CN103019231B - 一种变频器控制箱老化试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种变频器控制箱老化试验装置，包括电压和电流老化模块是模拟变频器的电压传感器和电流传感器输出的交变电流信号波形，来老化电压和电流采集端口；光纤老化模块是模拟IGBT输出的光纤反馈信号和/或电机转速信号并采集控制IGBT动作的信号，对IGBT动作信号进行处理；判断波形是否与标准波形一致；温度老化模块是模拟温度采集端口采集到的温度升高，从而完成超温报警的老化过程；逻辑控制老化模块是模拟逻辑开关的动作信号的收发，判断动作是否执行。本发明的有益效果是：通过长时间的高温运行，对控制箱的各个部分以及电子元器件进行下线后的全方位老化试验，确保装到控制箱的质量；也不会对被老化控制箱造成破坏等优点。

Description

一种变频器控制箱老化试验装置

技术领域

本发明涉及变频器的检测领域，尤其是涉及一种能够模拟变频器所有组件和信号的变频器控制箱老化试验装置。

背景技术

风电变频器是风力发电领域中必不可少的重要部件之一，随着科技的进步，单台变频器的功率被设计的越来越大，导致整机的控制过程也变的越来越繁琐，变频器的控制核心在于控制箱，控制箱控制着变频器内的所有IGBT，接触器，各类开关，以及传感器的联合工作，它的稳定工作决定了整台变频器的工作质量，而控制箱正常运行对于变频器起着至关重要的作用。

在现有的技术中，刚下线的控制箱只是在变频器上整体运行进行功能测试，测试基本在常温下运行4-5小时，对于控制箱内的电子器件来说无法做到老化，也就是说对电子器件需要长时间，高温的条件下进行老化检测。

风机一般是长期在恶劣的自然环境中工作的。尤其，在控制箱内长时间的高温逻辑控制和信号采集，老化检测对控制箱内的电子元件来说是必要的，只是盲目的装在变频器上进行整机测试，导致控制箱到了工作现场时经常出现故障的技术问题。一旦控制箱随变频器发送到风场运行一段时间后出现问题，而导致其他组件无法正常运行，极有可能会导致整台变频器故障，风机只能停机进行维修，从而带来巨大的经济损失。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种对刚下线的变频器控制箱进行老化，作为变频器的控制箱装机前的全方位的质量检测手段的老化试验装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案包括：光纤老化模块、电压和电流老化模块、温度老化模块、逻辑控制老化模块、信号源；所述电压和电流老化模块是模拟变频器的电压传感器和电流传感器输出的交变电流信号波形，来老化被老化控制箱的电压和电流采集端口；所述光纤老化模块是模拟IGBT输出的光纤反馈信号和/或电机转速信号，并且采集被老化控制箱输出的控制IGBT动作的信号，对采集到的IGBT动作的信号进行处理和分析；判断波形是否与控制箱工作时的标准波形一致；所述温度老化模块是模拟被老化控制箱的温度采集端口采集到的温度升高，从而完成超温报警的老化过程；所述逻辑控制老化模块是模拟逻辑控制单元的回路，模拟被老化控制箱的逻辑开关的动作信号的发出和接收，判断动作是否执行；所述信号源是三相高压信号源。

进一步，通过所述电压传感器采集信号源电压值，得到交变电流信号，并将交变电流信号传给被老化控制箱信号采集板上的电压和电流信号采集端口。

进一步，所述电压传感器与电压和电流信号采集端口之间串联可调电阻，通过调节可调电阻，来改变信号强度，模拟被老化控制箱不同阶段的电流值、过压值、以及过压、过流报警。

进一步，所述光纤老化模块包括微处理器、调理电路、老化光纤接收端和老化光纤发射端；微处理器发出PWM波形，经调理电路调理成为老化光纤信号，将老化光纤信号输出到被老化控制箱的光纤接收端，用来模拟被老化控制箱的IGBT反馈信号；再由老化接收端接收被老化控制箱的发射端的IGBT动作信号，并将接收到的IGBT动作信号传输给微处理器进行处理和分析，判断被老化控制箱控制IGBT动作信号是否符合标准。

进一步，所述老化光纤接收端与被老化控制箱的光纤发射端连接，老化光纤发射端与被老化控制箱的光纤接收端连接。

进一步，所述温度老化模块串联在被老化控制箱的温度采集端口与GB端口之间，温度老化模块是可调电阻。

进一步，所述逻辑控制老化模块是在被老化控制箱的数字量输出端串联继电器，由于继电器得电，数字量输入端得到一个逻辑开关的动作信号；判断被老化控制箱的逻辑开关动作是否执行。

进一步，所述逻辑开关是接触器、断路器、风扇中的一种或几种。

进一步，所述信号源的输入端依次与三相变压器、断路器串联，得到三相高压电信号。

本发明具有的优点和积极效果是：由于采用上述技术方案，通过长时间的高温运行，对被老化控制箱的各个部分以及电子元器件进行下线后的全方位老化试验，确保装到变频器上不会出现问题和故障；不会对被老化控制箱造成破坏。本发明结构简单、安全、使测试更加方便；加工成本低、老化检测效率高等优点。

附图说明

图1是本发明的电路原理示意图

图2是本发明的信号源的电路原理示意图

图3是本发明的电压和电流老化模块的电路原理示意图

图4是本发明的被老化控制箱的光纤接口电路原理示意图

图5是本发明的被老化控制箱的光纤控制端口电路原理示意图

图6是本发明的光纤老化模块接口的电路原理示意图

图7是本发明温度老化模块的电路原理示意图

图8是本发明逻辑控制老化模块的整体电路原理示意图

图9是本发明逻辑控制老化模块的单路电路原理示意图

图中：

1、信号源

具体实施方式

如图1所示，本发明的技术方案包括：光纤老化模块、电压和电流老化模块、温度老化模块、逻辑控制老化模块、信号源；所述电压和电流老化模块是模拟变频器的电压传感器和电流传感器输出的交变电流信号波形，来老化被老化控制箱的电压和电流采集端口；所述光纤老化模块是模拟IGBT输出的光纤反馈信号和/或电机转速信号，并且采集被老化控制箱输出的控制IGBT动作的信号，对采集到的IGBT动作的信号进行处理和分析；判断波形是否与控制箱工作时的标准波形一致；所述温度老化模块是模拟被老化控制箱的温度采集端口采集到的温度升高，从而完成超温报警的老化过程；所述逻辑控制老化模块是模拟逻辑控制单元的回路，模拟被老化控制箱的逻辑开关的动作信号的发出和接收，判断动作是否执行；所述信号源是三相高压信号源。

如图2所示，本发明所述信号源是三相高压信号源，信号源的输入端依次与三相变压器、断路器串联。400V电压通过变压器转换输出690V高压电，由三个并联的电压传感器采集三相电压信号，将交变电流信号输入到被老化控制箱的信号采集板上的电压和电流信号采集端口上。

如图3所示，本发明的电压和电流老化模块是通过所述电压传感器采集信号源电压值，得到交变电流信号，并将交变电流信号传给被老化控制箱信号采集板上的电压和电流信号采集端口。由于电压和电流的波形相同，所以采用电压传感器来进行采集电压值即可得到交变电流信号，通过一定的换算和变比，将采集到的交变电流信号传输给被老化控制箱信号采集板上的电压和电流信号采集端口，从而模拟变频器的电压信号和电流信号的采集。

进一步，所述电压传感器单元与电压和电流信号采集端口之间串联可调电阻，通过调节可调电阻，来改变信号强度，模拟被老化控制箱不同阶段的电流值、过压值、以及过压、过流报警。

如图4、图5、图6结合所示，本发明所述光纤老化模块

所述光纤老化模块包括微处理器、调理电路、老化光纤接收端和老化光纤发射端；所述老化光纤接收端与被老化控制箱的光纤发射端连接，老化光纤发射端与被老化控制箱的光纤接收端连接。其中微处理器采用CPLD芯片。CPLD芯片发出PWM波形，经调理电路调理成为老化光纤信号，将老化光纤信号输出到被老化控制箱的光纤接收端，用来模拟被老化控制箱的IGBT反馈信号及电机转速信号；再由老化接收端接收被老化控制箱的发射端的IGBT动作信号，并将接收到的IGBT动作信号传输给微处理器进行处理和分析，判断被老化控制箱控制IGBT动作信号是否符合标准。防止新产品长时间运行时由于被老化控制箱控制不当导致的IGBT动作混乱，上下桥臂同时开通等情况，造成不必要的损失。通过光纤老化模块模拟标准控制箱需要的输入和输出光纤信号，并通过光纤相连，如被老化控制箱的光纤发射端的4A口对应光纤老化模块的接收端的F4，被老化控制箱的光纤接收端的F5对应光纤老化模块的光纤发射端的3A。如图7所示，本发明所述温度老化模块串联在被老化控制箱的温度采集端口与GB端口之间，温度老化模块是可调电阻。对于变频器的温度采集部分，则使用手动式可调电阻，模拟PT100的工作情况，通过调节电阻的阻值，让被老化控制箱做出相应的判断，当阻值调节到一定大小时，例如：将R1的电阻的阻值调大，被老化控制箱就会监测到变频器的某部位温度升高，可测试被老化控制箱超温报警等功能。如图8、图9结合所示，本发明所述逻辑控制老化模块是在被老化控制箱的数字量输出端串联继电器，由于继电器得电，数字量输入端得到一个逻辑开关的动作信号；判断被老化控制箱的逻辑开关工作是否执行。所述逻辑开关是接触器、断路器、风扇中的一种或几种。运用大量的继电器构成逻辑控制单元老化回路，将数字输入量或输出量通过继电器的互锁的组合方式，达到模拟变频器在工作过程中各个接触器，断路器，风扇动作的信号发出和反馈。如图所示，当被老化控制箱的数字量输出端(DO)接口，T0接口输出一个高电平，则10K1线圈得电吸合，致使10K1开关闭合，被老化控制箱的数字量输入端DI接口4就获得24V电流。以此将数字量输入和输出对应。

本实例的工作过程：

1、开关电源上电，输出24V电压接入被老化控制箱的电源板上为被老化控制箱供电。

2、将400V试验用电接入变压器进行升压，将升到690V的电压接入电压传感器，将得到的交变电流信号接入被老化控制箱信号采集板上的信号采集板上的电压和电流信号采集端口，信号采集板上的±15V一对一为电压传感器供电。

3、被老化控制箱上的光纤通信接口，经过光纤通讯转接板转化为USB信号与计算机相连；通过计算机来启动和停止控制箱，实现变频器的并网发电和脱网的控制。

4、使用光纤老化模块对被老化控制箱的光纤信号收发进行老化。光纤老化模块即为一款以CPLD芯片为核心通过调理电路的处理，实现光纤信号的发送以及对反馈的光纤信号进行判断和分析的一个模块。

5、将逻辑控制板的数字量输出端与输入端进行配对，通过数字量输出信号对继电器的控制，使24V电压输入到数字量输入端中，达到反馈作用。

6、被老化控制箱温度采集端口直接接入阻值适当的可调电阻。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (5)

1.一种变频器控制箱老化试验装置，其特征在于：包括光纤老化模块、电压和电流老化模块、温度老化模块、逻辑控制老化模块、信号源；

——所述电压和电流老化模块是模拟变频器的电压传感器和电流传感器输出的交变电流信号波形，来老化被老化控制箱的电压和电流采集端口，通过电压传感器采集信号源电压值，得到交变电流信号，并将交变电流信号传给被老化控制箱信号采集板上的电压和电流信号采集端口，所述电压传感器与电压和电流信号采集端口之间串联可调电阻，通过调节可调电阻，来改变信号强度，模拟被老化控制箱不同阶段的电流值、过压值、以及过压、过流报警；

——所述光纤老化模块是模拟IGBT输出的光纤反馈信号和/或电机转速信号，并且采集被老化控制箱输出的控制IGBT动作的信号，对采集到的IGBT动作的信号进行处理和分析；判断波形是否与控制箱工作时的标准波形一致，所述光纤老化模块包括微处理器、调理电路、老化光纤接收端和老化光纤发射端；微处理器发出PWM波形，经调理电路调理成为老化光纤信号，将老化光纤信号输出到被老化控制箱的光纤接收端，用来模拟被老化控制箱的IGBT反馈信号；再由老化接收端接收被老化控制箱的发射端的IGBT动作信号，并将接收到的IGBT动作信号传输给微处理器进行处理和分析，判断被老化控制箱控制IGBT动作信号是否符合标准；

——所述温度老化模块是模拟被老化控制箱的温度采集端口采集到的温度升高，从而完成超温报警的老化过程；

——所述逻辑控制老化模块是模拟逻辑控制单元的回路，模拟被老化控制箱的逻辑开关的动作信号的发出和接收，判断动作是否执行；

——所述信号源是三相高压信号源。

2.根据权利要求1所述的变频器控制箱老化试验装置，其特征在于：所述老化光纤接收端与被老化控制箱的光纤发射端连接，老化光纤发射端与被老化控制箱的光纤接收端连接。

3.根据权利要求1所述的变频器控制箱老化试验装置，其特征在于：所述逻辑控制老化模块是在被老化控制箱的数字量输出端串联继电器，由于继电器得电，数字量输入端得到一个逻辑开关的动作信号；判断被老化控制箱的逻辑开关工作是否执行。

4.根据权利要求3所述的变频器控制箱老化试验装置，其特征在于：所述逻辑开关是接触器、断路器、风扇中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的变频器控制箱老化试验装置，其特征在于：所述信号源的输入端依次与三相变压器、断路器串联，得到三相高压电信号。