一种双极性多脉冲匝间绝缘测试系统及测试方法技术方案

一种双极性多脉冲匝间绝缘测试系统及测试方法，包括计算控制单元、整流滤波电路、逆变单元及采样电路，整流滤波单元经斩波单元连逆变单元，计算控制单元经IGBT驱动单元连斩波单元，经3路MOSFET驱动电路连逆变单元；所述采样电路包括电流采样电路和电压采样电路，两者均连接计算控制单元。该方法是采样电路采集到电流信号后由计算控制单元计算指令电流，将指令电流与实测电流进行滞环比较，产生PWM信号驱动MOSFET产生想要频率的电流波形施加在试品上。本发明专利技术以计算控制单元为核心，通过采样电路采集信号，产生PWM波驱动MOSFET的通断，产生电压频率、幅值可调的正弦波施加在被试电抗器上进行匝间绝缘耐压测试。

A bipolar multi pulse turn to turn insulation test system and test method

A bipolar pulse test system and test method for insulation between turns, including the calculation of control unit, rectifier filter circuit, inverter unit and sampling circuit, rectifier filter unit by the chopper unit connected inverter unit, a calculation control unit via the IGBT drive unit is connected by 3 MOSFET chopper unit, drive circuit connected inverter unit; the sampling the circuit comprises a current sampling circuit and voltage sampling circuit, both of which are connected with the calculation control unit. This method is the sampling circuit collects the current signal by calculating the control unit calculates the instruction current, the instruction current and the measured current hysteresis comparison, PWM signal generated MOSFET driver current waveform to frequency is applied on the test sample. The present invention to calculate the control unit as the core, through the sampling circuit of signal acquisition, generate PWM wave to drive the MOSFET off, voltage amplitude and frequency adjustable sine wave is applied to the subjects of interturn insulation test reactor.

【技术实现步骤摘要】
一种双极性多脉冲匝间绝缘测试系统及测试方法
：本专利技术涉及一种给空心线圈使用的双极性多脉冲电压法进行匝间绝缘测试的装置，具体涉及一种双极性多脉冲匝间绝缘测试系统及测试方法。
技术介绍
：干式空心线圈制成的设备具有电抗线性度好、结构简单、质量轻、不宜磁饱和的特点。随着干式空心线圈大量投入使用，故障也逐步增多，其中绝大部分的故障是由匝间绝缘损坏引起。因此，在提高线圈制备工艺、绝缘水平的同时，有效的试验方法及具有匝间绝缘测试能力的设备研制尤为重要。传统匝间绝缘测试方式主要有感应电压法、雷电冲击电压试验替代进行匝间绝缘试验法、脉冲振荡法等。但是这些方法都存在各种问题：一些由空心线圈制成的设备，如干式空心电抗器等没有二次侧且磁路开放，无法施加感应电压以测试匝间绝缘。传统的雷电冲击电压试验和脉冲振荡法匝间过电压试验都是通过控制电路先向主电容充电，而后电容放电击穿球隙把高压脉冲加在电抗器试品上。其中，雷电冲击电压试验由波头电阻和波尾电阻调节实验波形，但是，由于高压脉冲的作用，受到线圈分布参数的影响，电位梯度小的地区匝间达不到实验要求的电压。再者，由于如空心电抗器线圈匝数多,并联层数多,其中一匝击穿,电抗器总的电阻和电感变化很小,使用雷电冲击电压法很容易对是否发生匝间绝缘损坏造成误判。脉冲振荡法匝间过电压试验击穿球隙的电压直接施加到被试品线圈使其与电容形成高频振荡，国标GB1094.6－2011规定，脉冲振荡法匝间过电压试验的振荡频率小于100kHz，试验持续时间1min，放电次数不少于3000次。此方法同样会产生一系列问题：首先，由于球隙第一次被击穿后再次击穿变得容易，所以装置第一次放电脉冲电压高，随后放电脉冲电压变低。其次，这种发生装置使得脉冲电压幅值频率固定，不能精确可调。
技术实现思路
：本专利技术为克服上述不足，提供了一种双极性多脉冲匝间绝缘测试系统及测试方法，其以计算控制单元为核心，通过采样电路采集信号，产生PWM波，由MOSFET驱动单元驱动MOSFET的通断，产生电压频率、幅值可调的正弦波施加在被试电抗器上进行匝间绝缘耐压测试。本专利技术的双极性多脉冲匝间绝缘测试系统，为实现上述目的所采用的技术方案在于：包括计算控制单元、整流滤波电路、逆变单元及采样电路，所述整流滤波单元经斩波单元连接逆变单元，所述计算控制单元经IGBT驱动单元连接斩波单元，经3路MOSFET驱动电路连接逆变单元；所述逆变单元经滤波电路连接升压模块，所述采样电路包括电流采样电路和电压采样电路，电流采样电路和电压采样电路均连接计算控制单元，计算控制单元连接显示屏。作为本专利技术的进一步改进，所述计算控制单元包括CPLD和DSP，CPLD和DSP通过双口RAM进行连接，所述DSP连接显示器，所述CPLD经MOSFET驱动单元分别连接斩波单元和逆变单元，电流采样电路和电压采样电路与CPLD相连。作为本专利技术的进一步改进，所述滤波电路为巴特沃斯模拟滤波器。如此设置，通过巴特沃斯滤波电路使逆变电路输出的高压脉冲形状可控，具体是可以在正半波峰值截止进行匝间绝缘的正校验，同样也可以在负半波峰值截止进行匝间绝缘负校验。作为本专利技术的进一步改进，所述电流采样电路为电流互感器。通过电流互感器与试品串联来采集试品的电流信号。作为本专利技术的进一步改进，所述电压采样电路为阻容分压电路。通过阻容分压电路与试品并联来采集试品的电压信号。作为本专利技术的进一步改进，所述MOSFET驱动单元由两个MOSFET并联而成，可满足系统一次侧容量要求。作为本专利技术的进一步改进，所述整流滤波电路为带电容滤波的三相不控整流电路，根据系统电压、负载轻重来调节输出电压的大小，输出电压最高可达到539V。本专利技术的双极性多脉冲匝间绝缘测试方法，采用的技术方案在于包括以下步骤：控制采样的时间，然后将采样的数据写到双口RAM的不同地址中；二、DSP根据板选信号从双口RAM另一侧读取采样数据并通过通讯线与显示屏相连，通过显示屏输出采样波形，即试品电压波形；三、DSP通过控制IGBT驱动单元通段时间进而控制占空比来控制试验输出幅值的大小，通过产生方波调制信号控制逆变单元MOSFET；三、CPLD与DSP中产生的调制信号进行比较，控制MOSFET驱动单元驱动逆变单元产生想要频率的电流波形，控制IGBT驱动单元驱动降压斩波电路产生需要的校验幅值；四、在对试品施加模拟雷电冲击电压前，CPLD通过控制IGBT驱动单元改变斩波电路的占空比，输出一个50％幅值雷电冲击电压加到试品上，CPLD通过采样电路采集此时试品的电压信号和电流信号，视为对照组，并由显示屏进行显示；五、重复步骤四，再输出一个全幅值雷电冲击电压加到试品上，获得测试组，并由显示屏进行显示；六、将对照组和测试组进行显示比较，计算两组波形衰减频率与衰减速度，由此判断试品匝间绝缘是否有问题。本专利技术的有益效果是：本专利技术是以DSP和CPLD作为主控制器，通过斩波电路调节电压的幅值使幅值可控，逆变单元以MOSFET作为开关的变频系统，CPLD通过控制算法计算产生PWM波，然后由MOSFET驱动单元驱动MOSFET的通断，产生电压频率、幅值可调的正弦波加在被试电抗器上进行匝间绝缘耐压测试，通过采样电路收集试品的实际电压信号和电流信号，对信号进行放大处理后反馈给CPLD，利用CPLD、DSP与双口RAM进行通讯，实现快速的数据交换。其中，通过对逆变单元的控制，使逆变单元所发出的脉冲电压频率在20kHz～100kHz可调，通过对斩波单元开关器件的控制，使得装置可以输出最大200KV的脉冲电压，并能输出多种脉冲波形，基于脉冲振荡法测试空心电抗器匝间绝缘原理，将输出高压脉冲加到被施电抗器上进行匝间绝缘实验。整个装置安全，可靠，与现有绝缘测试方式相比具有以下优势：1)、输出的高压脉冲幅值、频率以及每次脉冲间隔频率均可调；2)、输出的高压脉冲形状可控，即可以在正半波峰值截止进行匝间绝缘的正校验，同样也可以在负半波峰值截止进行匝间绝缘负校验；3)、采用电力电子控制技术而非球隙击穿的传统方式，设备更加安全可靠；4)、改进传统的示波器进行测试实验，改在计算机上加以显示。附图说明：图1为本专利技术的结构原理示意图；图2为本专利技术中匝间绝缘主电路系统图；图3为逆变单元和变压器的连接电路图；图4为本专利技术的控制原理框图。具体实施方式：参照图1和图4，该双极性多脉冲匝间绝缘测试系统，包括计算控制单元、整流滤波电路、逆变单元及采样电路，所述整流滤波单元经斩波单元连接逆变单元，所述计算控制单元经IGBT驱动单元连接斩波单元，经3路MOSFET驱动电路连接逆变单元；所述逆变单元经滤波电路连接升压模块，所述采样电路包括电流采样电路和电压采样电路，电流采样电路和电压采样电路均连接计算控制单元，计算控制单元连接显示屏。所述计算控制单元包括CPLD和DSP，CPLD和DSP通过双口RAM进行连接，所述DSP连接显示器，所述CPLD经MOSFET驱动单元分别连接斩波单元和逆变单元，电流采样电路和电压采样电路与CPLD相连。进一步地，所述整流滤波电路为带电容滤波的三相不控整流电路。进一步地，所述电流采样电路为电流互感器。进一步地，所述电压采样电路为阻容分压电路。进一步地，所述滤波电路为巴特沃斯模拟滤波器。进一步地，如图3所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双极性多脉冲匝间绝缘测试系统，其特征在于：包括计算控制单元、整流滤波电路、逆变单元及采样电路，所述整流滤波单元经斩波单元连接逆变单元，所述计算控制单元经IGBT驱动单元连接斩波单元，经3路MOSFET驱动电路连接逆变单元；所述逆变单元经滤波电路连接升压模块，所述采样电路包括电流采样电路和电压采样电路，电流采样电路和电压采样电路均连接计算控制单元，计算控制单元连接显示屏。

【技术特征摘要】
1.一种双极性多脉冲匝间绝缘测试系统，其特征在于：包括计算控制单元、整流滤波电路、逆变单元及采样电路，所述整流滤波单元经斩波单元连接逆变单元，所述计算控制单元经IGBT驱动单元连接斩波单元，经3路MOSFET驱动电路连接逆变单元；所述逆变单元经滤波电路连接升压模块，所述采样电路包括电流采样电路和电压采样电路，电流采样电路和电压采样电路均连接计算控制单元，计算控制单元连接显示屏。2.如权利要求1所述的一种双极性多脉冲匝间绝缘测试系统，其特征在于：所述计算控制单元包括CPLD和DSP，CPLD和DSP通过双口RAM进行连接，所述DSP连接显示器，所述CPLD经MOSFET驱动单元分别连接斩波单元和逆变单元，电流采样电路和电压采样电路与CPLD相连。3.如权利要求2所述的一种双极性多脉冲匝间绝缘测试系统，其特征在于：所述电流采样电路为电流互感器。4.如权利要求2所述的一种双极性多脉冲匝间绝缘测试系统，其特征在于：所述电压采样电路为阻容分压电路。5.如权利要求2所述的一种双极性多脉冲匝间绝缘测试系统，其特征在于：所述整流滤波电路为带电容滤波的三相不控整流电路。6.如权利要求2所述的一种双极性多脉冲匝间绝缘测试系统，其特征在于：所述MOSFET驱动单元由两个MOSFET并联而成。7.如权利要求1-6的...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱东柏，汤晓先，王法恒，王震，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23