一种可实现多路变频电机电磁线耐电晕测试的设备制造技术

本发明专利技术公开了一种可实现多路变频电机电磁线耐电晕测试的设备，解决了现有技术中输出波形不标准、并联多路试样老化时波形上升和下降时间随试样击穿而改变的问题。本发明专利技术包括主控系统、推挽式开关逻辑控制电路、示波器、高压探头、过流保护传感电路和测试架。本发明专利技术设计科学合理、操作便捷，具有输出波形符合IEC60034‑18‑41和IEC 60034‑18‑42标准、同时并联测试多路试样老化时波形上升和下降时间随试样逐一击穿而不改变的特点，具备突出的实质性特点和显著的进步。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种测试设备，具体涉及一种可实现多路变频电机电磁线耐电晕测试的设备。
技术介绍
基于脉宽调制(PWM)技术的变频驱动的迅猛发展推动了变频电机在各行业的广泛应用，变频驱动电机在国民经济中扮演着越来越重要的角色。然而，变频电机绝缘受高频、快速变化的重复脉冲作用，电应力对绝缘寿命的影响较正弦工频电应力更加严酷，大量变频电机出现未达到设计寿命就提前损坏的现象。利用重复高压方波，测试变频电机绝缘寿命并改进变频电机绝缘系统，对提高变频电机运行稳定性具有重要的现实意义。变频器输出ns级变化的脉冲电压，连接电机后遇到波阻抗不匹配，会发生波折射和反射。陡上升沿在变频电机端部产生尖峰反射电压并叠加在高压方波脉冲上，连续的方波脉冲对定子绕组绝缘具有很强的冲击，脉冲电压下产生的局部放电侵蚀绝缘系统的部分区域，加快了变频电机绝缘失效进程。开展绝缘系统在高频脉冲下的耐电晕测试需要具有高频高压脉冲输出的重复高压方波系统。IEC60034-18-41和IEC60034-18-42标准中，要求在研究旋转电机绝缘材料电老化实验和测试分析局部放电时，使用重复高压方波电压对变频电机绝缘系统进行耐电晕和局部放电起始电压测试，同时对重复高压方波电压的波形参数(峰峰值、占空比、频率、上升时间、波形对称)做了说明。GB/T21707-2008变频调速专用三相异步电动机绝缘规范，也对材料耐电晕测试的脉冲波形做了说明和建议。现有脉冲方波发生器存在不能同时满足标准所有要求(如满足上升沿则不满足波形对称、满足波形对称则电压过零存在死区、满足电压上升连续则负载容量小等等)，从而不同脉冲方波发生器对同一材料进行电老化实验、局部放电测试、耐电晕寿命测试等测试时，其测试数据往往具有很大的分散性，测试对照不充分结果不具有说服力。为了提高在耐电晕测试和电老化过程的效率，通常做法是将产生的一路输出外接多个测试式样。由于控制的高压方波上升时间是由电容和电阻的时间常数决定的，式样在老化过程中同时击穿的概率极小，当某一路式样击穿后，负载总电容数值将发生变化，若不控制接入回路的电阻，上升时间将发生变化，即减小。剩余式样将在改变过后的波形上升时间下继续老化，由于上升时间减少，不再是所考虑的波形上升时间，因此得到的老化寿命将不会较为准确的反应式样的真实情况。保证多路式样同时老化时施加方波的上升时间和下降时间随试样逐一击穿而不改变，成为所属
技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提供一种可实现多路变频电机电磁线耐电晕测试的设备，该设备具有输出波形符合IEC60034-18-41和IEC60034-18-42标准、同时并联测试多路试样老化时波形上升和下降时间随试样逐一击穿而不改变的特点。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种可实现多路变频电机电磁线耐电晕测试的设备，其特征在于，包括主控系统、推挽式开关逻辑控制电路、示波器、高压探头、过流保护传感电路、测试架和恒温箱，其中：测试架，用于固定相当于设备总负载电容的被测变频电机电磁线，其数量为两个以上并采用并联的方式进行连接；同时，每个测试架均具有高压测试电极和接地的地测试电极；恒温箱，用于控制耐电晕测试环境温度，所有测试架均设置在恒温箱内；过流保护传感电路，同时与主控系统、推挽式开关逻辑控制电路和所有测试架的高压测试电极连接，用于在测试过程中检测式样被击穿状态，并将测试结果反馈至主控系统；推挽式开关逻辑控制电路，与主控系统连接，用于向过流保护传感电路输出高压方波，并根据过流保护传感电路反馈的测试结果，当某个被测变频电机电磁线被电压击穿且相应负载电容被移除后，在主控系统的驱动控制下调整自身总的电阻值，以确保设备的总电阻与总负载电容的乘积R×C不变，实现其余被测变频电机电磁线的正常耐电晕测试；高压探头，同时与过流保护传感电路和示波器连接，并接地，用于获取被测变频电机电磁线的高压方波信号，并将其衰减1000倍后输出至示波器中进行波形显示。具体地说，所述主控系统包括MCU，与该MCU连接的人机交互终端，采用串口RS232协议与该MCU进行通信、并可输出TTL信号的FPGA，以及同时与该FPGA和推挽式开关逻辑控制电路连接、用于将TTL信号经数模转换后输出至推挽式开关逻辑控制电路的DA模块；所述过流保护传感电路和推挽式开关逻辑控制电路同时与FPGA连接。具体地说，所述过流保护传感电路包括与测试架数量相同、且一一对应连接的霍尔传感器，以及与霍尔传感器数量相同并一一对应连接的过流保护器；所述FPGA同时与所有的霍尔传感器和过流保护器连接；所述推挽式开关逻辑控制电路和高压探头均同时与所有的过流保护器连接。具体地说，所述推挽式开关逻辑控制电路包括用于产生正高压的第一直流高压输出组件，用于产生负直流高压的第二直流高压输出组件，数量为过流保护器两倍、且低压线圈与FPGA连接的高压继电器，与高压继电器数量相同并一一对应连接到高压继电器一端的高压触点上的无感电阻，以及与DA模块连接、并采用半桥推挽结构的半导体固态开关；所述第一直流高压输出组件同时与一半数量的高压继电器另一端的高压触点连接，并经由对应的无感电阻接入半导体固态开关其中的一个输入端；所述第二直流高压输出组件与另一半的高压继电器另一端的高压触点连接，并经由对应的无感电阻接入半导体固态开关的另一个输入端；所述半导体固态开关的输出端同时与所有的过流保护器连接。更具体地说，所述第一直流高压输出组件包括与高压继电器连接的可调正极高压直流电源，以及与该可调正极高压直流电源连接并接地的第一储能电容。更具体地说，所述第二直流高压输出组件包括与高压继电器连接的可调负极高压直流电源，以及与该可调负极高压直流电源连接并接地的第二储能电容。作为优选，所述可调正极高压直流电源和可调负极高压直流电源的型号均为HAPS06-10K。作为优选，所述MCU和FPGA的型号分别为STC12C5A60S2和EP4CE10F17C8。作为优选，所述半导体固态开关为推挽式结构的半导体固态开关。本专利技术的设计原理在于，通过在推挽式开关逻辑控制电路中设置高压继电器和无感电阻对设备总电阻进行调节，使得并联的多路试样在同时测试的过程中，当作为设备总负载电容的被测试样被逐一击穿的同时，根据“输出方波的上升或下降时间由设备中总电阻和总负载电容的乘积R×C来决定”这一特性，推挽式开关逻辑控制电路自动调整自身总的电阻值，确保了设备的总电阻与总负载电容的乘积R×C不变，从而达到测试电路中电压的波形上升和下降时间随试样逐一击穿而不改变的目的。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术通过并联设置多个测试架，并通过合理的电路结构设计，从而不仅可以同时测试多个试样，大幅节约测试的时间以及人工成本，而且能够避免在单路试样测试过程中测试数据容易出现分散性大的现象。(2)本专利技术采用半导体固态开关的半桥电路，高压方波从半桥上、下桥臂中心输出方波，方波对称，且无电压过零死区，如此采用本专利技术进行变频电机电磁线耐电晕寿命测试将会更准确。(3)本专利技术通过过流保护器，当被测试样被逐一击穿的同时，相应过流保护器依次断开所属被击穿测试架的电路，以防止本专利技术中各器件随被测试样被击穿而造成损坏。(4)本专利技术通过在所有测试架本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可实现多路变频电机电磁线耐电晕测试的设备，其特征在于，包括主控系统、推挽式开关逻辑控制电路、示波器、高压探头、过流保护传感电路、测试架和恒温箱，其中：测试架，用于固定相当于设备总负载电容的被测变频电机电磁线，其数量为两个以上并采用并联的方式进行连接；同时，每个测试架均具有高压测试电极和接地的地测试电极；恒温箱，用于控制耐电晕测试环境温度，所有测试架均设置在恒温箱内；过流保护传感电路，同时与主控系统、推挽式开关逻辑控制电路和所有测试架的高压测试电极连接，用于在测试过程中检测式样被击穿状态，并将测试结果反馈至主控系统；推挽式开关逻辑控制电路，与主控系统连接，用于向过流保护传感电路输出高压方波，并根据过流保护传感电路反馈的检测结果，当某个被测变频电机电磁线被电压击穿且相应负载电容被移除后，在主控系统的驱动控制下调整自身总的电阻值，以确保设备的总电阻与总负载电容的乘积R×C不变，实现其余被测变频电机电磁线的正常耐电晕测试；高压探头，同时与推挽式开关逻辑控制电路的高压方波输出端和示波器连接，并接地，用于获取被测变频电机电磁线的高压方波信号，并将其衰减1000倍后输出至示波器中进行波形显示。

【技术特征摘要】
1.一种可实现多路变频电机电磁线耐电晕测试的设备，其特征在于，包括主控系统、推挽式开关逻辑控制电路、示波器、高压探头、过流保护传感电路、测试架和恒温箱，其中：测试架，用于固定相当于设备总负载电容的被测变频电机电磁线，其数量为两个以上并采用并联的方式进行连接；同时，每个测试架均具有高压测试电极和接地的地测试电极；恒温箱，用于控制耐电晕测试环境温度，所有测试架均设置在恒温箱内；过流保护传感电路，同时与主控系统、推挽式开关逻辑控制电路和所有测试架的高压测试电极连接，用于在测试过程中检测式样被击穿状态，并将测试结果反馈至主控系统；推挽式开关逻辑控制电路，与主控系统连接，用于向过流保护传感电路输出高压方波，并根据过流保护传感电路反馈的检测结果，当某个被测变频电机电磁线被电压击穿且相应负载电容被移除后，在主控系统的驱动控制下调整自身总的电阻值，以确保设备的总电阻与总负载电容的乘积R×C不变，实现其余被测变频电机电磁线的正常耐电晕测试；高压探头，同时与推挽式开关逻辑控制电路的高压方波输出端和示波器连接，并接地，用于获取被测变频电机电磁线的高压方波信号，并将其衰减1000倍后输出至示波器中进行波形显示。2.根据权利要求1所述的一种可实现多路变频电机电磁线耐电晕测试的设备，其特征在于，所述主控系统包括MCU，与该MCU连接的人机交互终端，采用串口RS232协议与该MCU进行通信、并可输出TTL信号的FPGA，以及同时与该FPGA和推挽式开关逻辑控制电路连接、用于将TTL信号经数模转换后输出至推挽式开关逻辑控制电路的DA模块；所述过流保护传感电路和推挽式开关逻辑控制电路同时与FPGA连接。3.根据权利要求2所述的一种可实现多路变频电机电磁线耐电晕测试的设备，其特征在于，所述过流保护传感电路包括与测试架数量相同、且一一对应连接的霍尔传感器，以及与霍尔传感器数量相同并一一对应连接的过流保护器；所述FPGA同时与所有的霍尔传感器和过流...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鹏，王剑，周群，雷勇，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51