【关键词】无局放变频电源；IGBT；SPWM；变压器；感应耐压局放测试

引言

变压器作为电力系统核心设备，其绝缘性能直接影响电网稳定性。感应耐压局放测试通过模拟运行电压工况，检测内部绝缘缺陷，是变压器出厂试验与状态检修的必需环节。传统测试电源多采用工频变压器或普通变频电源，存在波形失真大、局放背景噪声高、频率调节范围窄等问题，难以满足高电压等级设备的精准测试需求。本文围绕无局放变频电源的核心技术原理、系统设计及在变压器测试中的应用展开研究，通过硬件架构优化、控制算法设计与实验验证，阐明该技术在电力设备绝缘检测中的实际应用价值，为行业提供兼具先进性与工程实用性的测试解决方案。

一、无局放变频电源核心技术原理

（一）IGBT与SPWM技术基础

IGBT作为核心开关器件，兼具金属-氧化物-半导体型场效应管的高输入阻抗和门极可关断晶闸管的低导通压降特性，能够实现高频开关动作（10～20 kHz），为电源的高效转换和精准控制提供硬件基础。SPWM技术通过将正弦波分解为一系列等幅不等宽的矩形脉冲，利用面积等效原理合成目标波形，其调制过程可有效抑制高次谐波，提升输出电压的正弦度[1]。

（二）低局放设计关键技术

低局放设计需从硬件架构与材料选型两方面入手。在硬件层面，采用全封闭金属屏蔽壳体、低局放绝缘材料减少放电隐患，优化印刷电路板布局以降低寄生电容和电感，避免高频开关过程中产生局部放电。在接地与屏蔽设计中，采用单点接地技术和多层屏蔽结构，抑制电磁干扰对检测信号的影响。控制算法层面，通过优化SPWM调制策略，降低开关过程中的电压/电流变化率，减少开关暂态噪声，同时结合脉冲电流法实时监测局放信号，动态调整控制参数以抑制背景噪声，确保局部放电量控制在5 pC以下[2]。

（三）输出波形质量控制方法

为实现高精度波形输出，电源采用电压电流双闭环控制策略。电压外环实时采集输出电压信号，通过比例-积分-微分（Proportion Integral Differential，PID）算法调整SPWM调制波幅值，确保输出电压稳定度小于等于±1%。电流内环监测输入电流波形，抑制谐波电流注入电网，提升功率因数。同时，在输出端配置电感电容滤波器，滤除高频开关噪声，进一步优化波形正弦度。针对变压器测试中频率调节需求，设计高精度数字锁相环（PhaseLocked Loop，PLL），实现频率步幅0.1 Hz[3]。

二、无局放变频电源系统设计

（一）硬件系统架构设计

无局放变频电源的硬件系统架构围绕高可靠性、低局放目标构建，主要包括输入整流模块、直流母线单元、IGBT逆变桥、输出滤波电路及保护单元。输入整流模块将工频交流电转换为直流电，经大容量低局放滤波电容稳定直流母线电压，为后续逆变环节提供纯净的直流电源。核心逆变部分采用IGBT模块构成三相全桥电路，通过SPWM调制策略实现高频开关动作，将直流电压转换为高频脉冲序列。