IEC-243-1规定，电压上升率的选择应在一定的耐压时间内击穿受试材料。否则，压力必须以一定的速度提高，直到击穿。该系统在传统工频试验装置的基础上采用微机控制WIN98 平台上用VC 6. 0 制作可视化控制和测量软件，完成传统的工频试验装置和分级试验，电压上升率可调，自动化程度高，易于掌握、操作、功能齐全。
1系统原理
1. 1系统的主要结构
计算机部分将完成电压测量、控制和数据处理功能以及最终打印测试结果。实时显示电压升降曲线、测试时间、击穿电压等。.
1. 2手动控制台
为了防止计算机故障和一些特殊需要，保留了手动控制台，但与传统控制台不同，其控制信号与计算机并联，计算机停止工作时可以单独工作，相互独立和连接。手动控制台完全保留了传统控制台的所有功能，如自动计时元件、自动微调电压元件、二次分压电路、过流过压保护电路、手动升压降压和微调试验电压，可完成基本工作频率试验。
1. 3微机控制原理
微机通过I/ O 卡与485 卡隔离后，控制外电路和本体。采用交流电机驱动调压变压器，西门子6SE32 系列矢量控制变频器。通过该变频器的数字接口与变频器通信，修改参数。同时，通过 12 高精度 D/ A 电路，用模拟量控制变频器输出频率，快速有效。频率也可以通过变频器的485 通信口进行修改，但反应速度较慢( 见变频器特性) .调压器的升压降压不是通过控制变频器改变电机转向来控制的，而是微机从 I/ O 卡直接向接触器发出指令，根据计算机指令关闭两组控制电机正反转的接触器，使微机对升降压的控制更加直接、快速、可靠。
2主要元件
2. 1微机
微机是系统的心脏，具有收集、处理、控制、打印等功能。现有微控系统使用的微机是PⅡ400，内存 128M B，实施控制测量。
2. 2变频器
变频器在系统中起着重要作用，使系统具有很大的灵活性。该系统使用 6SE3214- 0DA40变频器，三相，工作电压 300~500V± 4 控制方法，如电压/ 频率线性关系控制和矢量控制。
6SE3214-0DA40 变频器可采用矢量控制方法，动态性能和精度高，全数字控制，功能软件丰富，所有闭环调节参数可通过自动检测和试验自动设置和优化。IGBT功率模块技术具有可选的平滑坡特性，加/ 减速时间 0. 1～650 s.矢量控制使变频器能轻松驱动慢速大转矩负载。
西门子 6SE通过 321 RS485 串口使用USS通讯协议。每一条信息包含 14 个字，每一字都以UART格式传输，即每个字包含 1 bit 的开始位，8 bit 数据位，1 bit 奇偶校准位，1 bit 停止。每个信息包括变频器参数地址、控制字等需要修改的信息。SE3214-0DA40 变频器 RS485 串口( U SS 协议) 波特率可达 19200 波特。
2. 3AD芯片
AD 转换在系统中起着关键作用，是闭环控制系统不可缺少的组成部分。峰值电压和有效值在试验过程中由其转换和传递。该系统对采集精度和稳定性要求较高，因此采用AD574 模数转换芯片。它是 12 位精度的模数转换器。其分辨率为 1/ 4095，其本身有基准电压，无须外部的基准电压电路。但对电源要进行滤波、稳压和消除高频噪声。
2. 4DA 芯片的选择
变频器输出频率分辨率为 0. 1 Hz.
DA 转换输出量程为 0~10 V，对应变频器输出 0~50 Hz，变频器每次变化 0. 1 Hz 时的 DA 输出应变化 20 mV.12 位的 DA 转换芯片的分辨率为 10 V/ 4095 = 2. 44 mV，有足够的精度来控制变频器的频率。
2.使用 5485 卡
使用 变频器RS485 口通信。通信只使用两条信号线，通过两条信号线之间的电压差传输信号。
3软件结构
系统软件控制界面包括菜单、初始化、测试和结果区。变频器参数设置、环境参数设置、IO 卡和485 卡在菜单区实现初始化和打印功能。试验区包括电压升降曲线、实际试验时间、当前电压峰值和各种试验状态等试验过程信息。
4试验结果
采用微机控制工频试验系统进行试验。YSS7114 交流感应电机( 370 W，电压 380 V，三相) 驱动调压变压器。调压器型号为 T 0JA - 75/ 0.输入电压 380 V，0~500负载电压V.试验变压器高压输出最大 250 kV.550 pF，低压臂 0. 284 F，变比为 K 1 = 517. 36，二次分压变比K 2 = 105. 65，总变比 K = K 1×K 2 = 54659. 084.最大二次分压 4. 57 V.使用西门子8116SE3214-0DA40 变频器，三相，380V，功率1. 5kW.
以 50 Hz 频率驱动，使用 Tektronix T DS420A 示波器记录值波形记录二次分压，并与系统采集的峰值波形进行比较，以验证系统的准确性和可靠性。
示波器和系统AD 采集记录的升压曲线波形一致。说明本系统采用的方法、设备可行、合理。
对比两个波形图，可以看到 AD 在电压接近零的地方收集不稳定，其他地方有一点毛刺。这与收集波形时不正确有关AD良好屏蔽电路板有关。
5干扰源
1) 现在更多的变频器使用脉宽控制技术( PWM ) ，载波，包含大量的谐波。变频器是一个强干扰源。试验表明，如果变频器和模数A D 数模 DA 电路没有屏蔽，变频器对两者的干扰非常明显，DA 不能正常转换，AD 有时也不能正常工作。变频器启动后使AD转换毛刺明显增多。可见，变频器的使用会对系统的其他设备产生强烈的电磁干扰，必须很好地屏蔽。
2) 试验放电的影响。试验放电时，试验变压器输出端的电压突然降至零，相当于试验变压器的高压绕组具有与放电电压相反的极性冲击电压波。冲击电压波陡度大，包括各种谐波。
而且击穿主要是在高压下产生的，突然释放的能量很强，干扰特别大。
3) 偶尔叠加在电源电压波形上的毛刺会对系统产生一定的影响。
6抗干扰措施
1) 变频器是一个强干扰源，容易受到干扰，应得到保护。控制线、电源线和电机线应分开布线，不得在同一线槽或管道中尽可能交叉 90 度。控制线应使用屏蔽电缆，以确保良好的接地。过滤器应添加到变频器和电源之间。
2) 同轴电缆用于引出一次分压器，旁路技术用于双屏蔽，一端接地。
3) 由 AD可以看出，噪音会导致 12 位置ADC 有一定的误差。因此，所有电源引脚都必须连接去耦电容器， 5 V 电源去耦电容器连接在 1 脚和 15 脚之间±12 V 在模拟地( 9 脚) 之间去耦，合适的去耦电容是 47 F 钽电容与 0并联. 1 F 瓷片电容器A D转换的准确性，模拟输入电路尽量远离逻辑电路，使用人工布线，或在机器自动布线的基础上进行人工优化，逻辑电路的导线不能过多地绕来绕去，尽量使用粗线。将电路板置于屏蔽盒中。
4) 使用隔离变压器，使内部电流回路和外部电源不直接接触，隔开高压地和数字地的联系，降低共模电压。
5) 光电隔离提供高共模抑制，使数字( 包括计算机) 与模拟部分无电连接。然而，工频击穿会释放大量高频电磁波。由于光电隔离输入的输出端之间有杂散电容( 1~10 pF) 光电隔离共模抑制对高频共模信号往往不是很有效。
6) 变频器应单独制作金属屏蔽盒，严格保护，防止外部干扰变频器，并尽可能隔离其他设备。
7实时性
1) 根据变频器通信协议，一组数据从微机发送到变频器的最大时间不大于最小传输时间 1. 5倍。如果传输时间超过此限制，则该信息将被忽略或视为错误。如果波特率为 9600，每个字为 11 bit，一条信息包含 14 ，传输时间最短= 11×14/ 9600= 16/ 1000 s，传输时间最长= 16×1. 5= 24 ms.变频器收到有效信息后，会在 20 ms 回复一条确定信息。也就是说，发送消息确认需要 45 ms，而一个 50 Hz 工频周期只有 20 ms.因此，电机的正反转由微机直接控制，而不是通过变频器的正反转功能。变频器的频率也通过D/ A 模拟量控制。微机与变频器的通信用于设置变频器的参数，启动和停止变频器。
2) 快速AD 和 DA 转换是保证实时反馈和控制的关键。测量后，AD 取样一次( 包括光耦隔离的延迟) 约75 s，即一个 50 Hz 工频周期( 20 ms) 可采样 266 次。这是 12 高精度 AD 转换足够，系统可以快速响应控制过程中的各种情况。DA 转换一次，须 45 s.因为变频器接受 DA模拟量需要一定的时间才能上升到所需的频率，因此系统由继电器而不是变频器控制。
该系统以 为基础，将所有的控制、测量和数据处理功能集中在计算机上WINDOWS 平台软件设计具有以下特点：a)自动控制与手动控制相结合；b)图形界面化，易于掌握和操作，试验升压曲线可视化；c)可随时校准和输入分压器变比；d)数据自动处理，通过计算机处理从采集和测量系统获得的数据，将进一步调整和测试获得的信息，适用于 IEC-243-1 规定的分级试验；e)变频器的使用使系统能够灵活调整电压上升率，对需要调整电压上升率的试验具有独特的优势；f)试验结果自动打印，试验更准确可靠；g)测量与控制计算机化，易于升级换代。