电位器、第二电位器和第三电位器，所述第一电流互感器的次级输出端分别通过第二三相空气开关的第一接入端、第一电流表和第一电位器连接组成串联回路，所述第二电流互感器的次级输出端分别通过第二三相空气开关的第二接入端、第二电流表和第二电位器连接组成串联回路，所述第三电流互感器的刺激输出端分别通过第二三相空气开关的第三接入端、第二电流表和第三电位器连接组成串联回路，每个电位器对各自的电流表进行限流保护之外，还可以针对不同的试验器件调节不同的输出电流大小。
优选的，所述第一储能保护单元包括限流保护电阻r1、储能电感l1、电容c1、电容器组c2和电子开关sa，所述限流保护电阻r1的一端与所述第一升流变压器3t1次级输出端的一端连接，该限流保护电阻r1的另一端分别与电子开关sa的第一输入端和储能电感l1的一端连接，所述电子开关sa的第一输出端与所述电容c1的一端连接，所述储能电感l1的另一端分别与电子开关sa第二输入端和第一电流互感器初级输入的一端连接，所述电子开关sa第二输出端与所述电容器组c2的一端连接，所述电容c1的另一端和电容器组c2另一端分别与地连接，所述电子开关sa的控制输入端与所述中央控制器控制输出端连接。
优选的，所述电容器组c1由1个电容或2个并联的电容组成，所述电容器组c2由2个或2个以上并联的电容组成。
优选的，所述保护控制单元包括依次串联在三相交流市电上的熔断器组和总电子开关。
优选的，在所述一次变流单元的输出端还设置有若干个一次变流输出端子，在二次变流单元的输出端还设置有若干个二次变流输出端子。
根据本发明的一个方面，本发明提供了一种大电流发生装置的大电流产生方法，包括以下步骤：
步骤1：调节三相交流自耦调压器回归零位状态，将三相市电送入一个能够经受限流保护的保护控制单元中，并在限流保护中突然开启或关闭输入控制单元，使三相交流电压进入三相交流自耦调压器中；
步骤2：三相市电在三相交流自耦调压器中接受升压调节并输出高压电压，输出的高压电压先经过一次变流单元缓慢输出高压大电流，高压大电流受控于储能保护单元并，然后再进过二次变流单元输出也就缓慢上升输出低压大电流；在调节过程中，中央控制器的电流采集端通过交流采样电路采集三相交流市电的电流，以及中央控制器的电流采集端分别通过变流采样电路分别采集一次变流单元的输出端和二次变流输出端的电流，中央控制器将所采集到的电流与预先设置的电流值进行比较，若大于先设置的电流值，中央控制器的输出控制端输出关断信号切断输入控制单元的输入电源；若小于预先设置的电流值，中央控制器的输出控制端输出启动信号接通电子开关，使电容和电容器组充电储能；
步骤3：得到所需要的高压大电流或低压大电流后，切断常闭按钮开关，使断开输入控制单元进入失锁状态，再次调节三相交流自耦调压器回归零位状态。
优选的，所述三相交流自耦调压器输出的高压电压为市电电压的2～3倍，一次变流单元输出的电流大小不超过100a。
综上所述，由于本发明采用了上述技术方案，本发明具有以下技术效果：
对电力系统一次电子式电流互感器的暂态特性测试的综合测试。
(1)、本发明的大电流发生装置能满足各种器件的短路故障、时间响应和大电流冲击等各种场合的试验测试需要；储能保护单元中电感和电容大小可以根据试验的需要进行调节容量大小，从而可以有效改变充放电的时间，使其被测设备在暂态大电流输出的时间内完成快速响应试验测试。
(2)、本发明的大电流发生装置通过对其中的变流器次级端输出可调的不超过100a的大电流，利用此电流可以检测试验各种空气断路器的热脱扣电流值(限于50a以下的空气断路器检验)，以及不超过100a的调节输出大电流以及瞬间暂态大电流对被测设备(互感器等各种器件)进行综合特性试验测试，检验各个被检测设备的该项指标是否合格。
附图说明
图1是本发明的一种大电流发生装置的原理框图；
图2是本发明的中央控制单元的原理框图
图3是本发明的一种大电流发生装置的电气原理图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。
如图1所示，根据本发明的一种大电流发生装置，其特征在于：包括中央控制单元、保护控制单元以及依次串联连接于三相交流市电的输入控制单元、调压单元、一次变流单元、储能保护单元、二次变流单元和测量单元，所述中央控制单元包括中央控制器、交流采样电路、变流采样电路和显示器，所述中央控制器为plc控制器、arm单片机控制器或dsp处理器，所述输入控制单元的一端与所述保护控制单元的输入端电气连接，在所述调压单元调节的控制端与所述保护控制单元电气连接，所述中央控制器的电流采集端通过交流采样电路与三相交流市电电气连接，所述中央控制器的输出控制端与所述输入控制单元的控制端连接，所述中央控制器的电流采集端分别通过变流采样电路与所述一次变流单元的输出端和二次变流输出端连接，所述中央控制器的控制输出端与所述储能保护单元的控制端连接，中央控制器的显示输出端与所述显示器输入端连接。在本发明中，如图2所示，所述保护控制单元包括依次串联在三相交流市电上的熔断器组和总电子开关qf0，其中a/b/c三相交流市电的母线上分别设置有第一熔断器f1、第二熔断器f2和第三熔断器f3，第一熔断器f1、第二熔断器f2和第三熔断器f3分别连接在总电子开关qf0的接入端一侧，防止检测线路上的电流过大，总电子开关qf0的控制端与所述中央控制器的控制输出端电气连接，起到保护整个大电流发生装置的作用；所述保护控制单元包括三相交流接触器3km0、常闭按钮开关3sb1、常开按钮开关3sb2、第一指示灯hg和第二指示灯hr，所述调压单元包括三相交流自耦调压器3tc和限位开关s3，所述输入控制单元的输入端与三相交流市电的火线电气连接，所述中央控制器的输出控制端与所述输入控制单元的控制端连接，所述输入控制单元的输出端分别与三相交流接触器3km0的常开主开关3km的一端、常闭按钮开关3sb1的一端、三相交流接触器3km0的第一常开辅助开关3km-1的一端、三相交流接触器3km0的第二常开辅助开关3km-2的一端电气连接，常闭按钮开关3sb1的另一端分别与所述常开按钮开关3sb2的一端和三相交流接触器3km0的第三常闭辅助开关3km-3的一端电气连接，所述常开按钮开关3sb2的另一端与限位开关s3的一端连接，该限位开关s3的另一端和三相交流接触器3km0的第一常开辅助开关3km-1的另一端分别与所述三相交流接触器3km0的一端电气连接，三相交流接触器km0的另一端与三相交流市电的零线电气连接，所述三相交流自耦调压器3tc的另一端与地连接，所述三相交流自耦调压器3tc的多抽头端依次通过一次变流单元、储能保护单元和二次变流单元与测量单元电气连接，在所述一次变流单元的输出端还设置有若干个一次变流输出端子，在二次变流单元的输出端还设置有若干个二次变流输出端子。
所述一次变流单元包括第一升流变压器3t1、第二升流变压器3t2、第三升流变压器3t3；所述二次变流单元包括第一三相空气开关qf1、第一电流互感器3ta、第二电流互感器3tb和第三电流互感器3tc，所述储能保护单元包括第一储能保护单元、第二储能保护单元和第三储能保护单元，所述三相交流自耦调压器3tc的第一抽头3l1与所述第一升流变压器3t1的第一初级输入端电气连接，所述三相交流自耦调压器3tc的第二抽头3l2与所述第二升流变压器3t2的第一初级输入端电气连接，所述三相交流自耦调压器3tc的第三抽头3l3与所述第三升流变压器3t3的第一初级输入端电气连接，所述第一升流变压器3t1的第二初级输入端、第二升流变压器3t2的第二初级输入端和第三升流变压器3t3的第二初级输入端与地电气连接，所述第一升流变压器3t1次级输出端的一端通过第一储能保护单元与所述第一电流互感器3ta初级输入的一端连接，所述第一升流变压器3t1次级输出的另一端通过第一三相空气开关qf1的第一接入端a与第一电流互感器3ta初级输入的另一端连接；所述第二升流变压器3t2次级输出的一端通过第二储能保护单元与所述第二电流互感器3tb初级输入的一端连接，所述第二升流变压器3t2次级输出的另一端通过第一三相空气开关qf1的第二接入端b与第二电流互感器3tb初级输入的另一端连接，所述第三升流变压器3t3次级输出的一端通过第三储能保护单元与所述第三电流互感器3tc初级输入的一端连接，所述中央控制器的输出控制端分别与第一储能保护单元的控制端、第二储能保护单元的控制端和第三储能保护单元的控制端连接，在本发明中，第一储能保护单元、第二储能保护单元和第三储能保护单元的电路结构以及连接关系相同，所述第一储能保护单元、第二储能保护单元和第三储能保护单元都包括限流保护电阻r1、储能电感l1、电容c1、电容器组c2和电子开关sa，在所述第一储能保护单元中，所述限流保护电阻r1的一端与所述第一升流变压器3t1次级输出端的一端连接，该限流保护电阻r1的另一端分别与电子开关sa的第一输入端和储能电感l1的一端连接，所述电子开关sa的第一输出端与所述电容c1的一端连接，所述储能电感l1的另一端分别与电子开关sa第二输入端和第一电流互感器3ta初级输入的一端连接，所述电子开关sa第二输出端与所述电容器组c2的一端连接，所述电容c1的另一端和电容器组c2另一端分别与地连接，所述电子开关sa的控制输入端与所述中央控制器控制输出端连接；所述电容器组c1由1个电容或2个并联的电容组成，所述电容器组c2由2个或2个以上并联的电容组成。所述第三升流变压器3t3次级输出的另一端通过第一三相空气开关qf1的第三接入端c与第二电流互感器3tc初级输入的另一端连接，所述第一电流互感器3ta的次级输出端、第二电流互感器3tb的次级输出端和第三电流互感器3tc的次级输出端分别连接所述测量单元从而形成三个串联回路；所述测量单元包括第二三相空气开关qf2、第一电流表3pa1、第二电流表3pa2和第三电流表3pa3，所述第一电流互感器3ta的采集输出端分别通过第二三相空气开关qf2的第一接入端n1和第一电流表3pa1连接组成串联回路，所述第二电流互感器3tb的采集输出端分别通过第二三相空气开关qf2的第二接入端n2和第二电流表3pa2连接组成串联回路，所述第三电流互感器3tc的采集输出端分别通过第二三相空气开关qf2的第三接入端n3和第二电流表3pa3连接组成串联回路，在本发明中，结合图1和图2，所述交流采样电路和变流采样电路分别为高精密电阻，其电阻阻值为50μω～100μω，交流采样电路采样的市电电流经过分压电阻和隔离耦合器后输入中央控制器(未图示)，交流采样电路采集三相交流市中的电流作为大电流发生时，对市电电流的变化状况进行参考，变流采样电路分别采集一次变流单元输出的电流和二次变流输出的电流，然后分别流经过分压电阻和隔离耦合器后输入中央控制器(未图示)，具体是将高精密电阻的一端接入第一升流变压器3t1次级输出的一端a0、第二升流变压器3t2次级输出的一端b0和第三升流变压器3t3次级输出的一端c0输出的电流以及将高精密电阻的一端接入第一电流表3pa1的输入端、第二电流表3pa2的输入端和第二电流表3pa3的输入端，高精密电阻的另一端经过分压和隔离之后输入中央控制器，中央控制器从而完成变流采样电路对一次变流单元输出的电流和二次变流输出的电流进行实时跟踪，从而是否需要启动信号接通电子开关sa，使电容c1和电容器组c2充电储能，电子开关sa为继电器电子开关、接触器电子开关或采用缘栅双极型晶体管igbt，其响应时间为10μs以下，而且耐流值大于100a以上，
根据本发明的另一个方面，本发明还提供了一种大电流发生装置的大电流产生方法，包括以下步骤：
步骤1：调节三相交流自耦调压器3tc回归零位状态，将三相市电送入一个能够经受限流保护的保护控制单元中，并在限流保护中突然开启或关闭输入控制单元，使三相交流电压进入三相交流自耦调压器3tc中；
步骤2：三相市电在三相交流自耦调压器3tc中接受升压调节并输出高压电压，输出的高压电压先经过一次变流单元缓慢输出高压大电流，高压大电流受控于储能保护单元并，然后再进过二次变流单元输出也就缓慢上升输出低压大电流，所述三相交流自耦调压器3tc输出的高压电压为市电电压的2～3倍，一次变流单元输出的电流大小不超过100a；在调节过程中，中央控制器的电流采集端通过交流采样电路采集三相交流市电的电流，以及中央控制器的电流采集端分别通过变流采样电路分别采集一次变流单元的输出端和二次变流输出端的电流，中央控制器将所采集到的电流与预先设置的电流值进行比较，若大于先设置的电流值，中央控制器的输出控制端输出关断信号切断输入控制单元的输入电源；若小于预先设置的电流值，中央控制器的输出控制端输出启动信号接通电子开关sa，使电容c1和电容器组c2充电储能；在不断升压过程中，电容c1和电容器组c2充电储能被接通进行充电储能，在电感l1和电阻r1的保护下进行充电时，连接在一次变流输出端或二次变流输出端的被测设备(电气开关设备)所获得的电流逐渐上升进行大升流放电试验，从而完成对一次变流单元输出的电流和二次变流输出的电流进行实时跟踪，根据跟踪检测电流的大小，实时接通-断开电子开关sa使电容c1和电容器组c2进行放电冲击并同时进行电流补偿，所跟踪的两个电流达到试验时所需要的电流并保持在规定的时间内(2min以内)，试验完成后先断开总电子开关qf0，此时一次变流单元和二次变流单元回路中在电容c1和电容器组c2放电状态下进行放电冲击试验，由于放电时间比较短(10ms以内完成放电)，不会影响被测设备的电气性能，一次变流输出单元输出暂态大电流对被测设备进行试验测试；
步骤3：得到所需要的高压大电流或低压大电流后，切断常闭按钮开关3sb2，使断开输入控制单元进入失锁状态，再次调节三相交流自耦调压器3tc回归零位状态。
在本发明中，当中央控制器输出控制信号使总电子开关qf0闭合后，由于三相交流自耦调压器3tc具有手动调节的手轮，先将三相交流自耦调压器3tc的手轮调节至零位处时，其附于手轮上的限位开关3s1闭合,这时按下常开按钮开关3sb2，此时三相交流接触器的常开主开关3km闭合从而控制调压单元的控制电压，此时三相交流接触器的第一常开辅助开关3km-1启动被吸合后进行自锁，三相交流接触器的第二常开辅助开关3km-2闭合，第二指示灯hr发亮表示测试开始，三相交流自耦调压器3tc得电后并在次级提供了三相交流自耦调压器3tc的初级电压，由于第一升流变压器3t1、第二升流变压器3t2、第三升流变压器3t3的次级是处于短路状态，将缓慢地旋动三相交流自耦调压器的3tc手轮,从而使第一升流变压器3t1、第二升流变压器3t2和第三升流变压器3t3的次级产生的大电流也就缓慢上升,如果在其回路中串入空气断路器(第一三相空气开关qf1),以及通过串在其回路中的电流互感器(分别包括第一电流互感器3ta、第二电流互感器3tb和第三电流互感器3tc)进行二次变流,在二次变流回路中的电流表(第一电流表3pa1、第二电流表3pa2和第三电流表3pa3)就可以测量到各空气断路器的热脱扣电流值(限于50a以下的空气断路器检验)，检验空气断路器该项指标是否合格；当被检验的空气断路器串入回路中的端子(一次变流输出端子)为a相的x0与x3之间、b相的x1与x3之间、c相的x2与x3之间，在二次变流单元回路中设置四个断开点(二次变流输出端子),即输出端子(一次变流输出端子)为x4、x5、x6和x7可以作三相四线的电能表(电流表)检测用电流源，其中：x4与x7之间作为a相电流源，x5与x7之间作为b相电流源，x6与x7作为为c相电流源，在检验空气断路器的热脱扣电流时，将二次变流回路的输出端子x4-x7短接，当作为三相四线电能表检测用电流源时，将一次变流回路的检验空气断路器的输出端子x0-x3短接；因此，当测试完成之后，再次按下常闭按钮开关3sb2后，此时三相交流接触器的第一常开辅助开关3km-1失电后失锁，三相交流接触器的常开主开关3km断开，从而结束调压单元的控制，也同时结束被检测设备的性能试验和检测。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。