用于高频脉冲电压下变频电机绝缘放电检测的特高频天线设计

• 作者: 马世金 王鹏 董涵 顾洋豪 周婉亚
• 来源期刊: 高电压技术
• 关键词: 变频电机 绝缘系统 局部放电 重复方波脉冲电压 阿基米德螺旋天线 介质覆盖层
• 年，卷（期）: 2020,（10）
• 所属期刊栏目: 高压大功率电力电子装置的可靠性专题|Reliability of High Voltage Large Capacity Power Electronics Equipment
• 页码范围: 3451-3459
• 页数: 9页
• 语种: 中文
• DOI: 10.13336/j.1003-6520.hve.20200112

摘要

由于电力电子器件高频开断产生的强电磁干扰,正弦电压下测试技术已不适用于陡脉冲电压下变频电机绝缘局部放电检测.对此,通过在传统阿基米德平面螺旋天线上添加微带巴伦实现阻抗匹配,并在天线辐射面上覆盖高介电常数介质优化天线结构,提升了天线在0.5～1.5 GHz频带的增益性能,增加了重复脉冲下放电检测高频信噪比,从而解决了纳秒陡脉冲强电磁干扰下局部放电检测技术难题.然后,利用所设计的脉冲电压下特高频传感器,实验研究了重复脉冲参数和传感器布置对变频电机绝缘放电时频信号影响规律.研究表明,重复脉冲电压下放电信号能量在0.5～1.3 GHz范围内随天线放置距离增加非线性衰减;在高频区域重复脉冲频率对放电频谱影响显著,放电特高频信号随频率增加衰减严重.结合传感器建模仿真、实物制作和实验验证,得出高频脉冲下用于变频电机绝缘放电检测的最佳阿基米德平面螺旋天线参数和布置方式:当介质覆层厚度为1 mm,距天线辐射面的距离d=-30 mm时,在500～900 MHz频带范围内增益均大于2.5 dB,在900 MHz～2.0 GHz频带范围内增益大于7.0 dB,且驻波比小于1.4.研究结论为高频脉冲电压下特高频放电检测提供实验基础和参考.