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

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

2、計(jì)目標(biāo)。
　　本課題任務(wù)來(lái)源與企業(yè)產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合研究課題，工作原理是首先對(duì)標(biāo)準(zhǔn)（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(guò)高速采樣獲取振蕩波形，再用同樣的沖擊電壓對(duì)被測(cè)線圈施加激勵(lì)，通過(guò)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(cè)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?jī)?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(hào)處理與人

3、機(jī)接口電路、嵌入式軟件設(shè)計(jì)、測(cè)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(fù)反饋調(diào)節(jié)電路，產(chǎn)生200V～5000V負(fù)高壓，通過(guò)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(guò)FPGA實(shí)現(xiàn)1MSPS～200MSPS采樣率可調(diào)的數(shù)據(jù)采集電路，同時(shí)，通過(guò)FPGA內(nèi)置高速FIFO模塊實(shí)現(xiàn)8k存儲(chǔ)深度的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ);信號(hào)處理與人機(jī)接口電路以ARM6410核心板+擴(kuò)展

4、板架構(gòu)實(shí)現(xiàn);本系統(tǒng)以Linux操作系統(tǒng)為平臺(tái)進(jìn)行嵌入式軟件設(shè)計(jì)，通過(guò)QT實(shí)現(xiàn)高效的匝間絕緣性能分析及人機(jī)接口軟件;最后，通過(guò)對(duì)大量長(zhǎng)期實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，給出儀器的綜合性能及改進(jìn)方向。
　　本論文共分六章，
　　第一章，詳細(xì)介紹了匝間耐壓測(cè)試儀的應(yīng)用背景與研究現(xiàn)狀，比較了國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有耐壓測(cè)試儀的測(cè)試水平、性能差異，并分析了耐壓測(cè)試儀的發(fā)展趨勢(shì)。
　　第二章，著重介紹了匝間耐壓測(cè)試儀的測(cè)量原理，首先通過(guò)簡(jiǎn)化的測(cè)量模型分析了匝間

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

6、，本章中介紹了與硬件驅(qū)動(dòng)相關(guān)的FPGA程序與Linux驅(qū)動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)，接著介紹了嵌入式操作系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境的搭建，最后重點(diǎn)講解了設(shè)備功能相關(guān)的應(yīng)用層程序。
　　第六章，講述了在進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程中遇到的軟硬件問(wèn)題及相應(yīng)的解決辦法，這些解決辦法有些是在設(shè)計(jì)初期欠考慮，在后期提出的改進(jìn)方案，有些則是在調(diào)試過(guò)程中反復(fù)摸索得到的調(diào)試經(jīng)驗(yàn)。本章最后對(duì)調(diào)試完畢后的系統(tǒng)進(jìn)行大量的測(cè)試，并結(jié)合測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)設(shè)備性能進(jìn)行評(píng)定。
　　論文工作完成的匝間耐