[發(fā)明專利]一種檢測多級電壓突降的高頻高壓脈沖下短路保護(hù)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010320089.5
• 申請日: 2020-04-22
• 公開（公告）號: CN111426872B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王鵬;顧洋豪;陳君強(qiáng);董涵
• 申請（專利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類號: G01R19/165
• 分類號: G01R19/165;G01R31/52;G01R31/56;G01R31/12;G01R31/34;H02H3/08
• 代理公司: 成都眾恒智合專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51239
• 代理人: 劉華平

本發(fā)明公開了一種檢測多級電壓突降的高頻高壓脈沖下短路保護(hù)方法，該方法包括通過電壓傳感器來采集試樣兩端的脈沖電壓信號，并按比例縮小后反饋到核心控制板；對采集到的脈沖電壓信號經(jīng)運(yùn)算放大電路做跟隨處理；通過獲取跟隨處理后的脈沖電壓信號得到分別代表正、負(fù)極性的兩個脈沖電壓信號；對分別代表正、負(fù)極性的脈沖電壓信號經(jīng)過多級并列且幅值由小到大的電壓比較器進(jìn)行處理，從而輸出多個高、低電平信號給FPGA的IO口；FPGA檢測接收到的代表正、負(fù)極性的高、低電平信號，由此實(shí)時確定電壓等級，并根據(jù)電壓等級的降落級數(shù)判斷是否啟動短路保護(hù)。通過上述方案，本發(fā)明達(dá)到了保護(hù)高壓脈沖測試設(shè)備和人身安全的作用，具有較高的實(shí)用價值和推廣價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于變頻電機(jī)絕緣耐電暈測試的短路保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體地講，是涉及一種檢測多級電壓突降的高頻高壓脈沖下短路保護(hù)方法。

背景技術(shù)

隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，變頻電機(jī)廣泛應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電、高速鐵路、新能源汽車和艦船驅(qū)動等領(lǐng)域。變頻電機(jī)工作在脈寬調(diào)制(PWM)電壓下，絕緣系統(tǒng)承受與PWM開斷頻率相同的高頻脈沖電壓的沖擊，由于定子端部阻抗不匹配等原因，容易產(chǎn)生過電壓，當(dāng)此過電壓在電機(jī)繞組內(nèi)部分配不均時，局部區(qū)域電壓易超過局部放電的起始放電電壓，從而發(fā)生局部放電，加快變頻電機(jī)絕緣的電老化，導(dǎo)致變頻電機(jī)絕緣早期失效事故。

為避免變頻電機(jī)絕緣系統(tǒng)早期失效，國際電工技術(shù)委員會(IEC)提出變頻電機(jī)在投入使用前，應(yīng)在重復(fù)脈沖電壓下，分別對低壓散繞和高壓成型電機(jī)，測試局部放電起始放電電壓及耐電暈壽命，作為評估變頻電機(jī)絕緣系統(tǒng)的重要參數(shù)。

在對變頻電機(jī)絕緣進(jìn)行局部放電起始放電電壓及耐電暈測試時，實(shí)時監(jiān)測并判斷試樣是否擊穿，并且在擊穿后及時關(guān)斷脈沖電源設(shè)備是保證設(shè)備安全及測試人員安全的重要技術(shù)。監(jiān)測試樣的擊穿狀態(tài)即等效于監(jiān)測高壓脈沖電源的輸出負(fù)載短路狀態(tài)，并將此短路狀態(tài)反饋給脈沖電源使其快速關(guān)斷輸出。

重復(fù)脈沖電壓連接容性待測絕緣系統(tǒng)工作時，由于充放電瞬間的電流幅值和短路時的幅值基本相同，系統(tǒng)工作在電力電子器件開斷產(chǎn)生的強(qiáng)電磁干擾環(huán)境下，傳統(tǒng)正弦及直流電壓下閾值短路保護(hù)電路存在以下問題，即僅有單個電壓比較閾值存在，如閾值設(shè)定較高，會降低保護(hù)運(yùn)動的靈敏度，如閾值設(shè)定較低，在強(qiáng)電磁干擾環(huán)境下易產(chǎn)生誤動作，因此傳統(tǒng)正弦和直流電壓下的短路保護(hù)技術(shù)在重復(fù)脈沖電壓下已不再適用。目前國內(nèi)外對脈沖電源進(jìn)行耐電暈測試的短路保護(hù)措施報道較少，多集中在對電力電子器件的短路保護(hù)，已有的短路保護(hù)方案無法適用于電力電子器件封裝完整的模塊式設(shè)備，且短路后實(shí)施保護(hù)措施的時間較長，不利于保護(hù)器件和人身安全。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供一種檢測多級電壓突降的高頻高壓脈沖下短路保護(hù)方法，能夠?qū)崟r監(jiān)測試樣擊穿狀態(tài)并在擊穿后的微秒級時間內(nèi)啟動短路保護(hù)，保護(hù)設(shè)備和人身安全。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種檢測多級電壓突降的高頻高壓脈沖下短路保護(hù)方法，包括如下步驟：

(S1)通過電壓傳感器來采集試樣兩端的脈沖電壓信號，并按比例縮小后反饋到核心控制板；

(S2)對采集到的脈沖電壓信號經(jīng)運(yùn)算放大電路做跟隨處理；

(S3)通過獲取跟隨處理后的脈沖電壓信號從而得到分別代表正、負(fù)極性的兩個脈沖電壓信號；

(S4)對分別代表正、負(fù)極性的脈沖電壓信號經(jīng)過多級并列且幅值由小到大的電壓比較器進(jìn)行處理，從而輸出多個高、低電平信號給FPGA的IO口；

(S5)FPGA檢測接收到的代表正、負(fù)極性的高、低電平信號，由此實(shí)時確定電壓等級，并根據(jù)電壓等級的降落級數(shù)判斷是否啟動短路保護(hù)。

進(jìn)一步地，所述步驟(S1)中的比例為1000:1。