[發(fā)明專利]一種高電壓虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410285564.4
• 申請(qǐng)日: 2014-06-24
• 公開（公告）號(hào): CN104062563A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陶勁松
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R31/12
• 分類號(hào): G01R31/12
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 趙麗影

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高電壓虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)方法及系統(tǒng)，適用于高電壓技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，供學(xué)生使用。

背景技術(shù)

高電壓實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高電壓技術(shù)課程教學(xué)中的重要組成部分，由于高電壓現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)具有電壓等級(jí)高、安全性要求高；高壓設(shè)備準(zhǔn)備時(shí)間長、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高；高壓實(shí)驗(yàn)需要多次重復(fù)等特點(diǎn)，未經(jīng)培訓(xùn)的學(xué)生往往不能直接參與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)的操作，而是聽完實(shí)驗(yàn)老師的講解后結(jié)合所得數(shù)據(jù)撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，缺乏良好的實(shí)驗(yàn)效果。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)背景技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種高電壓虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)方法及系統(tǒng)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種高電壓虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)方法，包括依次連接的初始化模塊、充電模塊、放電計(jì)算模塊、結(jié)果展現(xiàn)模塊；

初始化模塊，完成虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)布置、基本實(shí)驗(yàn)參數(shù)的讀取和設(shè)置；

充電模塊，對(duì)于沖擊電壓發(fā)生器,完成升壓按鈕的操作，觸發(fā)按鈕的操作以及電容充電電壓的顯示；對(duì)于直流高壓發(fā)生器和交流高壓發(fā)生器，完成調(diào)壓器升壓盤的操作和間隙兩端電壓的顯示；

放電計(jì)算模塊，對(duì)于沖擊電壓發(fā)生器，完成被試品的放電過程的分析和計(jì)算，根據(jù)沖擊電壓發(fā)生器的輸出電壓波形、放電次數(shù)概率分布、空間電荷游離和去游離的影響、被試品的電氣性能、溫度、濕度和大氣壓的校正函數(shù)判斷本次放電被試品是否被擊穿；對(duì)于直流高壓發(fā)生器和交流高壓發(fā)生器，完成被試間隙與擊穿電壓關(guān)系的計(jì)算，包括放電次數(shù)概率分布、空間電荷游離和去游離的影響、被試品的電氣性能, 溫度,濕度和大氣壓的校正函數(shù)判斷本次放電被試品是否被擊穿；

結(jié)果展現(xiàn)模塊，完成沖擊電壓發(fā)生器、直流高壓發(fā)生器和交流高壓發(fā)生器三

種電壓發(fā)生器放電結(jié)果的展現(xiàn)，根據(jù)放電計(jì)算模塊得出的計(jì)算結(jié)果展現(xiàn)被試品擊穿或者未擊穿，同時(shí)提供進(jìn)入下一次實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景的入口。

所述放電計(jì)算模塊中，對(duì)被試品的放電過程進(jìn)行分析和計(jì)算具體包括的內(nèi)容為：

1）環(huán)境溫度，濕度和大氣壓變化的影響：實(shí)驗(yàn)過程中，這些因素對(duì)擊穿電壓有很大的影響，這些影響被同時(shí)引入函數(shù)中用來判斷擊穿電壓的大小，以實(shí)現(xiàn)虛擬實(shí)驗(yàn)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)的關(guān)聯(lián)；

2）由于空間電荷游離和去游離的影響，相同被試品或間隙的擊穿電壓在先后兩次實(shí)驗(yàn)所得的數(shù)值不完全相同，在分析和計(jì)算中引入概率分布理論，實(shí)現(xiàn)前后兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的不同。

所述放電計(jì)算模塊中，判斷本次放電被試品是否被擊穿具體包括的內(nèi)容為：

1）對(duì)于沖擊高壓實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，在實(shí)驗(yàn)者按壓觸發(fā)按鈕后，首先，從該放電計(jì)算模塊的數(shù)據(jù)庫中找出該被試品的擊穿電壓參考值，然后比較此次觸發(fā)時(shí)所有電容儲(chǔ)存的電壓和與參考值的差值，依放電次數(shù)概率分布、空間電荷游離和去游離的影響、被試品的電氣性能和環(huán)境判別該差值與擊穿關(guān)系的概率分布，取一個(gè)隨機(jī)變量與本概率分布值之間的乘積決定本次放電過程被試品是否擊穿；

2）對(duì)于直流高壓實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和交流高壓實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)者不斷調(diào)整調(diào)壓盤調(diào)高電壓，首先從該放電計(jì)算模塊的數(shù)據(jù)庫中調(diào)出該種間隙的這一距離對(duì)映的擊穿電壓值，與傳遞過來的電壓值比較，同時(shí)考慮環(huán)境與去游離速度而加入的概率分布和隨機(jī)變量，決定該次實(shí)驗(yàn)在一個(gè)確定的電壓值擊穿間隙。

一種基于上述的方法實(shí)現(xiàn)的高電壓虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)系統(tǒng)，包括直流高壓實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，交流高壓實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和沖擊高壓實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，三個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)相互獨(dú)立；直流高壓實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和交流高壓實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行不同距離和不同極性的棒板間隙和板板間隙的耐壓實(shí)驗(yàn)，沖擊高壓實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行高壓設(shè)備的 50% 沖擊耐壓實(shí)驗(yàn)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

采用本發(fā)明的方法和系統(tǒng)可使高壓實(shí)驗(yàn)投資少，前期準(zhǔn)備時(shí)間短，維護(hù)費(fèi)用小，安全，方便，學(xué)生可以在任何地方借助計(jì)算機(jī)即可完成實(shí)驗(yàn)，獲取實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中實(shí)現(xiàn)方法的（內(nèi)核）架構(gòu)圖；

圖2是本發(fā)明中系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；

圖3是本發(fā)明系統(tǒng)中沖擊高壓實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)流程圖；

圖4是本發(fā)明系統(tǒng)中直流高壓實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)流程圖；

圖5是本發(fā)明系統(tǒng)中交流高壓實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖所示的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

在本實(shí)施例中，采用Flash軟件實(shí)現(xiàn)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)界面（即：初始化模塊、