CN208588796U - 一种高压脉冲下变频电机pdiv多路自动测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高压脉冲下变频电机PDIV多路自动测试系统，具有MCU控制器，DSP模块、AD采集模块、高压继电器等装置，MCU控制器与处理局部放电信号的DSP模块通信，可直接读取到测试试样PDIV是否测试完成，DSP模块处理AD采集模块采集到的信息，并在检测到局部放电信息时自动将测试到的试样PDIV值发送给PC端保存。恒温箱内将测试试样多个并联，通过继电器与高压脉冲发生器相连，高压继电器由MCU控制器输出的高电平，通过改变MCU控制器I/O口输出的高低电平来选择测试哪一路测试试样，在每一路测试试样PDIV测完后，MCU控制器会自动改变I/O口的高低电平输出切换测试试样。本实用新型操作便捷，保证了变频电机PDIV测试实验条件一致性、连贯性，提高了实验效率。

Description

一种高压脉冲下变频电机PDIV多路自动测试系统

技术领域

本实用新型涉及一种自动测试装置，特别是涉及一种高压脉冲下变频电机PDIV多路自动测试系统。

背景技术

由于在控制和节能等方面的突出优势，变频电机已广泛应用于风力发电、船舰驱动、高速铁路等领域，有逐步取代传统感应电机的趋势。变频电机一般采用脉宽调制(PulseWidth Modulation, PWM)驱动技术，电机绕组承受高频率重复脉冲电压，电机绝缘失效时有发生。局部放电(Partial Discharge Inception Voltage, PDIV)是指高压电器中的绝缘介质在高电场强度作用下，发生在电极之间的未贯穿的放电。IEC标准(IEC 60034-18-41， IEC TS 60034-18-42)要求电机投入运行前需进行一系列局部放电检测，以避免发生局部放电导致电机早期绝缘失效。

现有变频电机PDIV测试系统，公告号为CN 204595152 U的中国实用新型专利，采用AD采集卡读取测试数据，并配合PC机，通过对程控交流电源控制和局部放电数据的处理，实现了工频下电磁线全自动PDIV测试的数字化和自动化处理。目前，此测试系统已经被改进成为能工作在可变高频、高压脉冲电压下的PDIV测试装置，然而在应用过程中依然存在下列待改进的问题：1.单次测试实验周期较长，视试样材料的不同可达1小时以上，实验人员不能及时获知该试样是否测试完毕，降低测试效率；2.单次实验结束后，需打开烘箱更换试样，等待烘箱达到上次实验相同温度时再重新开始实验，这个过程实际上已经破坏了实验过程的连续性和实验条件的一致性。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种高压脉冲下变频电机PDIV多路自动测试系统，解决了现有技术中测试过程中试样更换较为繁琐、测试情况监测困难、无法实现试样更换前后的测试条件一致性和连续性的问题，本实用新型通过高压继电器选通并联的多组待测试样，来实现多路试样的快捷切换；同时，本实用新型增加试样自动切换模块，一种试样测试过程结束后能够自动保存实验数据并切换到下一种待测试样；在这一过程中，恒温箱内的实验环境并未改变，因此可以实现整个测试过程的条件一致和测试过程连续。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种高压脉冲下变频电机PDIV多路自动测试系统，包括用于放置测试试样的恒温箱，恒温箱内设置有试样支架，试样支架包括多个连接测试试样的连接器，每个连接器均连接有继电器，继电器可单独控制每个测试试样的电流通断；继电器的输入端连接有高压脉冲发生器；恒温箱内设置有UHF检测天线，UHF检测天线通过电缆连接有信号检测电路。继电器为高压继电器；UHF是指特高频无线电波。

进一步地，本实用新型公开了一种高压脉冲下变频电机PDIV多路自动测试系统的优选结构，所述继电器的控制端连接有MCU控制器，MCU控制器的信号输入端连接有DSP模块，DSP模块连接有PC；PC可通过DSP模块和MCU控制器控制继电器的通断。MCU是指微控制单元；DSP是指数字信号处理器；PC是通用型计算机。

进一步地，所述信号检测电路包括AD采集模块，AD采集模块的输出端与DSP模块信号相连，AD采集模块的输入端连接有检波器，检波器的输入端连接有滤波放大器，滤波放大器的输入端与UHF检测天线电连接。

进一步地，所述MCU控制器连接有低压控制电源，MCU控制器与高压脉冲发生器的信号控制端信号相连；所述高压脉冲发生器的输出端上设置有高压探头，高压探头连接有AD采集模块，AD采集模块与DSP模块信号相连。

进一步地，所述继电器为真空继电器，可通过MCU控制器的I/O输出高低电平控制其通断，避免断开高压时产生拉弧现象。

进一步地，所述UHF检测天线为阿基米德螺旋天线，用于检测局部放电信号，经滤波放大器、检波器的时频域处理， AD采集模块采样和DSP模块信号处理，并在PDIV出现时刻由DSP模块通信MCU控制器。

进一步地，所述高压探头为1000:1衰减分压探头，测量流过试样的电压数据变化，并在DSP检测到局部放电信息时，加载试样电压的峰值由PC保存。

进一步地，所述MCU控制器为STM32系列单片机。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型的PDIV多路测试系统在测试开始前可在恒温箱中加入多路待测试样，一种试样测试结束之后，系统自动切换至下一待测试样并保存实验数据，可以避免手动切换中由于测试人员的疏忽，忘记更换试样而导致测试结果出现较大偏差的情况；

2.在一路试样测试结束之后，切换过程在恒温箱内部就可以自动实现，避免了手动更换试样时需关断恒温箱更换试样并重新加热的这种较为繁琐的操作过程；

3.本方案不仅可以使测试过程较为便捷准确，还可以保证整个测试过程的连续性和稳定性，减小测试过程中可能出现的扰动所产生的影响。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图；

图中标记：1是低压控制电源，2是MCU控制器，3是PC，4是DSP模块，5是高压脉冲发生器，6是继电器，7是AD采集模块，8是UHF检测天线，9是恒温箱，10是测试试样，11是试样支架，12是铁氟龙板，13是高压探头，14是滤波放大器，15是检波器。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本实用新型包括恒温箱9，恒温箱9内设置有试样支架11，试样支架11包括多个连接测试试样10的连接头，连接头局连接有继电器6，继电器6的控制端连接有MCU控制器2，MCU控制器2连接有低压控制电源1，继电器6连接有高压脉冲发生器5，高压脉冲发生器5的控制端与MCU控制器2信号相连，高压脉冲发生器5的输出端连接有高压探头13，高压探头13连接有AD采集模块7，AD采集模块7连接有DSP模块4，DSP模块4与MCU控制器2信号相连。

恒温箱9内设置有用于支撑测试试样10的铁氟龙板12。恒温箱9内设置有UHF检测天线8，UHF检测天线8连接有滤波放大器14，滤波放大器14连接有检波器15。检波器15通过AD采集模块7与DSP模块4信号相连，DSP模块4连接有PC3。PC3可用于控制被测样品的切换，和实验数据的自动记录。

实施例1：

在以上基本实施方式的基础上，所述部分设备的参数情况如下：

MCU控制器：STM32系列，带有多个GPIO及RS485串口协议；

高压脉冲发生器：可产生最高5KV的脉冲高压，幅值，频率和上升时间可调；

恒温箱：可调温度范围；

高压探头：衰减比为1000：1；

DSP模块：TMS320C2000系列，带有可与PC机进行数据传输的异步接口；

AD采集模块：采样频率应大于20MHz；

滤波放大器：滤波范围应为500MHz~1.3GHz，放大倍数为50dB；

检波器：采用包络检波器。

正式工作时，手动设定恒温箱9的温度，低压控制电源1给MCU控制器2供电，高压脉冲发生器5输出高压脉冲电压，MCU控制器2通过RS485与高压脉冲发生器5进行通讯控制其缓慢加压，该电压通过并联的高压继电器6连接到测试试样10上；高压探头13连接高压输出线，将检测到的高压电压值经AD采集模块7发送给DSP模块4；MCU控制器2的I/O口与并联的高压继电器6连接，一路I/O口输出高电平控制该路高压继电器6导通，高压脉冲电压加到该路试样10上，该路试样PDIV测试开始；UHF检测天线8经滤波放大器14和检波器15与AD采集模块7连接，UHF检测天线8检测恒温箱9内试样10的局部放电信息，AD采集模块7将采集到的信号经过模数转换后发送给DSP模块4，当DSP模块4处理数据检测到局部放电信号时发送信号给MCU控制器，同时将此时接收到的高压探头13检测到的电压值即该路试样的PDIV发送给PC3保存；MCU控制器2接收到DSP模块4发出的局部放电信号后，将选通该路继电器6的I/O口电平置低，同时控制高压继电器6连接的I/O口推挽输出高电平，下一路试样PDIV测试开始，重复上述步骤。

本实用新型PDIV多路测试系统在测试开始前可在恒温箱中加入多种待测试样，一种试样测试结束后将自动切换试样并保存实验数据，可以防止测试人员由于疏忽忘记更换试样而导致测试结果出现较大偏差；此外，在一种试样测试结束之后，自动更换试样的方式不会影响恒温箱的内部温度和性能状态，避免了更换试样时需关断恒温箱更换试样并重新加热的这种较为繁琐的操作过程；我们的改进方案不仅可以使测试过程较为便捷准确，还可以保证整个测试过程的连续性和稳定性，减小测试过程中可能出现的扰动所产生的影响。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高压脉冲下变频电机PDIV多路自动测试系统，其特征在于：包括用于放置测试试样（10）的恒温箱（9），恒温箱（9）内设置有试样支架（11），试样支架（11）包括多个连接测试试样（10）的连接器，每个连接器均连接有继电器（6），继电器（6）可单独控制每个测试试样（10）的电流通断；继电器（6）的输入端连接有高压脉冲发生器（5）；恒温箱（9）内设置有UHF检测天线（8），UHF检测天线（8）通过电缆连接有信号检测电路。

2.如权利要求1所述的一种高压脉冲下变频电机PDIV多路自动测试系统，其特征在于：所述继电器（6）的控制端连接有MCU控制器（2），MCU控制器（2）的信号输入端连接有DSP模块（4），DSP模块（4）连接有PC（3）；PC（3）可通过DSP模块（4）和MCU控制器（2）控制继电器（6）的通断。

3.如权利要求2所述的一种高压脉冲下变频电机PDIV多路自动测试系统，其特征在于：所述信号检测电路包括AD采集模块（7），AD采集模块（7）的输出端与DSP模块（4）信号相连，AD采集模块（7）的输入端连接有检波器（15），检波器（15）的输入端连接有滤波放大器（14），滤波放大器（14）的输入端与UHF检测天线（8）电连接。

4.如权利要求3所述的一种高压脉冲下变频电机PDIV多路自动测试系统，其特征在于：所述MCU控制器（2）连接有低压控制电源（1），MCU控制器（2）与高压脉冲发生器（5）的信号控制端信号相连；所述高压脉冲发生器（5）的输出端上设置有高压探头（13），高压探头（13）连接有AD采集模块（7），AD采集模块（7）与DSP模块（4）信号相连。

5.如权利要求4所述的一种高压脉冲下变频电机PDIV多路自动测试系统，其特征在于：所述继电器（6）为真空继电器，可通过MCU控制器（2）的I/O输出高低电平控制其通断，避免断开高压时产生拉弧现象。

6.如权利要求4所述的一种高压脉冲下变频电机PDIV多路自动测试系统，其特征在于：所述UHF检测天线（8）为阿基米德螺旋天线，用于检测局部放电信号。

7.如权利要求4所述的一种高压脉冲下变频电机PDIV多路自动测试系统，其特征在于：所述高压探头（13）为1000:1衰减分压探头，测量流过试样的电压数据变化。

8.如权利要求4所述的一种高压脉冲下变频电机PDIV多路自动测试系统，其特征在于：所述MCU控制器（2）为STM32系列单片机。