摘要: 绝缘材料的加速老化试验装置是新型绝缘材料研发和新电气设备研制中新绝缘结构设计所需的重要实验设备。在当前变频驱动、新能源发电领域,绝缘材料和结构承受的是脉冲电环境,脉冲应力环境较原先的直流和工频正弦交流环境对绝缘材料的寿命影响要严酷得... 展开 绝缘材料的加速老化试验装置是新型绝缘材料研发和新电气设备研制中新绝缘结构设计所需的重要实验设备。在当前变频驱动、新能源发电领域,绝缘材料和结构承受的是脉冲电环境,脉冲应力环境较原先的直流和工频正弦交流环境对绝缘材料的寿命影响要严酷得多,原来针对直流和工频正弦交流环境的寿命加速试验方法和设备无法正确评估脉冲应用环境下的绝缘寿命。这给电气绝缘设计带来困难,也是导致电气设备过早失效的主要原因之一。所以需要研发新的绝缘材料的加速老化试验装置,以适应新的应用环境下绝缘材料寿命评估的需要。在绝缘材料和结构的加速老化过程中,电应力是极其重要的老化加速因子,包括脉冲波形、脉冲上升时间、幅值、频率等。脉冲电压寿命加速试验中要求脉冲上升时间尽可能短,当其作用在绝缘系统上后,对其波形及其参数的测量与控制对寿命的评估具有重要的影响,也是脉冲加速试验的关键技术之一。由于脉冲加速老化实验过程中,存在高压电场干扰,以及随机高压放电造成的强干扰,给波形测量带来很大的困难。而高档的示波器能够实现波形参数的测量,但无法专门针对加速试验所需要的数据进行快速处理和分析。所以在试验装置的研制阶段,就需要有适合的实验辅助工具,用以实时测量高压脉冲信号源参数和快速分析测量数据。并且为了快速评估脉冲波形控制算法的性能,需要实验辅助工具具有快速识别典型输入信号参数和评估控制系统性能的功能。 本文主要研究绝缘材料脉冲加速老化试验中的波形测量与数据处理技术,以及试验过程所需的各种识别算法。并且应用针对这些识别算法,提出了SOPC技术和ARM处理器平台相结合的一种实验辅助系统的设计方案,具体工作内容如下：⑴构造以ARM处理器和FPGA为核心的硬件系统,并通过选择价格低廉的SRAM和ADC器件,在硬件性能上实现了400MHz的采样数据存取性能和2MB的采样数据存储深度。⑵提出了一种通过计算基波有效值来识别典型信号类型的算法,并采用最小二乘法评估了正弦波、单／双极性方波、单／双极性矩形波、三角波等典型信号的参数,提出了运用本系统评估控制系统性能的方法,最后通过MATLAB对这些算法进行了仿真实验。仿真实验结果表明除对高频方波／矩形波的计算精度在5％范围内,其他信号参数计算精度均控制在2％范围内。⑶在ARM处理器上针对应用程序的需要移植了μC／OS-Ⅱ操作系统,并结合实验室原有的软件模块完成了应用程序的设计以实现系统功能。最后通过硬件实物测试,结果表明系统达到了设计要求,并且能稳定、可靠的运行。 收起