風機變槳系統DC/DC電源檢測方法

劉洲印，孫東旭，張 俊，劉朋飛

（固安華電天仁控制設備有限公司，河北廊坊 065500）

風機變槳系統DC/DC電源檢測方法

劉洲印，孫東旭，張 俊，劉朋飛

（固安華電天仁控制設備有限公司，河北廊坊 065500）

DC/DC電源在變槳系統中的重要性，分析DC/DC電源可能出現的問題，提出符合技術發展趨勢的檢測方法，確保DC/DC電源在變槳控制系統中穩定工作。

DC/DC；直流電源；檢測方法

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.10.21

0 引言

DC/DC直流電源在變槳系統中起著重要的控制與保護作用，但在產品使用過程中，由于受到環境因素的影響，會經常出現電壓輸出不穩、閃斷等情況的發生，對變槳控制系統的安全產生了影響。為了減少和杜絕此類事故的發生，公司進行了一系列實驗用來檢測其性能。

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

1 振動實驗方法

根據振動條件，振動測試按照項目分為沖擊測試、掃頻測試和碰撞測試。按照方向分為X軸、Y軸和Z軸。

（1）沖擊試驗。峰值加速度15 g；持續時間11 ms；沖擊次數 3次；測試方向 X，Y，Z。

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

（3）碰撞試驗脈沖寬度16 ms；碰撞次數500次；測試方向X，Y。

首先，選取多塊DC/DC電源同時進行試驗，將被測品安裝固定在實驗臺上，并使用特定的軟件監控其輸出電壓是否有波動、閃斷或斷路等異常情況出現。相關測試譜圖及監控狀況分別見圖1～圖4。通過測試可知，在負載運行中電壓都在可接受范圍內，沒有產生電壓波動。

2 溫濕實驗方法

溫濕實驗方法主要由3部分組成，即高溫、高低溫—低溫和濕熱交變。

（1）高溫實驗方法。首先選取多塊DC/DC電源同時進行試驗，將被測品置于高低溫試驗箱內，并于常溫環境下啟動DC/DC，電源帶制動器負載，功率90 W，通斷周期為通3 s斷9 s。用監控軟件查看其輸出電壓。然后調節高低溫試驗箱測試溫度，調至80℃，觀察被測品輸出電壓變化情況；運行4 h后，如果有被測品出現故障，如斷路、閃斷或輸出偏低等情況。為了檢測被測品是否因為自身熱關斷導致其斷路，可以關閉高低溫試驗箱，停止DC/DC工作。當溫度降至室溫后，再啟動被測品。在常溫環境下，如果被測品沒有出現故障，再升溫至80℃，觀察之前出現故障的DC/DC工作狀態。如果還出現故障，說明此被測品不適合在高溫環境下工作。

圖1 沖擊試驗譜

圖2 掃頻試驗譜

圖3 碰撞試驗譜

圖4 監控DC/DC電源輸出

（2）高低溫—低溫交替實驗方法。由于考慮到實際使用工況，在冬季低溫環境下，軸箱內最高溫度≤60℃，所以，高低溫試驗箱溫度設置為高溫60℃，低溫-25℃。

首先將高溫實驗測試良好的被測品置于高低溫試驗箱內，并于常溫環境下啟動DC/DC，電源帶制動器負載，功率90 W，通斷周期為通3 s斷9 s。用監控軟件查看其輸出電壓。然后調節高低溫試驗箱測試溫度，調至60℃，觀察被測品輸出電壓變化情況。運行20 h后，被測品沒有出現故障狀態。再將高低溫試驗箱溫度調節至-25℃，觀察DC/DC直流電源工作狀態。運行4 h，如果DC/DC工作狀態良好，停止DC/DC直流電源工作，并靜置于低溫環境里，使其內部溫度接近環境溫度，靜置2 h。靜置后，DC/DC電源底板溫度接近環境溫度，準備工作，啟動被測品，并用監控軟件查看其輸出電壓。如果有被測品出現斷路、閃斷或輸出電壓偏低等情況時，說明此被測品不適合在低溫環境下工作。

（3）濕熱交變實驗方法。參考GB/T 2423.34—2012設計本方案。設定低溫為25℃，95%RH，高溫80℃，95%RH，以8 h為1個循環。編程高低溫試驗箱見表1。升溫時間1.5 h，恒溫時間4.5 h，降溫時間2 h。溫度變化曲線參考GB/T 2423.34—2012的圖1。

表1 高低溫試驗箱編程曲線

將高溫實驗測試良好的被測品置于高低溫試驗箱內，并于常溫環境下起動DC/DC，電源帶制動器負載，功率90 W，運行周期為通3 s斷9 s。用監控軟件查看其輸出電壓。每日截圖監測數據，并對被測品的狀態進行記錄。如果有被測品出現斷路、閃斷或輸出電壓偏低等情況時，說明此被測品不適合在潮濕環境下工作。

3 結語

上述方法已經應用于某國產風電機組變槳控制系統中DC/DC直流電源的檢測。工廠測試結果表明，該方法設計先進、合理，功能滿足風力發電機組變槳距控制的要求，能較好保證變槳控制系統產品穩定工作。

TM614

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〔編輯 利 文〕