CN110259649A - 一种高频脉冲绝缘性能测试装置及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高频脉冲绝缘性能测试装置，包含：盐雾箱，用于生成盐雾，待测线棒放置在盐雾箱内；空气压缩机，连接盐雾箱，用于向盐雾箱输出具有一定气压的空气；高频脉冲发生装置，用于产生高频脉冲；主控模块，连接空气压缩机、高频脉冲发生装置、盐雾箱，根据预设的气压值、脉冲参数、盐雾参数驱动空气压缩机、高频脉冲发生装置、盐雾箱工作；测量模块，连接待测线棒，测量待测线棒的实时电流值并发送给主控模块；当实时电流值超过主控模块内存储的电流阈值，主控模块驱动空气压缩机、高频脉冲发生装置、盐雾箱停止工作。本发明还包含一种高频脉冲绝缘性能的测试方法。本发明能够测试线棒在盐雾及高频脉冲环境下的绝缘性能。

Description

一种高频脉冲绝缘性能测试装置及其测试方法

技术领域

本发明涉及一种测试装置，特别涉及一种适用于海上风力发电机线棒的高频脉冲绝缘性能测试装置。

背景技术

我国海上风资源丰富，且相对于陆地风电场具有高风速、高产出、对人类影响小等优势。随着风电技术的发展，海上风电正处于爆发式增长阶段，近年来已有多个大规模风电场建在海上或沿海地区。然而，海洋环境与陆上环境存在较大差异，风力发电机的绝缘部分长期在盐雾环境下工作，会导致风力发电机绝缘过早失效。发电机绝缘问题只能返厂维修无法在现场解决，而海上吊装船的成本比陆上高得多，使得提高海上风力发电机的绝缘可靠性成为亟待解决的问题。

风力发电机采用成型绕组，直接对成品发电机进行绝缘测试是一种成本高、效率低的方法。风力发电机线棒一般是以云母、聚酸亚胺薄膜、玻璃丝带等主要绝缘材料组成，与风力发电机转子绝缘部分具有相同的工艺和材质。利用风力发电机线棒模拟风力发电机实际绝缘结构已成为目前对风力发电机进行绝缘性能能评估的可靠手段。

由于风力发电机采用变流器控制，变流器PMW(Pulse Width Modulation脉冲宽度调制)的高频脉冲对风力发电机的绝缘部分产生电晕，而风力发电机绝缘部分的耐电晕性是绝缘测试的重要环节。为了更好的模拟变流器PMW对风力发电机绝缘部分的输出特性，需要测试线棒在高频脉冲条件下的耐电晕性能。因此需要设计一种海上风力发电机线棒高频脉冲绝缘性能测试装置，通过模拟风力发电机在海上长期运行时的环境，自动测试线棒的耐电晕寿命，从而获得风力发电机绝缘部分在盐雾环境下的绝缘效果，根据模拟的效果获取风力发电机绝缘部分的实际工作参数，保障风力发电机安全可靠运行。同时所述测试装置还必须满足误差小，测试过程中的测试参数可灵活调节、测试结果必须准确可靠等要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种高频脉冲绝缘性能测试装置，用于模拟海上风力发电机工作的盐雾环境，通过测量海上风力发电机线棒在高频脉冲下被击穿所需时间，得知线棒对高频脉冲的绝缘性能。

为了达到上述目的，本发明提供一种高频脉冲绝缘性能测试装置，适用于测试海上风力发电机线棒的高频脉冲绝缘性能，包含：

盐雾箱，用于生成盐雾；待测线棒放置在所述盐雾箱内；

空气压缩机，连接盐雾箱，用于向盐雾箱输出具有一定气压的空气；

高频脉冲发生装置，电性连接所述待测线棒，用于向待测线棒输出高频脉冲；

主控模块，连接空气压缩机、高频脉冲发生装置、盐雾箱；主控模块根据接收的启动信号开始工作，根据预设的气压值、脉冲参数、盐雾参数驱动空气压缩机、高频脉冲发生装置、盐雾箱工作；主控模块还根据接收启动信号的时间生成对应的第一时间参数；

测量模块，连接所述待测线棒和主控模块，测量待测线棒的实时电流值；主控模块获取所述实时电流值，当所述实时电流值超过主控模块内存储的电流阈值，主控模块驱动空气压缩机、高频脉冲发生装置、盐雾箱停止工作，并根据所述实时电流值超过电流阈值的时间生成对应的第二时间参数；主控模块通过计算第二时间参数与第一时间参数的差值获取待测线棒的高频脉冲绝缘性能。

所述高频脉冲绝缘性能测试装置，还包含绝缘支架；所述绝缘支架放置在盐雾箱内，用于支承待测线棒，防止待测线棒与盐雾箱产生接触。

所述高频脉冲绝缘性能测试装置，还包含连接主控模块的输入输出模块；所述输入输出模块用于向主控模块输入启动信号和所述预设的气压值、脉冲参数、盐雾参数；输入输出模块还显示主控模块实时发送的所述实时电流值。

所述高频脉冲绝缘性能测试装置，还包含连接主控模块的记录模块；所述记录模块接收并存储主控模块发送的所述预设的气压值、脉冲参数、盐雾参数以及所述实时电流值；记录模块还存储所述第一时间参数和第二时间参数。

所述测量模块还连接空气压缩机、高频脉冲发生装置、盐雾箱，用于测量空气压缩机输出空气的实际气压值、高频脉冲发生装置所生成脉冲的实际脉冲参数、盐雾箱所生成盐雾的实际盐雾参数；主控模块将所述实际气压值、实际脉冲参数、实际盐雾参数发送给记录模块进行存储，并发送给输入输出模块进行显示。

所述高频脉冲绝缘性能测试装置，还包含电源模块，为空气压缩机、盐雾箱、高频脉冲发生装置提供工作电能。

所述高频脉冲绝缘性能测试装置，还包含断路器；断路器第一端电性连接电源模块，断路器第二端电性连接空气压缩机、盐雾箱、高频脉冲发生装置；当通过断路器的电流大于断路器动作电流时，断路器自动跳闸，切断电源模块与空气压缩机、盐雾箱、高频脉冲发生装置之间的电性连接。

所述盐雾参数包含盐雾温度、喷雾压力、喷雾时间、喷雾浓度；所述脉冲参数包含脉冲的峰值、脉冲频率、脉冲上升时间、脉冲占空比。

一种高频脉冲绝缘性能的测试方法，适用于测试海上风力发电机线棒的高频脉冲绝缘性能，采用本发明所述的高频脉冲绝缘性能测试装置实现的，包含步骤：

S1、通过输入输出模块向主控模块输入启动信号和预设的气压值、脉冲参数、盐雾参数；主控模块开始工作，并根据接收启动信号的时间生成第一时间参数，并将所述第一时间参数、预设的气压值、脉冲参数、盐雾参数存储至记录模块；主控模块根据预设的气压值、脉冲参数、盐雾参数生成对应的第一驱动信号、第二驱动信号、第三驱动信号；

S2、空气压缩机根据接收的第一驱动信号，按照预设的气压值输出空气；高频脉冲发生装置根据接收的第二驱动信号，按照预设的脉冲参数生成脉冲信号；盐雾箱根据接收的第三驱动信号，按照预设的盐雾参数在盐雾箱内生成盐雾；

S3、测量模块测量待测线棒的实时电流值并发送给主控模块；主控模块发送待测试样的实时电流值给记录模块保存；当待测线棒被所述脉冲信号击穿时，造成待测线棒的绝缘性能被破坏，其电阻值下降，待测线棒的实时电流超过主控模块内存储的电流阈值；

S4、主控模块根据待测线棒的实时电流值超过所述电流阈值的时间生成对应的第二时间参数，记录模块存储所述第二时间参数；同时主控模块向空气压缩机、高频脉冲发生装置、盐雾箱发出停止工作的第四驱动信号

S5、空气压缩机、高频脉冲发生装置、盐雾箱根据所述第四驱动信号停止工作；

S6、通过计算第二时间参数与第一时间参数的差值获取待测线棒的高频脉冲绝缘性能。

所述步骤S3还包含：

S31、测量模块测量空气压缩机输出空气的实际气压值、高频脉冲发生装置所生成脉冲的实际脉冲参数、盐雾箱所生成盐雾的实际盐雾参数；

S32、主控模块将所述实际气压值、实际脉冲参数、实际盐雾参数发送给记录模块进行存储，并发送给输入输出模块进行显示。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)能够真实地模拟出海上风力发电机工作的盐雾环境和高频脉冲环境，通过测量海上风力发电机线棒在模拟的环境下，被高频脉冲击穿的时间获取线棒的绝缘性能。根据线棒的绝缘性能，可以高效、精确地评估海上风力发电机绝缘系统的耐电晕寿命，提高了海上风力发电机的研发效率；

3)通过测量模块实时测量空气压缩机的气压值、高频脉冲发生装置的脉冲参数、盐雾箱的盐雾参数，并将测量的参数由输入输出模块实时显示，保证了实验环境的可控性，真实还原海上风力发电机的工作环境。

4)本发明的高频脉冲绝缘性能测试装置结构简单，功能可靠，测试数据准确，运行安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：

图1为本发明的高频脉冲绝缘性能测试装置结构示意图；

图2为本发明的高频脉冲绝缘性能的测试方法流程示意图；

图中：1、空气压缩机；2、盐雾箱；3、绝缘支架；4、待测线棒；5、高频脉冲发生装置；6、主控模块；7、断路器；8、电源模块；9、记录模块；10、输入输出模块；11、测量模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供一种高频脉冲绝缘性能测试装置，适用于测试海上风力发电机线棒的高频脉冲绝缘性能，包含：空气压缩机1、盐雾箱2、绝缘支架3、待测线棒4、高频脉冲发生装置5、主控模块6、电源模块8、输入输出模块10、测量模块11。

所述盐雾箱2，用于生成盐雾；待测线棒4放置在所述盐雾箱2内，待测线棒第一端接地。所述绝缘支架3放置在盐雾箱2内，用于支承待测线棒4，防止待测线棒4与盐雾箱2产生接触。

所述空气压缩机1，连接盐雾箱2，用于向盐雾箱2输出具有一定气压的空气。

所述高频脉冲发生装置5，电性连接所述待测线棒4，用于向待测线棒4输出高频脉冲。

所述测量模块11连接所述待测线棒第二端、空气压缩机1、高频脉冲发生装置5、盐雾箱2，用于测量待测线棒4的实时电流值、空气压缩机输出空气的实际气压值、高频脉冲发生装置5所生成脉冲的实际脉冲参数、盐雾箱2所生成盐雾的实际盐雾参数。

所述主控模块6信号连接空气压缩机、高频脉冲发生装置5、盐雾箱2、测量模块11。主控模块6根据接收的启动信号开始工作，根据预设的气压值、脉冲参数、盐雾参数驱动空气压缩机1、高频脉冲发生装置5、盐雾箱2工作。所述盐雾参数包含盐雾温度、喷雾压力、喷雾时间、喷雾浓度；所述脉冲参数包含脉冲的峰值、脉冲频率、脉冲上升时间、脉冲占空比。主控模块6还根据接收启动信号的时间生成对应的第一时间参数。

主控模块6通过测量模块11获取待测线棒4的实时电流值，当所述实时电流值超过主控模块6内存储的电流阈值，主控模块6驱动空气压缩机1、高频脉冲发生装置5、盐雾箱2停止工作，并根据所述实时电流值超过电流阈值的时间生成对应的第二时间参数。主控模块6通过计算第二时间参数与第一时间参数的差值获取待测线棒4的高频脉冲绝缘性能。所述差值越大，说明待测线棒4的绝缘性能越好。

待测线棒4未被击穿时，由于其具有良好的绝缘性能，可以将其等效为一个具有大电阻值的电气元件，此时通过待测线棒4的电流为微安级别。当待测线棒4被高频脉冲击穿时，其物理性能发生改变，待测线棒4的绝缘特性被破坏，电阻值减小，通过待测线棒4的电流值迅速上升到几百至几千安培。在主控模块6预设有一个电流阈值。根据待测线棒4被击穿时其电流变大的特性，当测量模块11获取待侧线棒的实时电流超过所述电流阈值，既说明待测线棒4被击穿，其绝缘性能被破坏。

通过所述输入输出模块10通信连接主控模块6，向主控模块6输入启动信号和预设的气压值、脉冲参数、盐雾参数。输入输出模块10还显示主控模块6实时发送的所述实时电流值、空气压缩机1输出空气的实际气压值、高频脉冲发生装置5所生成脉冲的实际脉冲参数、盐雾箱2所生成盐雾的实际盐雾参数。

在本发明的一个优选实施例中，所述的输入输出模块10包含键盘和显示器，分别与主控模块6通信连接。所述的键盘用于输入启动信号、预设的气压值、脉冲参数、盐雾参数，所述的显示器输出待测线棒4的实时电流值、实际气压值、实际脉冲参数、实际盐雾参数。

在本发明的一个优选实施例中，所述的输入输出模块10采用触摸显示屏。

在本发明的一个优选实施例中，所述高频脉冲绝缘性能测试装置还包含连接主控模块6的记录模块9。所述记录模块9存储主控模块6发送的所述预设的气压值、脉冲参数、盐雾参数、实时电流值、第一时间参数、第二时间参数，以及所述实时电流值、实际气压值、实际脉冲参数、实际盐雾参数。试验人员可以根据记录模块9内存储的各项数据，分析线棒的绝缘性能。

所述电源模块8电性连接空气压缩机1、盐雾箱2、高频脉冲发生装置5，为空气压缩机1、盐雾箱2、高频脉冲发生装置5提供工作电能。

优选的，在本发明的一个应用实施例中，所述高频脉冲绝缘性能测试装置，还包含断路器7。断路器第一端电性连接电源模块8，断路器第二端电性连接空气压缩机1、盐雾箱2、高频脉冲发生装置5。所述断路器7正常工作时为合闸状态，且断路器7的动作电流大于主控模块6内存储的电流阈值。当通过断路器7的电流大于断路器动作电流时，断路器7自动跳闸，切断电源模块8与空气压缩机1、盐雾箱2、高频脉冲发生装置5之间的电性连接。通过断路器7，进一步为操作者提供安全保护。

空气压缩机1、高频脉冲发生装置5、主控模块6、断路器7、电源模块8、记录模块9、输入输出模块10、测量模块11均设置在盐雾箱2外部。

一种高频脉冲绝缘性能的测试方法，适用于测试海上风力发电机线棒的高频脉冲绝缘性能，采用本发明所述的高频脉冲绝缘性能测试装置实现的，如图2所示，包含步骤：

S1、通过输入输出模块10向主控模块6输入启动信号和预设的气压值、脉冲参数、盐雾参数；

主控模块6开始工作，并根据接收启动信号的时间生成第一时间参数；主控模块6发送所述第一时间参数、预设的气压值、脉冲参数、盐雾参数存储给记录模块9存储，并发送给输入输出模块10进行显示；

主控模块6根据预设的气压值、脉冲参数、盐雾参数生成对应的第一驱动信号、第二驱动信号、第三驱动信号；

S2、空气压缩机1根据接收的第一驱动信号，按照预设的气压值输出空气；高频脉冲发生装置5根据接收的第二驱动信号，按照预设的脉冲参数生成脉冲信号；盐雾箱2根据接收的第三驱动信号，按照预设的盐雾参数在盐雾箱内生成盐雾；

S3、测量模块11测量待测线棒4的实时电流值、空气压缩机1输出空气的实际气压值、高频脉冲发生装置5所生成脉冲的实际脉冲参数、盐雾箱2所生成盐雾的实际盐雾参数并发送给主控模块6；

主控模块6发送所述实时电流值、实际气压值、实际脉冲参数、实际盐雾参数给记录模块9保存，并发送给输入输出模块10进行显示；

当待测线棒4被所述脉冲信号击穿时，造成待测线棒4的绝缘性能被破坏，其电阻值下降，待测线棒4的实时电流超过主控模块6内存储的电流阈值；

S4、主控模块6根据待测线棒4的实时电流值超过所述电流阈值的时间生成对应的第二时间参数，记录模块9存储所述第二时间参数；同时主控模块6向空气压缩机1、高频脉冲发生装置5、盐雾箱2发出停止工作的第四驱动信号；

S5、空气压缩机1、高频脉冲发生装置5、盐雾箱2根据所述第四驱动信号停止工作；

S6、通过计算第二时间参数与第一时间参数的差值获取待测线棒4的高频脉冲绝缘性能；所述差值越大，说明线棒绝缘性能越好，并可以通过所述差值得知线棒在预设盐雾环境、高频脉冲环境下可保持绝缘性的时长。

所述的高频脉冲绝缘性能的测试方法，还包含步骤：

当通过断路器7的电流大于断路器动作电流时，断路器7自动跳闸，切断电源模块8与空气压缩机1、盐雾箱2、高频脉冲发生装置5之间的电性连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)能够真实地模拟出海上风力发电机工作的盐雾环境和高频脉冲环境，通过测量海上风力发电机线棒在模拟的环境下，被高频脉冲击穿的时间获取线棒的绝缘性能。根据线棒的绝缘性能，可以高效、精确地评估海上风力发电机绝缘系统的耐电晕寿命，提高了海上风力发电机的研发效率；

3)通过测量模块11实时测量空气压缩机1的气压值、高频脉冲发生装置5的脉冲参数、盐雾箱2的盐雾参数，并将测量的参数由输入输出模块10实时显示，保证了实验环境的可控性，真实还原海上风力发电机的工作环境。

4)本发明的高频脉冲绝缘性能测试装置结构简单，功能可靠，测试数据准确，运行安全。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种高频脉冲绝缘性能测试装置，适用于测试海上风力发电机线棒的高频脉冲绝缘性能，其特征在于，包含：

盐雾箱，用于生成盐雾；待测线棒放置在所述盐雾箱内；

空气压缩机，连接盐雾箱，用于向盐雾箱输出具有一定气压的空气；

高频脉冲发生装置，电性连接所述待测线棒，用于向待测线棒输出高频脉冲；

主控模块，连接空气压缩机、高频脉冲发生装置、盐雾箱；主控模块根据接收的启动信号开始工作，根据预设的气压值、脉冲参数、盐雾参数驱动空气压缩机、高频脉冲发生装置、盐雾箱工作；主控模块还根据接收启动信号的时间生成对应的第一时间参数；

测量模块，连接所述待测线棒和主控模块，测量待测线棒的实时电流值；主控模块获取所述实时电流值，当所述实时电流值超过主控模块内存储的电流阈值，主控模块驱动空气压缩机、高频脉冲发生装置、盐雾箱停止工作，并根据所述实时电流值超过电流阈值的时间生成对应的第二时间参数；主控模块通过计算第二时间参数与第一时间参数的差值获取待测线棒的高频脉冲绝缘性能。

2.如权利要求1所述的高频脉冲绝缘性能测试装置，其特征在于，还包含绝缘支架；所述绝缘支架放置在盐雾箱内，用于支承待测线棒，防止待测线棒与盐雾箱产生接触。

3.如权利要求1所述的高频脉冲绝缘性能测试装置，其特征在于，还包含连接主控模块的输入输出模块；所述输入输出模块用于向主控模块输入启动信号和所述预设的气压值、脉冲参数、盐雾参数；输入输出模块还显示主控模块实时发送的所述实时电流值。

4.如权利要求1所述的高频脉冲绝缘性能测试装置，其特征在于，还包含连接主控模块的记录模块；所述记录模块接收并存储主控模块发送的所述预设的气压值、脉冲参数、盐雾参数以及所述实时电流值；记录模块还存储所述第一时间参数和第二时间参数。

5.如权利要求4所述的高频脉冲绝缘性能测试装置，其特征在于，所述测量模块还连接空气压缩机、高频脉冲发生装置、盐雾箱，用于测量空气压缩机输出空气的实际气压值、高频脉冲发生装置所生成脉冲的实际脉冲参数、盐雾箱所生成盐雾的实际盐雾参数；主控模块将所述实际气压值、实际脉冲参数、实际盐雾参数发送给记录模块进行存储，并发送给输入输出模块进行显示。

6.如权利要求1所述的高频脉冲绝缘性能测试装置，其特征在于，还包含电源模块，为空气压缩机、盐雾箱、高频脉冲发生装置提供工作电能。

7.如权利要求6所述的高频脉冲绝缘性能测试装置，其特征在于，还包含断路器；断路器第一端电性连接电源模块，断路器第二端电性连接空气压缩机、盐雾箱、高频脉冲发生装置；当通过断路器的电流大于断路器动作电流时，断路器自动跳闸，切断电源模块与空气压缩机、盐雾箱、高频脉冲发生装置之间的电性连接。

8.如权利要求1所述的高频脉冲绝缘性能测试装置，其特征在于，所述盐雾参数包含盐雾温度、喷雾压力、喷雾时间、喷雾浓度；所述脉冲参数包含脉冲的峰值、脉冲频率、脉冲上升时间、脉冲占空比。

9.一种高频脉冲绝缘性能的测试方法，适用于测试海上风力发电机线棒的高频脉冲绝缘性能，采用如权利要求1至权利要求8任一所述的高频脉冲绝缘性能测试装置实现的，其特征在于，包含步骤：

S1、通过输入输出模块向主控模块输入启动信号和预设的气压值、脉冲参数、盐雾参数；主控模块开始工作，并根据接收启动信号的时间生成第一时间参数，并将所述第一时间参数、预设的气压值、脉冲参数、盐雾参数存储至记录模块；主控模块根据预设的气压值、脉冲参数、盐雾参数生成对应的第一驱动信号、第二驱动信号、第三驱动信号；

S2、空气压缩机根据接收的第一驱动信号，按照预设的气压值输出空气；高频脉冲发生装置根据接收的第二驱动信号，按照预设的脉冲参数生成脉冲信号；盐雾箱根据接收的第三驱动信号，按照预设的盐雾参数在盐雾箱内生成盐雾；

S3、测量模块测量待测线棒的实时电流值并发送给主控模块；主控模块发送待测试样的实时电流值给记录模块保存；当待测线棒被所述脉冲信号击穿时，造成待测线棒的绝缘性能被破坏，其电阻值下降，待测线棒的实时电流超过主控模块内存储的电流阈值；

S4、主控模块根据待测线棒的实时电流值超过所述电流阈值的时间生成对应的第二时间参数，记录模块存储所述第二时间参数；同时主控模块向空气压缩机、高频脉冲发生装置、盐雾箱发出停止工作的第四驱动信号

S5、空气压缩机、高频脉冲发生装置、盐雾箱根据所述第四驱动信号停止工作；

S6、通过计算第二时间参数与第一时间参数的差值获取待测线棒的高频脉冲绝缘性能。

10.如权利要求9所述的高频脉冲绝缘性能的测试方法，其特征在于，所述步骤S3还包含：

S31、测量模块测量空气压缩机输出空气的实际气压值、高频脉冲发生装置所生成脉冲的实际脉冲参数、盐雾箱所生成盐雾的实际盐雾参数；

S32、主控模块将所述实际气压值、实际脉冲参数、实际盐雾参数发送给记录模块进行存储，并发送给输入输出模块进行显示。