CN102998568A - 一种逆变器电路的性能测试方法及测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种逆变器电路的性能测试方法及测试装置，采用电感和电阻模拟压缩机的三相绕组，设计一套压缩机模拟电路；将所述压缩机模拟电路作为逆变器电路的负载，连接到逆变器电路的交流输出侧；改变所述压缩机模拟电路中的电感和电阻的参数值，以获得不同的负载；检测逆变器电路在不同负载下的相关参数，完成对逆变器电路的性能测试。本发明根据空调压缩机的特性设计了一套压缩机模拟电路，代替实际压缩机作为逆变器电路的负载，应用在逆变器电路的性能测试过程中，由此不仅解决了传统测试方法需要安装和更换压缩机的麻烦，而且通过改变压缩机模拟电路中的器件参数可以方便地获得不同的负载，以满足逆变器电路在不同负载下的性能测试要求。

Description

一种逆变器电路的性能测试方法及测试装置

技术领域

本发明属于电子线路测试技术领域，具体地说，是涉及一种针对空调器产品中用于驱动室外压缩机运行的逆变器电路所提出的性能参数测试方法以及测试装置。

背景技术

随着地球气候的逐渐变暖以及人们生活水平的不断提高，空调产品已逐步走进了千家万户并且使用范围日渐广泛。现有的空调产品一般都包括室内机和室外机两部分，其中，设置在室外机中的压缩机可以说是整个空调器制冷系统的动力核心，在空调器的制冷回路中起到压缩驱动制冷剂的作用，并通过热功转换达到制冷的效果。

在空调器室外机的电路设计中，对于压缩机运行所需的三相交流电源通常是由逆变器电路将直流电源逆变转换生成的。由于压缩机在实际应用过程中会运行在各种不同的工况条件下，从而导致流过压缩机的三相电流会发生很大的变化，而不同的电流对于逆变器电路的参数会产生直接的影响，尤其是发热问题。

基于此，研发人员在空调器的开发设计阶段，需要检测逆变器电路在不同负载条件下的能力、效率、发热量等参数，以判断当前所设计出的逆变器电路是否可以满足系统电路的设计要求。通常情况下，为了获得不同的负载，需要更换不同的压缩机，并且需要调整空调器整机的实验工况来改变流过压缩机的三相电流，以期能够检测出逆变器电路的边界条件。但是，更换压缩机和调整实验工况都是极其困难的工作，而且即便如此，也不一定能够真正达到逆变器电路的边界条件，由此导致所获取的逆变器电路参数不准确，对空调器整机的可靠运行产生一定程度的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种逆变器电路的性能测试方法，通过设计一套压缩机模拟电路来代替真正的压缩机作为逆变器电路的负载，由此可以通过改变压缩机模拟电路的器件参数来方便地获得不同的负载，以简化逆变器电路的性能测试工作。

为解决上述技术问题，本发明的逆变器电路的性能测试方法采用以下技术方案予以实现：

采用电感和电阻模拟压缩机的三相绕组，设计一套压缩机模拟电路；

将所述压缩机模拟电路作为逆变器电路的负载，连接到逆变器电路的交流输出侧；

改变所述压缩机模拟电路中的电感和电阻的参数值，以获得不同的负载；

检测逆变器电路在不同负载下的相关参数，完成对逆变器电路的性能测试。

进一步的，所述压缩机模拟电路利用三条分别由电阻和电感串联组成的串联支路模拟压缩机的三相绕组，将三条串联支路星形连接，以模拟出压缩机的电气特性，进而代替压缩机作为逆变器电路的负载，满足对逆变器电路的性能测试要求。

为了方便获得不同的负载，在每一条所述的串联支路中电阻优选采用变阻器，电感优选采用电抗器，通过改变变阻器的阻值和电感的参数值或者电感器件的串联个数，以获得不同的负载，满足对逆变器电路的性能测试要求。

为了检测逆变器电路在不同负载下的温升情况，在所述逆变器电路中预埋感温元件，通过感温元件检测不同负载下逆变器电路的发热量，并通过不断改变负载特性来测试出逆变器电路的边界温升，获得逆变器电路的边界条件。

进一步的，在对所述逆变器电路进行性能测试的过程中，交流输入电源通过整流变换模块为逆变器电路提供直流母线电压；采集逆变器电路在不同负载下的相电流、线电压以及交流输入电源的输入电压和输入电流，由此便可以计算出逆变器电路的输出总功率和效率。

优选的，所述交流输入电源由调压器将交流市电变压转换生成，利用调压器将交流市电变压生成所述的交流输入电源，交流输入电源的电压范围根据应用所述逆变器电路的电器设备所规定的电压接入范围确定。例如：对于电源接入范围在170V~250V之间的空调器产品来说，可以通过调压器产生该电压范围的交流输入电源，进而从一个方面模拟出空调器在实际使用过程中的工况条件，进一步满足逆变器电路的性能测试要求。

基于上述逆变器电路的性能测试方法，本发明还提出了一种逆变器电路的性能测试装置，包括一套由电阻和电感模拟压缩机的三相绕组形成的压缩机模拟电路以及电力监测仪，所述压缩机模拟电路作为负载连接在逆变器电路的交流输出侧，接收逆变器电路输出的三相交流电源；所述电力监测仪采集逆变器电路输出的电流参数和电压参数，用于生成逆变器电路的性能参数。

进一步的，在所述压缩机模拟电路中包含有三条分别由电阻和电感串联组成的串联支路，三条串联支路星形连接，模拟压缩机的三相绕组，分别与逆变器电路的交流输出侧的三相端子对应连接。

为了方便获得不同的负载，在所述压缩机模拟电路中，电阻优选采用变阻器，电感优选采用电抗器，串联在每条串联支路中的电感器件的个数及其参数值应根据所要模拟的负载特性选择确定。

为了检测逆变器电路的发热量参数，在所述逆变器电路中预埋有感温元件，通过感温元件检测不同负载下逆变器电路的发热量，以获得逆变器电路的温升参数。采用这种设计方式还可以进一步检测出逆变器电路的边界温升。

再进一步的，所述逆变器电路的直流输入侧连接整流变换模块，接收整流变换模块输出的直流母线电压；所述整流变换模块的交流输入侧连接调压器，接收调压器输出的不同幅值的交流输入电源。

更进一步的，所述电力监测仪连接调压器的输出端，采集交流输入电源的输入电压和输入电流，以用于对逆变器电路性能参数的计算。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明根据空调压缩机的特性设计了一套压缩机模拟电路，代替真正的压缩机作为逆变器电路的负载，应用在逆变器电路的性能测试过程中，由此一来，不仅解决了传统测试方法需要安装和更换压缩机的麻烦，而且通过改变压缩机模拟电路中的器件参数可以方便地获得不同的负载，以满足逆变器电路在不同负载下的性能测试要求。除此之外，采用这种测试方法还可以通过改变模拟电路的器件参数模拟出压缩机在各种工况下的负载特性，由此便可以方便地控制逆变器电路达到边界条件，获得边界参数，为研发人员的测试工作提供方便。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本发明所提出的逆变器电路的性能测试装置中压缩机模拟电路的一种实施例的设计原理图；

图2是压缩机模拟电路的另外一种实施例的设计原理图；

图3是本发明所提出的逆变器电路的性能测试装置的一种实施例的整体架构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细地描述。

本实施例为了解决空调产品在研发测试阶段，需要多次更换压缩机并调整空调器整机的实验工况来满足逆变器电路的性能测试要求，由此产生的测试难度大、边界条件不易达到的问题，创造性地提出了一种利用一套压缩机模拟电路代替实际的压缩机产品用于逆变器电路的性能测试过程中，通过改变压缩机模拟电路中的元器件参数，可以方便地获得不同的负载，由此不仅可以很好地满足逆变器电路的各项测试要求，而且避免了更换压缩机的工序，降低了研发人员的测试难度。

基于以上设计思路，本实施例首先考虑空调压缩机的负载特性。由于压缩机的主要电气部分是星形连接的线圈，即三相绕组星形连接，而每相绕组都具有感量和阻值两个参数。感量和阻值的大小会直接影响到压缩机以及为压缩机供电的逆变器电路的UVW三相电流，从而对逆变器电路的参数产生不同的影响。

基于压缩机的上述电气特性，本实施例采用电阻和电感模拟压缩机的三相绕组，设计一套压缩机模拟电路，参见图1所示。具体来讲，可以利用三条分别由电阻和电感串联组成的串联支路来模拟压缩机的三相绕组，例如：将电阻Ru和电感Lu串联后模拟压缩机的U相绕组；将电阻Rv和电感Lv串联后模拟压缩机的V相绕组；将电阻Rw和电感Lw串联后模拟压缩机的W相绕组。将三条串联支路的其中一端连接在一起，另外一端分别与逆变器电路的交流输出侧的三相接线端子U、V、W一一对应连接，以模拟形成星形接法的压缩机负载。

将图1所示的压缩机模拟电路代替实际的压缩机，应用在逆变器电路的性能测试过程中，可以省去安装压缩机的工序，减轻测试人员的劳动强度。但是，考虑到压缩机在不同工况下运行时，其反映出的负载特性是完全不同的，因此，在对逆变器电路进行性能测试的过程中，需要为逆变器电路提供不同的负载，以测试出逆变器电路在不同负载下的各项参数。很显然，采用图1所示的压缩机模拟电路构建方式并不能满足为逆变器电路提供不同负载的测试要求。

为了解决这一问题，本实施例提出了通过改变压缩机模拟电路中每一条串联支路中的电阻器件和电感器件的参数值，来获得不同负载的设计思路，由此不仅可以满足逆变器电路在性能测试过程中对不同负载的使用需求，而且可以使得测试工作变得更加简单、方便。

为了满足上述设计要求，需要使压缩机模拟电路中的电阻器件和电感器件的参数可调，即设计成如图2所示的压缩机模拟电路结构。由此一来，只需调节各电阻器件和电感器件的参数值，即可获得不同的负载。

在实际电路设计过程中，对于参数可调的电阻器件来说，可以选用变阻器进行电路的具体设计，例如滑动变阻器或者电位计等；而对于电感器件来说，目前还没有参数可调的单一产品。因此，为了达到调节压缩机模拟电路的电感量的设计目的，本实施例采用在串联支路中更换不同参数值的电感器件或者调整每一条串联支路中电感器件的串联个数的方式，来改变压缩机模拟电路的电感特性，进而配合变阻器的阻值变化，形成不同的负载，以模拟出压缩机在不同工况下运行所呈现出的各种负载特性，完成对逆变器电路的性能测试任务。

图3是基于本实施例所提出的压缩机模拟电路构建形成的逆变器电路的性能测试平台（或称测设装置）。其中，R1、R2、R3分别为串联在三条串联支路中的变阻器，优选采用阻值范围在0~9Ω且支持30A电流的滑动变阻器；电感L1~L6优选采用10mH/20A的电抗器，每条串联支路中分别串联两个，且可以根据需要改变串联的个数。将所述压缩机模拟电路连接到逆变器电路的交流输出侧，具体可以通过在三相交流电源的传输线路中串联插头Z1~Z3，进而采用插接的方式将压缩机模拟电路接入到逆变器电路的输出侧，作为逆变器电路的测试负载。

对于逆变器电路工作所需的直流母线电压Vdc，可以利用整流变换模块将外部接入的交流市电转换生成。为了能够更加真实地模拟出逆变器电路在空调器室外机电路板上的实际运行情况，所述整流变换模块优选按照空调器室外机中所使用的整流变换模块的电路设计方式进行一致性设计，具体包括整流电路和功率因数校正电路（PFC电路）两部分，如图3所示。其中，利用整流电路接收交流输入电源，例如交流市电，并整流成直流电源后，输出至功率因数校正电路进行PFC处理及升压变换后，生成稳定的直流电源传输至逆变器电路的直流输入侧，为逆变器电路提供直流母线电压Vdc。

由于空调器在实际使用过程中，其允许接入的交流电源不会是一个定值，而是存在一定的电压范围，例如：对于目前的某些空调器产品来说，允许接入170V~250V的交流电源，为了模拟出这种工况，本实施例优选在整流变换模块的交流输入侧连接调压器，并通过调压器外接交流市电。在对逆变器电路进行性能测试的过程中，可以通过调节所述调压器的变压比，进而将交流市电的幅值变换到电气设备所允许接入的电压范围，例如170V~250V的范围内，以满足逆变器电路的测试要求。

为了获得逆变器电路在不同负载下的各项参数指标，在本实施例的测试平台上还设置有电力监测仪，分别连接调压器的输出端以及逆变器电路的交流输出侧，以实现对交流输入电源以及逆变器电路输出的三相交流电源的电压参数、电流参数以及功率参数的准确检测。

下面以功率计作为所述的电力监测仪为例，对逆变器电路的性能测试过程进行具体说明。

使用功率计的三路电压检测端子（可以是电夹）分别连接在逆变器电路的交流输出侧的UV相、UW相和VW相之间，检测通过逆变器电路输出的线电压U1、U3、U2；将功率计的三路电流检测端子（例如电流互感器）分别串联在逆变器电路的交流输出侧的三相电源线UVW中，以感应生成逆变器电路的相电流I1、I2、I3。

对于交流输入电源的电压和电流检测，可以利用功率计的另外一路电压检测端子连接在调压器的输出端之间，检测交流输入电源的输入电压U4；然后利用功率计的另外一路电流检测端子，优选电流互感器，串联在交流输入电源的其中一条传输线路中，以感应出交流输入电源的输入电流I4。

所述功率计根据检测到线电压U1、U2、U3和相电流I1、I2、I3可以计算出逆变器电路的输出总功率Wo；利用检测到的输入电压U4和输入电流I4可以计算出逆变器电路的输入总功率Wi。测试人员利用功率计提供的输出总功率Wo和输入总功率Wi即可计算出逆变器电路的效率η=Wo/Wi。

对于逆变器电路在不同负载下的发热量，可以采用在逆变器电路中预埋感温元件，通过感温元件检测逆变器电路的温升，进而生成代表当前温度的检测信号传输至外部的控制器，并通过控制器转换成与之对应的温度值，驱动显示单元显示给测试人员，以获得逆变器电路的温升参数。

在本实施例中，所述感温元件优选采用热电偶进行系统电路的设计，以简化电路结构，降低硬件成本。

改变压缩机模拟电路中电阻和电感的参数值，为逆变器电路提供不同的负载。然后，重新检测各项参数，进而获得逆变器电路在不同负载下的相电流、线电压、输出总功率、效率、发热量等参数指标，以满足逆变器电路的性能测试要求。

由于通过本实施例所设计的压缩机模拟电路可以模拟出实际压缩机在任意工况下的电气特性，因此可以方便地检测出逆变器电路的边界条件，例如：边界温升、最大输出电压、最大输出电流，最大输出功率等，这些边界条件的获得对空调器研发人员来说具有非常重要的意义，可以为空调器整机产品的研发提供指导性的作用。

在本实施例中，所述逆变器电路优选采用智能功率模块IPM（Intelligent Power Module）设计而成，在简化电路设计、减小体积的同时，保证提供给压缩机负载的三相交流电源稳定、可靠。

当然，以上所述仅是本发明的一种优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种逆变器电路的性能测试方法，其特征在于：

采用电感和电阻模拟压缩机的三相绕组，设计一套压缩机模拟电路；

将所述压缩机模拟电路作为逆变器电路的负载，连接到逆变器电路的交流输出侧；

改变所述压缩机模拟电路中的电感和电阻的参数值，以获得不同的负载；

检测逆变器电路在不同负载下的相关参数，完成对逆变器电路的性能测试。

2.根据权利要求1所述的逆变器电路的性能测试方法，其特征在于：在所述压缩机模拟电路中包括三条分别由电阻和电感串联组成的串联支路，三条串联支路星形连接，以模拟压缩机的三相绕组。

3.根据权利要求2所述的逆变器电路的性能测试方法，其特征在于：在每一条所述的串联支路中电阻采用变阻器，通过改变变阻器的阻值和电感的参数值或者电感器件的串联个数，以获得不同的负载。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的逆变器电路的性能测试方法，其特征在于：在所述逆变器电路中预埋感温元件，通过感温元件检测不同负载下逆变器电路的发热量，并测出逆变器电路的边界温升。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的逆变器电路的性能测试方法，其特征在于：在对所述逆变器电路进行性能测试的过程中，交流输入电源通过整流变换模块为逆变器电路提供直流母线电压；采集逆变器电路在不同负载下的相电流、线电压以及交流输入电源的输入电压和输入电流，以计算出逆变器电路的输出总功率和效率。

6.根据权利要求5所述的逆变器电路的性能测试方法，其特征在于：利用调压器将交流市电变压生成所述的交流输入电源，交流输入电源的电压范围根据应用所述逆变器电路的电器设备所规定的电压接入范围确定。

7.一种逆变器电路的性能测试装置，其特征在于：包括一套由电阻和电感模拟压缩机的三相绕组形成的压缩机模拟电路以及电力监测仪，所述压缩机模拟电路作为负载连接在逆变器电路的交流输出侧，接收逆变器电路输出的三相交流电源；所述电力监测仪采集逆变器电路输出的电流参数和电压参数，用于生成逆变器电路的性能参数。

8.根据权利要求7所述的逆变器电路的性能测试装置，其特征在于：在所述压缩机模拟电路中包含有三条分别由电阻和电感串联组成的串联支路，三条串联支路星形连接，模拟压缩机的三相绕组，分别与逆变器电路的交流输出侧的三相端子对应连接。

9.根据权利要求8所述的逆变器电路的性能测试装置，其特征在于：在所述压缩机模拟电路中，电阻为变阻器，串联在每条串联支路中的电感的个数及其参数值根据所要模拟的负载特性选择确定。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的逆变器电路的性能测试装置，其特征在于：在所述逆变器电路中预埋有感温元件，通过感温元件检测不同负载下逆变器电路的发热量，获得逆变器电路的温升参数。

11.根据权利要求7至9中任一项所述的逆变器电路的性能测试装置，其特征在于：所述逆变器电路的直流输入侧连接整流变换模块，接收整流变换模块输出的直流母线电压；所述整流变换模块的交流输入侧连接调压器，接收调压器输出的不同幅值的交流输入电源。

12.根据权利要求11所述的逆变器电路的性能测试装置，其特征在于：所述电力监测仪连接调压器的输出端，采集交流输入电源的输入电压和输入电流，以用于对逆变器电路性能参数的计算。

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