CN114779027B - 一种可实现智能升温的pdiv测试装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种可实现智能升温的PDIV测试装置可应用于变频电机，包括相互电连接的三相交流电压源、控制模块、通流电路、升压电路、温度传感器和特高频传感器，由于控制模块可以控制直流电流将环境温度升至目标温度，切换通流电路至加压电路，控制模块产生控制信号控制变压器进行升压，当特高频传感器检测到局部放电信号时，将局放识别信号输送至控制模块，当控制模块接收到局放识别信号后，停止升压，将当前电压数值标识为局部放电起始电压并发送至上位机进行储存。本装置较以往检测方法明显减少了电机绝缘局部放电起始电压测试的工作量，使得PDIV的检测更加高效和可靠。
Description
技术领域
本发明涉及新能源汽车技术领域，尤其涉及一种可实现智能升温的PDIV测试装置及方法。
背景技术
目前，新能源汽车加快发展，驱动电机作为新能源汽车的核心动力驱动部件，决定了整辆汽车的关键性能。其中，电力驱动能够很好地将电能转化为机械能，更好地驱动车轮从而带动汽车相应装置正常运行，实现汽车的正常使用。
新能源汽车驱动电机的绝缘材料在足够强的电场作用下，如果电介质不均匀，绝缘体不同区域所受电场强度将不同，容易引发局部放电，当绝缘发生局部放电时会影响绝缘寿命，因此需要了解该绝缘体在某些区域电场强度达到击穿场强而其它区域仍能保持绝缘的特性。
现有技术中，当前的各种检测不同运行状态下PDIV的方法只能分步骤测试，将环境条件设置为不同的温度后再加压测试，需要人工调换测试条件，存在安全隐患，且人工记录数据易对PDIV测试结果产生较大误差，导致PDIV测试结果不准确，且常规方式耗时费力，也不能满足技术发展的高效率要求。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种可实现智能升温的PDIV测试方法及装置，能够实现智能升温，进而检测在不同温度下电机运行状态下PDIV，提高了PDIV的检测效率和检测准确性。
第一方面，本发明实施例提供一种可实现智能升温的PDIV测试装置，该装置应用于变频电机，包括：相互电连接的三相交流电压源、控制模块、通流电路、升压电路、温度传感器和特高频传感器，其中，所述通流电路和所述升压电路并联在所述三相交流电压源和控制模块之间，可通过开关进行切换，所述控制模块分别与温度传感器、特高频传感器电连接；所述三相交流电压源用于提供三相交流电源；所述控制模块用于接收温度传感器和/或特高频传感器的信号控制所述通流电路和所述升压电路的切换，以及根据所述温度传感器、特高频传感器的信号控制所述通流电路和所述升压电路；所述通流电路用于控制测试环境的温度达到所述目标温度；所述升压电路用于控制测试环境的电压升压至产生局部放电；所述温度传感器用于检测所述测试环境的温度；所述特高频传感器用于检测所述测试环境产生局部放电。
在一个实施例中，上述装置的通流电路包括依次电连接的第一变压器、第一整流桥和LC滤波电路；所述第一变压器用于根据所述控制模块的第一控制信号对所述三相交流电压源输出的交流进行变压处理，输出变压后的交流电流以控制测试环境的温度达到所述目标温度；所述第一整流桥用于根据所述控制模块的第一控制信号利用第一二极管的单向导电性将正负变化的交流电流变为单向脉动电流；所述LC滤波电路用于获得对交流中的波纹进行滤波输出稳定的直流电流。
在一个实施例中，上述装置中的升压电路包括依次电连接的第二变压器和第二整流桥；
所述第二变压器用于根据所述控制模块的第二控制信号对所述三相交流电压源输出的交流进行变压处理，输出变压后的交流电流以控制测试环境的电压升压至产生局部放电；
所述第二整流桥用于根据所述控制模块的第二控制信号利用第二二极管的单向导电性将正负变化的交流电流变为单向脉动电流。
在一个实施例中，上述装置还包括负载电路，所述负载电路包括三相绝缘负载电路或匝间绝缘负载电路。
在一个实施例中，上述装置中的升压电路的电压采用方波脉冲电压，所述方波电压的频率为50Hz，升压速度为100V/min。
本发明第一方面通过对变频电机的匝间绝缘施加等步长上升的脉冲电压，从频域的角度分析加压后的电磁信号，对其按照预设频段划分N个对应不同频段的能量的频域信号，根据该N个频域信号对应不同频段的能量占所有频域信号对应不同频段的总能量，确定N个频域信号对应不同频段的局部放电概率，将大于预设局部放电阈值的频段中能量最集中的目标频率所对应的局部放电电压作为局部放电的起始电压PDIV，进而可以精确确定该变频电机的PDIV。
第二方面，本发明实施例提供一种可实现智能升温的PDIV测试方法，应用于变频电机，所述方法包括：获取待测PDIV的目标温度，控制所述待测PDIV的测试环境温度达到所述目标温度；确定所述测试环境的温度达到所述目标温度的情况下，按照预设电压步长控制电压上升产生局部放电；在检测到所述局部放电的次数达到预设次数阈值的情况下，检测所述待测PDIV值。
在一个实施例中，该在检测到所述局部放电的次数达到预设次数阈值的情况下，检测所述待测PDIV值的步骤，包括：
分别检测三相主绝缘PDIV中每一相主绝缘PDIV对应第一电压值以及并联三相后的主绝缘PDIV对应的第二电压值，将所述第一电压值和第二电压值中最小的电压值作为所述待测PDIV值的目标PDIV值。
在一个实施例中，该方法还包括：获取多次针对所述目标温度检测的所述目标PDIV值，对所述多个目标PDIV值进行求平均处理；将处理后的所述多个目标PDIV值的平均PDIV值以及对应的电压平均值发送至上位机保存。
在一个实施例中，所述在获取待测PDIV的目标温度之后，该方法还包括：
分别获取所述通流电路和所述升压电路中变压器对应的匝数比。
第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括：处理器、存储介质和总线，所述存储介质存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当所述电子设备运行时，所述处理器与所述存储介质之间通过总线通信，所述处理器执行所述机器可读指令，以执行时执行如第一方面所述的方法的步骤。
与现有技术相比，本实施例具有以下有益效果：
(1)操作便捷高效，本发明通过切换电机连接带有不同变压器电路，实现分时升温和加压测PDIV的功能，利用同一套装置，经编程FPGA控制板后实现全自动控制，解决转换不同温度下测试PDIV操作耗时问题。
(2)测量结果精确，本发明结合温度实时传感技术、全自动控制技术、反馈调节技术等，并在测量不同相间或匝间绝缘PDIV值后以最小值方式选择最优的PDIV值，多次测量取平均值以减小测量误差，以便更准确地测量出电机绝缘材料的PDIV。
(3)通用性和实用性高，本发明不仅可用于新能源变频电机、变频电机匝间或相间绝缘PDIV自动检测领域，也可应用于普通电缆缺陷检测、其他高压电气设备绝缘测试中；本发明编程FPGA控制板后即可全自动操作，对操作人员技术要求不高，拥有非常高的推广价值。
(4)安全性能优异，本发明可实现全自动、远距离操作，现有一般方法测试不同温度下的PDIV需人工切换升温与加压状态，缺乏安全性，而本发明编程FPGA控制板后即可由程序自动控制执行。
(5)装置结构简单，本发明所采用装置均可在市场上购买，不需定制特殊检测装置，且采用的变压器、特高频天线、继电器等结构简单，不涉及组装复杂和难运输的装置。
(6)检测时间短速度快，本发明通过FPGA控制板控制操作，与人工操作相比，缩短了不同步骤之间转换的反应时间，升压、监控温度、记录数据等时间均由程序执行，缩短了等待时间。
附图说明
图1示出了本发明实施例提供的可实现智能升温的PDIV测试装置结构示意图一；
图2示出了本发明实施例提供的可实现智能升温的PDIV测试装置结构示意图二；
图3示出了本发明实施例提供的可实现智能升温的PDIV测试装置结构示意图三；
图4示出了本发明实施例提供的可实现智能升温的PDIV测试方法流程示意图一；
图5示出了本发明实施例提供的可实现智能升温的PDIV测试方法流程示意图二；
图6示出了本发明实施例提供的可实现智能升温的PDIV测试应用结构示意图一；
图7示出了本发明实施例提供的可实现智能升温的PDIV测试应用结构示意图二；
图8示出了本发明实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的返修车辆定位管理方法进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
目前，新能源汽车驱动电机的绝缘材料在足够强的电场作用下，如果电介质不均匀，绝缘体不同区域所受电场强度将不同，容易引发局部放电，当绝缘发生局部放电时会影响绝缘寿命，因此需要了解该绝缘体在某些区域电场强度达到击穿场强而其它区域仍能保持绝缘的特性。其中，每次局部放电存在高能量电子或加速电子的冲击，易使该绝缘体出现局部温度升高，从而易引起绝缘材料的过热，特别是长期处于局部放电状态会引起多种形式的物理效应和化学反应，局部放电的反应产物如臭氧及氮的氧化物会侵蚀绝缘材料，如环境中有水分子与氮的氧化物反应产生硝酸，将加剧对绝缘的侵蚀。多次、长期的局部放电会使绝缘体的劣化损伤逐步扩大，最终缩短绝缘体正常寿命、降低绝缘强度，甚至可能使整个绝缘体击穿。
随着对电机驱动运行速度的需求加大，电机工作时的运行速度和功率损耗也将增大。不同运行时间、运行状态下的电机环境温度将有所不同，导致绝缘有不同的局部放电起始电压(Partial Discharge Inception Voltage，简称：PDIV)。
在现阶段，当前的各种检测不同运行状态下PDIV的方法只能分步骤测试，将环境条件设置为不同的温度后再加压测试，需要人工调换测试条件，存在安全隐患，且人工记录数据易对PDIV测试结果产生较大误差，导致PDIV测试结果不准确。对于不同运行状态下电机绝缘的PDIV检测没有规范高效的方法，且常规方式耗时费力，不能满足技术发展的高效率要求。
本申请实施例提供了一种可实现智能升温的PDIV测试装置和方法，能够实现智能升温，进而检测在不同温度下变频电机运行状态下的PDIV值，提高了PDIV的检测效率和检测准确性。
实施例一
如图1所示，本申请实施例提供了一种可实现智能升温的PDIV测试装置100，包括：相互电连接的三相交流电压源10、控制模块20、通流电路30、升压电路40、温度传感器50和特高频传感器60；
其中，通流电路30和升压电路40并联在三相交流电压源10和控制模块20之间，可通过开关进行切换，控制模块20分别与温度传感器50和特高频传感器60电连接；
该三相交流电压源10用于提供三相交流电源，该控制模块20用于接收温度传感器和/或特高频传感器的信号控制通流电路30和升压电路40的切换，以及根据温度；
通流电路30用于控制测试环境的温度达到目标温度；
升压电路40用于控制测试环境的电压升压至产生局部放电；
温度传感器50用于检测测试环境的温度；
特高频传感器60用于检测测试环境产生的局部放电。
具体的，目标温度可以根据情况来设定，当温度传感器50监测到温度达到设定值时，通过传输线将温度信号反馈至控制模块。其中，该控制模块可以采用FPGA控制板，FPGA控制板接收反馈信号并产生触发信号控制开关，切换通流电路至升压电路，当FPGA控制板识别到当前状态为加压状态时，产生控制信号控制变压器以100V/min速度或者按照5V的电压步长进行升压。
可选的，该FPGA控制板用于按照从预设电压步长控制变压器变比变化使得电压按一定速率上升至检测到PDIV，避免快速升压造成的测量结果不准确。
当特高频传感器60检测到局部放电信号时，将局部放电信号输送至FPGA控制板，当FPGA控制板接收到局部放电信号后，停止升压，将当前电压数值标识为局部放电起始电压并发送至上位机进行储存，FPGA控制板还可以用于对检测PDIV过程监测温度实现温度反馈调节。
可选的，该温度传感器50若采用非接触式温度传感器，则可利用辐射测温法来测量或控制某些物体的表面温度。
可选的，该测试环境可以采用保温箱，该保温箱可选择采用高强度耐热复合材料，且箱壁有一定厚度以起到更好隔热的效果。
可选的，上述各模块之间可以采用光纤进行数据传输，以提高抗干扰性，以及稳定数据传输的作用。
可选的，如图2所示，上述通流电路30包括依次电连接的第一变压器、第一整流桥、LC滤波电路和负载电路；
所述第一变压器用于根据所述控制模块的第一控制信号对所述三相交流电压源输出的交流进行变压处理，输出变压后的交流电流以控制测试环境的温度达到所述目标温度；
所述第一整流桥用于根据控制模块的第一控制信号利用第一二极管的单向导电性将正负变化的交流电流变为单向脉动电流；
所述LC滤波电路用于对交流中的波纹进行滤波输出稳定的直流电流给到所述负载电路。
具体的，第一变压器31用于对三相交流电压源10变压获取低电压大电流，用于对测试环境的温度进行调整，调整测试环境的温度达到所述目标温度；
第一整流桥32用于根据控制模块的第一控制信号利用第一二极管的单向导电性将正负变化的交流电流变为单向脉动电流；
LC滤波电路33用于滤去整流输出电流中的纹波，第一个LC滤波电路是滤波的作用，因为整流之后的波形只有正极性的正弦，需要LC滤波，以滤除高频信号，但是LC滤波后还是有较小纹波，为获得直流电流，所以需要进行稳压和滤波。
可选的，LC滤波电路33可以采用电感滤波，靠通过电流产生电磁感应来平滑输出电流，输出电压低；适用于大电流，电流越大滤波效果越好。
可选的，所述负载电路包括三相绝缘负载电路或匝间绝缘负载电路，便于测试不同类型绝缘的PDIV值。
可选的，如图3所示，升压电路40包括依次电连接的第二变压器和第二整流桥；
第二变压器用于根据控制模块的第二控制信号对三相交流电压源输出的交流进行变压处理，输出变压后的交流电流以控制测试环境的电压升压至产生局部放电；
第二整流桥用于根据控制模块的第二控制信号利用第二二极管的单向导电性将正负变化的交流电流变为单向脉动电流。
具体的，第二变压器41用于对三相交流电压源变压获取低电流大电压，对变频电机的相间绝缘施加等步长上升的脉冲方波电压，用于将测试环境的电压升压至产生局部放电。
第二整流桥42利用第二二极管的单向导电性将正负变化的交流电流变为单向脉动电流的电路。
可选的，该升压电路的电压采用方波脉冲电压，方波电压的频率为50Hz，升压速度为100V/min。
具体的，该FPGA控制板控制板5，用于按照从预设电压步长控制变压器变比变化使得电压按一定速率上升至检测到PDIV，避免快速升压造成的测量结果不准确。
具体的，上述各模块之间可以采用光纤进行数据传输，以提高抗干扰性，以及稳定数据传输的作用。
本实施例的可实现智能升温的PDIV测试装置可应用于变频电机，通过相互电连接的三相交流电压源、控制模块、通流电路、升压电路、温度传感器和特高频传感器，其中，通流电路和升压电路并联在三相交流电压源和控制模块之间，可通过开关进行切换，控制模块分别与温度传感器、特高频传感器电连接；由于控制模块可以控制直流电流将环境温度升至目标温度，即控制通流加热时间，并采用温度传感器进行温度监测，当温度传感器监测到温度达到设定值时，通过传输线将温度信号反馈至控制模块，控制模块接收反馈信号并产生触发信号控制开关，切换通流电路至加压电路，当控制模块识别到当前状态为加压状态时，产生控制信号控制变压器进行升压，当特高频传感器检测到局部放电信号时，将局放识别信号输送至控制模块，当控制模块接收到局放识别信号后，停止升压，将当前电压数值标识为局部放电起始电压并发送至上位机进行储存。本装置较以往检测方法明显减少了电机绝缘局部放电起始电压测试的工作量，使得PDIV的检测更加高效和可靠。
实施例二
如图4所示，上述可实现智能升温的PDIV测试装置对应的可实现智能升温的PDIV测试方法，可应用于变频电机，具体步骤如下：
步骤S101、获取待测PDIV的目标温度，控制所述待测PDIV的测试环境温度达到所述目标温度；
步骤S102、确定所述测试环境的温度达到所述目标温度的情况下，按照预设电压步长控制电压上升产生局部放电；
步骤S103、在检测到所述局部放电的次数达到预设次数阈值的情况下，检测所述待测PDIV值。
可选的，在检测到所述局部放电的次数达到预设次数阈值的情况下，检测所述待测PDIV值的步骤，包括：
分别检测三相主绝缘PDIV中每一相主绝缘PDIV对应第一电压值以及并联三相后的主绝缘PDIV对应的第二电压值，将所述第一电压值和第二电压值中最小的电压值作为所述待测PDIV值的目标PDIV值。
可选的，如图5所示，所述方法还包括：
步骤S201、获取多次针对目标温度检测的目标PDIV值，对述多个目标PDIV值进行求平均处理；
步骤S202、将处理后的所述多个目标PDIV值的平均PDIV值以及对应的电压平均值发送至上位机保存。
可选的，在获取待测PDIV的目标温度之后，方法还包括：
分别获取通流电路和升压电路中变压器对应的匝数比。
本实施例的可实现智能升温的PDIV测试装置可应用于变频电机，通过控制直流电流将环境温度升至目标温度，即控制通流加热时间，并采用温度传感器进行温度监测，当温度传感器监测到温度达到设定值时，通过传输线将温度信号反馈至控制模块，控制模块接收反馈信号并产生触发信号控制开关，切换通流电路至加压电路，当控制模块识别到当前状态为加压状态时，产生控制信号控制变压器进行升压，当特高频传感器检测到局部放电信号时，将局放识别信号输送至控制模块，当控制模块接收到局放识别信号后，停止升压，将当前电压数值标识为局部放电起始电压并发送至上位机进行储存。本方法较以往检测方法明显减少了电机绝缘局部放电起始电压测试的工作量，使得PDIV的检测更加高效和可靠。
具体的，该测试环境可以在有油的保温箱，控制模块采用FPGA控制板，上述测试方法的详细步骤如下：
S1、将待检测变频电机放入装有油的保温箱中，打开连接保温箱的温度传感器，测量当前保温箱中温度开启FPGA控制板工作，设置通流电路和升压电路的变压器匝数。
S2、将待检测变频电机连接通流电路，在交流电压下，通过变压器将高电压变换为低电压，小电流变换为大电流，使电机匝间或相间处于低压大电流状态，通过电流的热效应给电机绝缘加热，此时电机处于保温箱中，避免了外界环境温度的影响。
S3、温度传感器通过传输线将监测到的温度信号反馈给FPGA，当温度传感器监测到绝缘材料升至设置好的待测温度，FPGA控制板接收信号后，对输入信号做出响应，触发信号控制开关，即输出控制信号1。
S4、信号控制开关位于通流电路和升压电路之间，由控制信号1控制此时开关由通流电路切换为升压电路，此时电机绝缘由低压高流的升温状态变为被施加等步长上升电压和低电流的检测状态。
S5、开关切换后，由FPGA控制板识别到电机当前状态为加压状态，FPGA控制板随即产生控制信号作用于变压器以一定的速度进行升压，每升高一定温度时等待几秒，检测是否出现局部放电。
S6、升压一段时间后，当特高频传感器(特高频天线)检测到局部放电信号时，将局放识别信号输送至FPGA控制板，FPGA控制板控制变压器停止升压，等待一段时间，若持续检测到连续多次局部放电信号，FPGA控制板以最小值方式选择最优的PDIV值，并多次测量取平均值，将当前电压值发送至上位机作为当前温度下绝缘材料的PDIV保存。
S7、将检测电压保存视为检测完一个温度下的PDIV，此时FPGA控制板再次输出控制信号1控制开关由加压电路切换为升温电路，即再次使电机连接低压高流电路，当达到下一个设定温度时，重复S2进行下一个温度下绝缘PDIV的测试。当某两相间绝缘不同温度下PDIV测试完后，可通过外部按钮切换不同电压回路，继续测量其他两不同相间的PDIV。
根据实际测试环境需要，当检测驱动电机相间绝缘的局部放电起始放电电压PDIV时，作为优选，电压采用方波脉冲电压，所述方波电压的频率为50Hz，升压电路升压速度为100V/min。所述检测放电后持续等待时间为5s,以便于排除偶然的干扰信号。
具体地，所述步骤S1中根据所需测定温度，FPGA控制板根据比热容公式：
Q＝cm(t2-t1) 公式(1)
再由焦耳效应公式：
Q＝I2 2R 公式(2)
FPGA控制板就算出所需电流，根据变压器原副边电流公式：
其中，Q为FPGA控制板的比热容，t1为保温箱的温度，t2为目标温度，I1为三相电源的电流值，I2为第一变压器或第二变压器的电流值，R为通流电路或升压电路的等效电阻，进而可以得到N1/N2，即第一变压器或者第二变压器的匝数比，一般升压电路为保证初始电压低于PDIV，起始变压器的变比取一较大值。
设置通流电路变压器匝数N1/N2，升压电路为保证初始电压低于PDIV，起始变压器的变比取一较大值。
可选的，所述步骤S2中利用电加热原理，为保证待测绝缘材料与温度传感器检测到的温度基本相同，升温速度不宜过快。
可选地，所述步骤S3中温度传感器连接FPGA控制板并实时传输测量的温度数据，当测量温度到达待测温度，由FPGA控制板输出控制信号1。
可选地，所述步骤S4中由控制信号1控制电路切换的开关，通流电路变为空载运行，输出电流为零；接通升压电路后，电压由接通前的小电压变为较大电压，电流由大电流变为较小电流。
可选地，所述步骤S5中FPGA控制板随即产生控制信号作用于变压器以100V/min的速度进行升压。
进一步地，所述步骤S5中测量相间绝缘PDIV值时采取多次测量求平均值，使得测量结果符合统计学规律。
具体地，所述步骤S6中由特高频天线检测局部放电信号，将局放识别信号输送至FPGA控制板，若检测到局部放电，FPGA控制板将输出控制信号控制变压器停止升压，等待一段时间，若持续检测到连续五次局部放电信号，则将当前电压值发送至上位机作为当前温度下绝缘材料的PDIV保存。
具体地，所述步骤S7中检测驱动电机相间绝缘的局部放电起始放电电压PDIV，分别检测三相主绝缘PDIV得到UU,UV,UW,并检测并联三相后的主绝缘PDIV得到UUVWG，根据算式＝Min{UU,UV,UW,UUVWG}，选择UU,UV,UW,UUVWG中最小的电压值作为相间主绝缘的值。
进一步地，所述步骤S7中当测试完一个温度下的PDIV，若还需进行下一个待测温度下PDIV的测量，FPGA控制板再次输出控制信号1控制开关由加压电路切换为升温电路，重复S2操作。
与现有技术相比，本实施例具有以下有益效果：
(1)操作便捷高效，本发明通过切换电机连接带有不同变压器电路，实现分时升温和加压测PDIV的功能，利用同一套装置，经编程FPGA控制板后实现全自动控制，解决转换不同温度下测试PDIV操作耗时问题。
(2)测量结果精确，本发明结合温度实时传感技术、全自动控制技术、反馈调节技术等，并在测量不同相间或匝间绝缘PDIV值后以最小值方式选择最优的PDIV值，多次测量取平均值以减小测量误差，以便更准确地测量出电机绝缘材料的PDIV。
(3)通用性和实用性高，本发明不仅可用于新能源变频电机、变频电机匝间或相间绝缘PDIV自动检测领域，也可应用于普通电缆缺陷检测、其他高压电气设备绝缘测试中；本发明编程FPGA控制板后即可全自动操作，对操作人员技术要求不高，拥有非常高的推广价值。
(4)安全性能优异，本发明可实现全自动、远距离操作，现有一般方法测试不同温度下的PDIV需人工切换升温与加压状态，缺乏安全性，而本发明编程FPGA控制板后即可由程序自动控制执行。
(5)装置结构简单，本发明所采用装置均可在市场上购买，不需定制特殊检测装置，且采用的变压器、特高频天线、继电器等结构简单，不涉及组装复杂和难运输的装置。
(6)检测时间短速度快，本发明通过FPGA控制板控制操作，与人工操作相比，缩短了不同步骤之间转换的反应时间，升压、监控温度、记录数据等时间均由程序执行，缩短了等待时间。
下面针对应用于新能源变频电机的匝间绝缘PDIV的检测方法以及相间绝缘PDIV的检测方法进行详细说明，其中，这两种绝缘类型的检测方法主要在于通流电路和负载电路的不同。
实施例三
如图6所示，本申请实施例提供了一种基于变压器的自动升温及PDIV测试方法及装置，应用于新能源变频电机的匝间绝缘PDIV升温，装置包括三相交流电压源、第一变压器、第一整流桥、LC滤波电路、第二变压器、第二整流桥、FPGA控制板控制板、温度传感器、特高频天线、第一负载电路和保温箱。
第一变压器用于对三相交流电压源变压获取低电压大电流；
第二变压器用于对三相交流电压源变压获取低电流大电压，对变频电机的匝间绝缘施加等步长上升的脉冲方波电压；
第一整流桥利用第一二极管的单向导电性将正负变化的交流电流变为单向脉动电流的电路；
第二整流桥利用第二二极管的单向导电性将正负变化的交流电流变为单向脉动电流的电路；
LC滤波电路用于滤去整流输出电流中的纹波，第一个LC滤波电路是滤波的作用，因为整流之后的波形只有正极性的正弦，需要LC滤波，以滤除高频信号，但是LC滤波后还是有较小纹波，为获得直流电流，所以需要后续的和进行稳压和滤波。
FPGA控制板控制板用于接收温度传感器的传输信号，并输出控制信号控制电路切换开关和变压器升压速率；
温度传感器用于检测升温过程是否达到待测温度、检测PDIV过程监测温度实现温度反馈调节；
可选的，LC滤波电路采用电感滤波，靠通过电流产生电磁感应来平滑输出电流，输出电压低；适用于大电流，电流越大滤波效果越好。
可选的，该FPGA控制板控制板，用于按照从预设电压步长控制变压器变比变化使得电压按一定速率上升至检测到PDIV，避免快速升压造成的测量结果不准确。
可选的，该温度传感器若采用非接触式温度传感器，则可利用辐射测温法来测量或控制某些物体的表面温度。
可选的，该保温箱可选择采用高强度耐热复合材料，且箱壁有一定厚度以起到更好隔热的效果。
可选的，上述各模块之间可以采用光纤进行数据传输，以提高抗干扰性，以及稳定数据传输的作用。
应用于上述实施例中的基于变压器的自动升温及PDIV测试方法及装置，该方法包括：
S1、将待检测电机放入装有油的保温箱中，打开连接保温箱的温度传感器6，将变频电机匝间绝缘与通流电路连接，测量当前保温箱中温度开启FPGA控制板控制板工作，设置通流电路和升压电路的变压器匝数。
S2、在三相交流电压下，通过变压器将高电压变换为低电压，小电流变换为大电流，使电机匝间或相间处于低压大电流状态，通过电流的热效应给电机绝缘加热，此时电机处于保温箱中，避免了外界环境温度的影响。
S3、温度传感器通过传输线将监测到的温度信号反馈给现场可编程逻辑门阵列(FPGA)，当温度传感器监测到绝缘材料升至设置好的待测温度，FPGA控制板接收信号后，对输入信号做出响应，触发信号控制开关，即输出控制信号1。
S4、信号控制开关位于通流电路和升压电路之间，由控制信号1控制此时开关由通流电路切换为升压电路，此时电机绝缘由低压高流的升温状态变为被施加等步长上升电压和低电流的检测状态。此时完成对变频电机的匝间绝缘升温。
本实施例提供的一种对变频电机的匝间绝缘升温的方法及装置，包括三相交流电压源、第一变压器、第一整流桥、LC滤波电路、第二变压器、第二整流桥、FPGA控制板控制板、温度传感器、第一负载电路和保温箱；其中，通过变压器将原边交流电压分别变换为副边大电流小电压，将变频电机与通流电路连接，对其施加大电流小电压，使其升至一定温度进而可以测量得到不同温度下该变频电机匝间绝缘的起始放电电压PDIV。
实施例四
如图7所示，本申请实施例提供了一种基于变压器的自动升温及PDIV测试方法及装置，应用于变频电机的相间绝缘PDIV测试，装置包括三相交流电压源、第一变压器、第二整流桥、LC滤波电路、第二变压器、第二整流桥、FPGA控制板控制板、温度传感器、特高频天线、第二负载电路和保温箱。
第一变压器用于对三相交流电压源1变压获取低电流大电压，对变频电机的相间绝缘施加等步长上升的脉冲方波电压；
第二变压器用于对三相交流电压源1变压获取低电流大电压，对变频电机的匝间绝缘施加等步长上升的脉冲方波电压；
第一整流桥利用第一二极管的单向导电性将正负变化的交流电流变为单向脉动电流的电路；
第二整流桥利用第二二极管的单向导电性将正负变化的交流电流变为单向脉动电流的电路；
LC滤波电路用于滤去整流输出电流中的纹波，第一个LC滤波电路是滤波的作用，因为整流之后的波形只有正极性的正弦，需要LC滤波，以滤除高频信号，但是LC滤波后还是有较小纹波，为获得直流电流，所以需要后续的和进行稳压和滤波。
FPGA控制板控制板用于接收温度传感器和特高频天线的传输信号，并输出控制信号控制电路切换开关和变压器升压速率；
温度传感器用于检测升温过程是否达到待测温度、检测PDIV过程监测温度实现温度反馈调节；
特高频天线可以是宽频特高频天线，用于获取对变频电机进行加压后的电磁信号。
具体的，LC滤波电路采用电感滤波，靠通过电流产生电磁感应来平滑输出电流，输出电压低；适用于大电流，电流越大滤波效果越好。
具体的，该FPGA控制板控制板，用于按照从预设电压步长控制变压器变比变化使得电压按一定速率上升至检测到PDIV，避免快速升压造成的测量结果不准确。
具体的，该宽频特高频天线放置于待测变频电机的定子内部边缘，与变频电机保持合适的测试距离，尽量减小因距离造成的测试结果误差。
具体的，该宽频特高频天线可选择具有良好的方向性以及具有高灵敏度反应的传感器，同时可以采用光纤传输电磁信号，便于信号稳定传输，抗干扰能力强。
具体的，该保温箱可选择采用高强度耐热复合材料，且箱壁有一定厚度以起到更好隔热的效果。
具体的，上述各模块之间可以采用光纤进行数据传输，以提高抗干扰性，以及稳定数据传输的作用。
应用于上述实施例中的基于变压器的自动升温及PDIV测试方法及装置，该方法包括：
S1、在如实施例1对电机相间绝缘进行升温后，由通流电路切换为升压电路，此时电机绝缘由低压高流的升温状态变为被施加等步长上升电压和低电流的检测状态。
S2、开关切换后，由FPGA控制板识别到电机当前状态为加压状态，FPGA控制板随即产生控制信号作用于变压器20以100V/min的速度进行升压，每升高一定温度时等待几秒，检测是否出现局部放电。
S3、升压一段时间后，当特高频天线检测到局部放电信号时，将局放识别信号输送至FPGA控制板5，FPGA控制板控制变压器停止升压，等待一段时间，若持续检测到连续多次局部放电信号FPGA控制板以最小值方式选择最优的PDIV值，并多次测量取平均值，将当前电压值发送至上位机作为当前温度下绝缘材料的PDIV保存。
S4、将测试电压保存视为测试完一个温度下的PDIV，此时FPGA控制板5可通过外部按钮切换不同电压回路，继续测量其他两不同相间的PDIV。分别检测三相主绝缘PDIV得到UU,UV,UW,并检测并联三相后的主绝缘PDIV得到UUVWG，根据算式＝Min{UU,UV,UW,UUVWG}，选择UU,UV,UW,UUVWG中最小的电压值作为相间主绝缘的值。
本实施例提供的一种应用于变频电机的相间绝缘PDIV测试的方法及装置，该装置包括包括三相交流电压源、第一变压器、第一整流桥、LC滤波电路、第二变压器、第二整流桥、FPGA控制板控制板、温度传感器、特高频天线、第二负载电路和保温箱；其中，由FPGA控制板控制开关，使变频电机与升压电路连接，对变频电机的相间绝缘施加以100V/min等步长上升的方波脉冲电压，由宽频特高频天线检测变频电机的相间绝缘局部放电信号，将检测到的信号实时传入FPGA控制板，根据最小值原理和求平均值原理，确定相间绝缘最优PDIV值，则将引发局部放电对应的最小外加电压作为变频电机相间绝缘的起始放电电压PDIV，进而可以测量得到不同温度下该变频电机相间绝缘的起始放电电压PDIV。
应该理解，以上所描述的实施例仅仅是示意性的，本发明实施例所揭露的电路和方法，也可以通过其它的方式实现。例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得处理器执行时实现本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。
也即，本领域内的技术人员应明白，本发明实施例可以采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式中的任一种实现。
可选地，本发明实施例还提供一种电子设备，该电子设备可以是服务器、计算机等设备，图8示出了本发明实施例提供的电子设备的结构示意图。如图8所示，该电子设备可以包括：处理器701、存储介质702和总线703，存储介质702存储有处理器701可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，处理器701与存储介质702之间通过总线703通信，处理器701执行机器可读指令，以执行时执行如前述实施例中所述的可实现智能升温的PDIV测试方法的步骤。具体实现方式和技术效果类似，在此不再赘述。
为了便于说明，在上述电子设备中仅描述了一个处理器。然而，应当注意，一些实施例中，本发明中的电子设备还可以包括多个处理器，因此本发明中描述的一个处理器执行的步骤也可以由多个处理器联合执行或单独执行。例如，若电子设备的处理器执行步骤A和步骤B，则应该理解，步骤A和步骤B也可以由两个不同的处理器共同执行或者在一个处理器中单独执行。例如，第一处理器执行步骤A，第二处理器执行步骤B，或者第一处理器和第二处理器共同执行步骤A和B等。
在一些实施例中，处理器可以包括一个或多个处理核(例如，单核处理器(S)或多核处理器(S))。仅作为举例，处理器可以包括中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、专用指令集处理器(Application Specific Instruction-set Processor，ASIP)、图形处理单元(Graphics Processing Unit，GPU)、物理处理单元(Physics Processing Unit，PPU)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、现场可编程门阵列(Field ProgrammableGate Array，FPGA)、可编程逻辑器件(Programmable Logic Device，PLD)、控制器、微控制器单元、简化指令集计算机(Reduced Instruction Set Computing，RISC)、或微处理器等，或其任意组合。
基于此，本发明实施例还提供一种程序产品，该程序产品可以是U盘、移动硬盘、ROM、RAM、磁碟或者光盘等存储介质，存储介质上可以存储有计算机程序，计算机程序被处理器运行时执行如前述方法实施例中所述的电机定子绝缘缺陷检测装置的步骤。具体实现方式和技术效果类似，在此不再赘述。
以上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，可轻易想到变化或替换，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。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (7)
1.一种可实现智能升温的PDIV测试装置，其特征在于，应用于变频电机，包括：
相互电连接的三相交流电压源、控制模块、通流电路、升压电路、温度传感器和特高频传感器，其中，所述通流电路和所述升压电路并联在所述三相交流电压源和控制模块之间，可通过开关进行切换，所述控制模块分别与温度传感器、特高频传感器电连接；
所述三相交流电压源用于提供三相交流电源；
所述控制模块用于接收温度传感器和/或特高频传感器的信号控制所述通流电路和所述升压电路的切换，以及根据所述温度传感器、特高频传感器的信号控制所述通流电路和所述升压电路；
所述通流电路用于控制测试环境的温度达到目标温度；
所述升压电路用于控制测试环境的电压升压至产生局部放电；
所述温度传感器用于检测所述测试环境的温度；
所述特高频传感器用于检测所述测试环境产生局部放电；
所述通流电路包括依次电连接的第一变压器、第一整流桥和LC滤波电路；
所述第一变压器用于根据所述控制模块的第一控制信号对所述三相交流电压源输出的交流进行变压处理，输出变压后的交流电流以控制测试环境的温度达到所述目标温度；
所述第一整流桥用于根据所述控制模块的第一控制信号利用第一二极管的单向导电性将正负变化的交流电流变为单向脉动电流；
所述LC滤波电路用于获得对交流中的波纹进行滤波输出稳定的直流电流；
所述升压电路的电压采用方波脉冲电压，所述方波脉冲电压的频率为50Hz，升压速度为100V/min。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述升压电路包括依次电连接的第二变压器和第二整流桥；
所述第二变压器用于根据所述控制模块的第二控制信号对所述三相交流电压源输出的交流进行变压处理，输出变压后的交流电流以控制测试环境的电压升压至产生局部放电；
所述第二整流桥用于根据所述控制模块的第二控制信号利用第二二极管的单向导电性将正负变化的交流电流变为单向脉动电流。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括负载电路，所述负载电路包括三相绝缘负载电路或匝间绝缘负载电路。
4.一种由权利要求1-3任一项所述可实现智能升温的PDIV测试装置对应的可实现智能升温的PDIV测试方法，其特征在于，应用于变频电机，包括：
获取待测PDIV的目标温度，控制所述待测PDIV的测试环境温度达到所述目标温度；
确定所述测试环境的温度达到所述目标温度的情况下，按照预设电压步长控制电压上升产生局部放电；
在检测到所述局部放电的次数达到预设次数阈值的情况下，检测所述待测PDIV值；
在获取待测PDIV的目标温度之后，分别获取所述通流电路和所述升压电路中变压器对应的匝数比。
5.根据权利要求4所述的方法，所述在检测到所述局部放电的次数达到预设次数阈值的情况下，检测所述待测PDIV值的步骤，包括：
分别检测三相主绝缘PDIV中每一相主绝缘PDIV对应第一电压值以及并联三相后的主绝缘PDIV对应的第二电压值，将所述第一电压值和第二电压值中最小的电压值作为所述待测PDIV值的目标PDIV值。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取多次针对所述目标温度检测的所述目标PDIV值，对多个目标PDIV值进行求平均处理；
将处理后的所述多个目标PDIV值的平均PDIV值以及对应的电压平均值发送至上位机保存。
7.一种电子设备，包括：处理器、存储介质和总线，所述存储介质存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当所述电子设备运行时，所述处理器与所述存储介质之间通过总线通信，所述处理器执行所述机器可读指令，以执行时执行如上述权利要求4-6任一项所述的方法。
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