劉洲印，孫東旭，張 俊，劉朋飛

（固安華電天仁控制設(shè)備有限公司，河北廊坊 065500）

風(fēng)機(jī)變槳系統(tǒng)DC/DC電源檢測(cè)方法

劉洲印，孫東旭，張 俊，劉朋飛

（固安華電天仁控制設(shè)備有限公司，河北廊坊 065500）

DC/DC電源在變槳系統(tǒng)中的重要性，分析DC/DC電源可能出現(xiàn)的問題，提出符合技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的檢測(cè)方法，確保DC/DC電源在變槳控制系統(tǒng)中穩(wěn)定工作。

DC/DC；直流電源；檢測(cè)方法

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.10.21

0 引言

DC/DC直流電源在變槳系統(tǒng)中起著重要的控制與保護(hù)作用，但在產(chǎn)品使用過程中，由于受到環(huán)境因素的影響，會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)電壓輸出不穩(wěn)、閃斷等情況的發(fā)生，對(duì)變槳控制系統(tǒng)的安全產(chǎn)生了影響。為了減少和杜絕此類事故的發(fā)生，公司進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)用來檢測(cè)其性能。

DC/DC直流電源在變槳控制系統(tǒng)中應(yīng)用，主要受到高溫、高濕、低溫和振動(dòng)等因素影響。在夏季，變槳系統(tǒng)處于封閉狀態(tài)下，環(huán)境溫度的升高以及自身功耗所產(chǎn)生的熱量，會(huì)使其溫度過高，在如此高的溫度下，電子器件壽命降低，性能參數(shù)降低，工作能力下降。潮濕氣體會(huì)透過封裝材料及元器件的接合面進(jìn)入到器件的內(nèi)部，一方面造成內(nèi)部電路氧化腐蝕短路，另一方面會(huì)產(chǎn)生芯片吸濕現(xiàn)象。在電子元器件組裝焊接過程中的高溫會(huì)使進(jìn)入芯片內(nèi)部的潮濕氣體受熱膨脹產(chǎn)生足夠的壓力，使塑料從芯片或引腳框上的內(nèi)部分離(脫層)、導(dǎo)致虛焊。冬季低溫環(huán)境下，超出其工作溫度范圍時(shí)，芯片會(huì)停止工作，其他電子元器件壽命降低，性能參數(shù)發(fā)生變化，影響使用。在輪轂里使用時(shí)，會(huì)受到振動(dòng)影響，振動(dòng)可以使器件與印刷電路板產(chǎn)生裂痕，導(dǎo)致脫落，引發(fā)虛接，影響使用。為了測(cè)試DC/DC直流電源在上述幾種工況下的使用能力，采用了一些實(shí)驗(yàn)方法來對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。

1 振動(dòng)實(shí)驗(yàn)方法

根據(jù)振動(dòng)條件，振動(dòng)測(cè)試按照項(xiàng)目分為沖擊測(cè)試、掃頻測(cè)試和碰撞測(cè)試。按照方向分為X軸、Y軸和Z軸。

（1）沖擊試驗(yàn)。峰值加速度15 g；持續(xù)時(shí)間11 ms；沖擊次數(shù) 3次；測(cè)試方向 X，Y，Z。

（2）掃頻試驗(yàn)。加速度 1 g；掃頻振幅 2～9 Hz（3.5 mm），9～200 Hz；掃頻循環(huán)數(shù) 20；掃頻速率 1 oct/min；測(cè)試方向 X，Y，Z。

（3）碰撞試驗(yàn)脈沖寬度16 ms；碰撞次數(shù)500次；測(cè)試方向X，Y。

首先，選取多塊DC/DC電源同時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)，將被測(cè)品安裝固定在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，并使用特定的軟件監(jiān)控其輸出電壓是否有波動(dòng)、閃斷或斷路等異常情況出現(xiàn)。相關(guān)測(cè)試譜圖及監(jiān)控狀況分別見圖1～圖4。通過測(cè)試可知，在負(fù)載運(yùn)行中電壓都在可接受范圍內(nèi)，沒有產(chǎn)生電壓波動(dòng)。

2 溫濕實(shí)驗(yàn)方法

溫濕實(shí)驗(yàn)方法主要由3部分組成，即高溫、高低溫—低溫和濕熱交變。

（1）高溫實(shí)驗(yàn)方法。首先選取多塊DC/DC電源同時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)，將被測(cè)品置于高低溫試驗(yàn)箱內(nèi)，并于常溫環(huán)境下啟動(dòng)DC/DC，電源帶制動(dòng)器負(fù)載，功率90 W，通斷周期為通3 s斷9 s。用監(jiān)控軟件查看其輸出電壓。然后調(diào)節(jié)高低溫試驗(yàn)箱測(cè)試溫度，調(diào)至80℃，觀察被測(cè)品輸出電壓變化情況；運(yùn)行4 h后，如果有被測(cè)品出現(xiàn)故障，如斷路、閃斷或輸出偏低等情況。為了檢測(cè)被測(cè)品是否因?yàn)樽陨頍彡P(guān)斷導(dǎo)致其斷路，可以關(guān)閉高低溫試驗(yàn)箱，停止DC/DC工作。當(dāng)溫度降至室溫后，再啟動(dòng)被測(cè)品。在常溫環(huán)境下，如果被測(cè)品沒有出現(xiàn)故障，再升溫至80℃，觀察之前出現(xiàn)故障的DC/DC工作狀態(tài)。如果還出現(xiàn)故障，說明此被測(cè)品不適合在高溫環(huán)境下工作。

圖1 沖擊試驗(yàn)譜

圖2 掃頻試驗(yàn)譜

圖3 碰撞試驗(yàn)譜

圖4 監(jiān)控DC/DC電源輸出

（2）高低溫—低溫交替實(shí)驗(yàn)方法。由于考慮到實(shí)際使用工況，在冬季低溫環(huán)境下，軸箱內(nèi)最高溫度≤60℃，所以，高低溫試驗(yàn)箱溫度設(shè)置為高溫60℃，低溫-25℃。

首先將高溫實(shí)驗(yàn)測(cè)試良好的被測(cè)品置于高低溫試驗(yàn)箱內(nèi)，并于常溫環(huán)境下啟動(dòng)DC/DC，電源帶制動(dòng)器負(fù)載，功率90 W，通斷周期為通3 s斷9 s。用監(jiān)控軟件查看其輸出電壓。然后調(diào)節(jié)高低溫試驗(yàn)箱測(cè)試溫度，調(diào)至60℃，觀察被測(cè)品輸出電壓變化情況。運(yùn)行20 h后，被測(cè)品沒有出現(xiàn)故障狀態(tài)。再將高低溫試驗(yàn)箱溫度調(diào)節(jié)至-25℃，觀察DC/DC直流電源工作狀態(tài)。運(yùn)行4 h，如果DC/DC工作狀態(tài)良好，停止DC/DC直流電源工作，并靜置于低溫環(huán)境里，使其內(nèi)部溫度接近環(huán)境溫度，靜置2 h。靜置后，DC/DC電源底板溫度接近環(huán)境溫度，準(zhǔn)備工作，啟動(dòng)被測(cè)品，并用監(jiān)控軟件查看其輸出電壓。如果有被測(cè)品出現(xiàn)斷路、閃斷或輸出電壓偏低等情況時(shí)，說明此被測(cè)品不適合在低溫環(huán)境下工作。

（3）濕熱交變實(shí)驗(yàn)方法。參考GB/T 2423.34—2012設(shè)計(jì)本方案。設(shè)定低溫為25℃，95%RH，高溫80℃，95%RH，以8 h為1個(gè)循環(huán)。編程高低溫試驗(yàn)箱見表1。升溫時(shí)間1.5 h，恒溫時(shí)間4.5 h，降溫時(shí)間2 h。溫度變化曲線參考GB/T 2423.34—2012的圖1。

表1 高低溫試驗(yàn)箱編程曲線

將高溫實(shí)驗(yàn)測(cè)試良好的被測(cè)品置于高低溫試驗(yàn)箱內(nèi)，并于常溫環(huán)境下起動(dòng)DC/DC，電源帶制動(dòng)器負(fù)載，功率90 W，運(yùn)行周期為通3 s斷9 s。用監(jiān)控軟件查看其輸出電壓。每日截圖監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并對(duì)被測(cè)品的狀態(tài)進(jìn)行記錄。如果有被測(cè)品出現(xiàn)斷路、閃斷或輸出電壓偏低等情況時(shí)，說明此被測(cè)品不適合在潮濕環(huán)境下工作。

3 結(jié)語(yǔ)

上述方法已經(jīng)應(yīng)用于某國(guó)產(chǎn)風(fēng)電機(jī)組變槳控制系統(tǒng)中DC/DC直流電源的檢測(cè)。工廠測(cè)試結(jié)果表明，該方法設(shè)計(jì)先進(jìn)、合理，功能滿足風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳距控制的要求，能較好保證變槳控制系統(tǒng)產(chǎn)品穩(wěn)定工作。

TM614

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〔編輯 利 文〕