變壓器繞組匝間耐壓絕緣性能數(shù)字化測試裝置研究與開發(fā).pdf

1、在人們的日常生產(chǎn)生活中，用電設備得到越來越廣泛的應用，用電設備的耐壓性能很大程度上決定了產(chǎn)品使用過程中的安全性與穩(wěn)定性。幾乎所有的用電設備當中都會用到電感、變壓器等線圈類產(chǎn)品。線圈的絕緣性能是決定整機絕緣非常重要的因素之一，因此，線圈（繞組）的絕緣測試是這類零組件生產(chǎn)廠家出廠必須進行的測試內(nèi)容。匝間耐壓測試儀是用來測量線圈匝間絕緣性能的專用儀器。目前國際的領先水平可以達到200M采樣率，高壓達到5KV輸出，重復性為1％，本為論文以此為設

2、計目標。
　　本課題任務來源與企業(yè)產(chǎn)學研聯(lián)合研究課題，工作原理是首先對標準（合格）線圈施加高沖擊電壓，由線圈與內(nèi)置諧振電容構(gòu)成衰減振蕩電路，通過高速采樣獲取振蕩波形，再用同樣的沖擊電壓對被測線圈施加激勵，通過同樣的電路再次采集振蕩波形，分析這兩種波形的差異，即可檢測出線圈的漆包線表皮破損、匝間存在雜質(zhì)顆粒、線圈短路、斷路等故障信息。
　　基于該原理，本課題的主要研究內(nèi)容包括:高壓沖擊波產(chǎn)生電路、高速數(shù)據(jù)采集電路、信號處理與人

3、機接口電路、嵌入式軟件設計、測試數(shù)據(jù)分析等。其中，高壓沖擊波產(chǎn)生電路以12bitDAC+逆變器+倍壓電路為核心構(gòu)成負反饋調(diào)節(jié)電路，產(chǎn)生200V～5000V負高壓，通過晶閘管與波頭電阻產(chǎn)生0.2us波頭的沖擊波;高速數(shù)據(jù)采集電路以ADC08200為核心，通過FPGA實現(xiàn)1MSPS～200MSPS采樣率可調(diào)的數(shù)據(jù)采集電路，同時，通過FPGA內(nèi)置高速FIFO模塊實現(xiàn)8k存儲深度的實時數(shù)據(jù)存儲;信號處理與人機接口電路以ARM6410核心板+擴展

4、板架構(gòu)實現(xiàn);本系統(tǒng)以Linux操作系統(tǒng)為平臺進行嵌入式軟件設計，通過QT實現(xiàn)高效的匝間絕緣性能分析及人機接口軟件;最后，通過對大量長期實測數(shù)據(jù)的分析，給出儀器的綜合性能及改進方向。
　　本論文共分六章，
　　第一章，詳細介紹了匝間耐壓測試儀的應用背景與研究現(xiàn)狀，比較了國內(nèi)外現(xiàn)有耐壓測試儀的測試水平、性能差異，并分析了耐壓測試儀的發(fā)展趨勢。
　　第二章，著重介紹了匝間耐壓測試儀的測量原理，首先通過簡化的測量模型分析了匝間

5、耐壓測試儀的工作流程，接著介紹了線圈不同的故障類型帶來的波形差異，最后提出了一些可量化的差異參數(shù)用來判斷線圈的故障情況。
　　第三章，匝間耐壓測試儀系統(tǒng)總體方案設計，首先分析了系統(tǒng)的功能需求以明確設計的關注點，接著根據(jù)需求歸納出需要重點考慮的設計項并進行方案論證。
　　第四章，詳細介紹了系統(tǒng)硬件的設計方案，結(jié)合測量原理、功能需求、設計精度等分析了器件的選型依據(jù)，電路的設計依據(jù)。
　　第五章，詳細介紹了系統(tǒng)軟件的設計方案

6、，本章中介紹了與硬件驅(qū)動相關的FPGA程序與Linux驅(qū)動程序的開發(fā)，接著介紹了嵌入式操作系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境的搭建，最后重點講解了設備功能相關的應用層程序。
　　第六章，講述了在進行系統(tǒng)調(diào)試過程中遇到的軟硬件問題及相應的解決辦法，這些解決辦法有些是在設計初期欠考慮，在后期提出的改進方案，有些則是在調(diào)試過程中反復摸索得到的調(diào)試經(jīng)驗。本章最后對調(diào)試完畢后的系統(tǒng)進行大量的測試，并結(jié)合測試數(shù)據(jù)對設備性能進行評定。
　　論文工作完成的匝間耐