CN103645393A - 一种变流器自动测试系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变流器自动测试系统及方法，该系统包括主控机、程控开关、第一程控电源、电源接触器和负载接触器，能够在主控机的控制下，对变流器自动提供电源，选择连通路径，进行自动低压测试，获取检测参数。例如在低电压条件下，对变流器自动进行四象限整流器模块低压脉冲测试、逆变器模块低压脉冲测试、四象限整流器模块电流传感器测试、逆变器模块电流传感器测试、斩波模块电流传感器测试和逆变器模块直流侧电压传感器测试，通过程控示波器采集的波形参数及控制模块采集电流传感器、电压传感器的数值，能够准确判断变流器测试结果并存储测试数据，进行全面有效的故障侦测。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子变流器试验技术领域，尤其涉及一种变流器自动测试系统及方法。
背景技术
随着变流器在轨道交通领域中日益广泛的应用，作为轨道车辆设计中的一个主要组成部分，人们对变流器的质量提出了越来越高的要求。为了保障变流器的出厂质量，需要在变流器出厂中进行数小时的功率考核试验，以提前暴露其质量问题及隐患。
现有的功率考核试验系统由于存在试验成本昂贵、试验电压高及试验时间长等问题，常常成为产品生产的瓶颈工序，因此吞吐率成为衡量试验系统的一个重要指标。为了提高功率考核试验系统的吞吐率，目前常用的方法是高低压试验分离试验。在对变流器的低压试验中，现有技术中还没有低压自动测试变流器的技术方案，而且传统的手动测试也仅仅局限于低压脉冲测试，并且还存在诸如以下的缺点：低压测试覆盖面不足，没有对电压传感器、电流传感器进行测试，并不能全面有效地侦测故障；在测试过程中存在大量依赖手工操作和人为判定，这在参数设定和测试结果的一致性上得不到保障；测试速度慢，测试过程中的数据也不能及时有效地存储和追溯。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种能够用于对变流器进行自动检测的变流器自动测试系统及方法。
本发明提供一种变流器自动测试系统，其特征在于，包括：
主控机，其用于发出控制指令，控制测试系统中的单元模块和被测变流器中的控制模块运行，以变流器进行自动检测，获取检测参数；
程控开关，其耦接所述主控机，用于根据所述主控机发出的控制指令选择测试系统中的路由，启动所选路由上的单元模块运行或者通过所选路由获取被测变流器的检测参数；
第一程控电源，其耦接所述主控机，用于根据所述主控机发出的控制指令设置电源参数；
电源接触器，其耦接所述程控开关和第一程控电源，用于在所述程控开关的控制下，将所述第一程控电源输出的电源提供给被测变流器；
负载接触器，其耦接所述程控开关，用于在所述程控开关的控制下，将被测变流器与测试负载耦接。
进一步地，上述自动测试系统中负载接触器包括：
单相负载接触器，其用于在所述程控开关的控制下，将被测变流器中四象限整流器模块的交流侧与单相负载耦接；
三项负载接触器；其用于在所述程控开关的控制下，将被测变流器中逆变器模块的交流侧与三相负载耦接。
进一步地，上述自动测试系统还包括：
第二程控电源，其耦接所述主控机和程控开关，用于根据所述主控机发出的控制指令设置电源参数，在所述程控开关的控制下向被测变流器的控制模块提供电源；
程控示波器，其耦接所述主控机和程控开关，用于根据所述主控机发出的控制指令，通过所述程控开关所选路由耦接被测变流器，获取被测变流器的检测参数，展示参数波形。
此外，本发明还提供上述系统采用的一种自动测试方法，包括以下步骤：
启动步骤，启动被测变流器的控制模块运行；
供电步骤，提供电源给被测变流器；
检测步骤，控制被测变流器的控制模块以启动待测模块运行，并获取待测模块的电量参数。
上述待测模块可以为变流器的四象限整流器模块，所述检测步骤中，控制被测变流器的控制模块以启动四象限整流器模块逆变运行，并获取四象限整流器模块交流侧的电压参数。
上述待测模块可以为变流器的逆变器模块，所述检测步骤中，控制被测变流器的控制模块以启动逆变器模块逆变运行，并获取逆变器模块交流侧的电压参数。
上述待测模块可以为变流器中四象限整流器模块交流侧的电流传感器，所述检测步骤中，控制被测变流器中四象限整流器模块的交流侧与测试负载耦接，然后控制被测变流器的控制模块以调节四象限整流器的逆变电流，获取四象限整流器模块交流侧电流传感器的电流参数。
上述待测模块可以为变流器中逆变器模块交流侧的电流传感器，所述检测步骤中，控制被测变流器中逆变器模块的交流侧与测试负载耦接，然后控制被测变流器的控制模块以调节逆变器模块的逆变电流，获取逆变器模块交流侧电流传感器的电流参数。
上述待测模块可以为变流器中斩波模块处的电流传感器，所述检测步骤中，控制被测变流器的控制模块以启动斩波模块运行，采集斩波模块处电流传感器的电流参数。
上述待测模块可以为变流器中逆变器模块直流侧的电压传感器，所述检测步骤中，采集逆变器模块直流侧电压传感器的电压参数。
与现有技术相比，本发明带来的有益效果是：能够对变流器自动进行例如四象限整流器模块低压脉冲测试、逆变器模块低压脉冲测试、四象限整流器模块电流传感器测试、逆变器模块电流传感器测试、斩波模块电流传感器测试和逆变器模块直流侧电压传感器测试，通过程控示波器采集的波形参数及控制模块采集电流传感器、电压传感器的数值，能够准确判断测试结果并存储测试数据，并且可以全面有效的侦测故障，以及避免了手工操作过程中出现的参数设定和测量结果不一致及人为判断出现误差的情况。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明变流器自动测试系统的组成示意图；
图2是本发明一实施例的变流器自动测试系统与被测变流器的连接示意图。
具体实施方式
如图1所示，是本发明提供的变流器自动测试系统100的组成结构示意图，其包括：
主控机110，用于发出控制指令，控制测试系统中的单元模块和被测变流器中的控制模块运行，以变流器进行自动检测，获取检测参数；
程控开关120，其耦接主控机110，用于根据主控机110发出的控制指令选择测试系统中的路由，启动所选路由上的单元模块运行或者通过所选路由获取被测变流器的检测参数；
第一程控电源130，其耦接主控机110，用于根据主控机110发出的控制指令设置电源参数；
电源接触器140，其耦接程控开关120和第一程控电源130，用于在程控开关120的控制下，将第一程控电源130输出的电源提供给被测变流器；
负载接触器150，其耦接程控开关120，用于在程控开关120的控制下，将被测变流器与测试负载耦接。
如图2所示，是图1所示变流器自动测试系统100的一个具体实施例。下面将该实施例与附图结合来详细说明变流器自动测试系统100的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，达成技术效果的实现过程能够充分理解并具以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
在该实施例中，变流器自动测试系统100用于对图2中所示的变流器200进行自动低压检测，获取检测参数。该变流器200包括四象限整流器模块210和设置在四象限整流器模块210交流侧的电流传感器211，逆变器模块220、设置在逆变器模块220交流侧的电流传感器221和设置在逆变器模块220直流侧的电压传感器222，斩波模块230和用于检测流经斩波模块230电流的电流传感器231以及斩波电阻232，此外，该变流器200中还设置有用于控制变流器200中各单元模块运行的控制模块240。由于变流器200为现有技术，因此此处仅仅举例说明，本发明对变流器200的内部结构和设置不再进一步细述，也不做任何限制。
在该实施例中，变流器自动测试系统100可以进一步扩展，包括主控机110、程控开关120、第一程控电源130、第二程控电源131、电源接触器140、单相负载接触器151和三相负载接触器152，以及相应的单相负载161和三相负载162，程控示波器170。其中：
主控机110是整个变流器自动测试系统100的控制中心，通过控制总线连接变流器自动测试系统100中的程控开关120、第一程控电源130、第二程控电源131和程控示波器170，以及在测试时通过控制总线连接被测变流器200中的控制模块240。该主控机110中内置有用于检测变流器200的自动测试程序，根据自动测试程序发出控制指令，以控制变流器自动测试系统100中的单元模块和变流器200中的控制模块240运行工作。
程控开关120是整个变流器自动测试系统100的路由中心，一方面通过控制总线连接主控机110；另一方面通过信号线连接第二程控电源131、电源接触器140、单相负载接触器151、三相负载接触器152和程控示波器170，以及在测试时通过一组信号线Line_A连接被测变流器200中四象限整流器模块210的交流侧，通过另一组信号线Line_B连接被测变流器200中逆变器模块220的交流侧。该程控开关120接收主控机110发出的控制指令，根据控制指令选择变流器自动测试系统100中的路由（信号线），启动所选信号线上的单元模块运行工作或者在测试时通过所选信号线获取被测变流器200的检测参数。具体的实施方式可以参见后文的测试方法的介绍。
第一程控电源130通过控制总线连接主控机110，用于根据主控机110发出的控制指令设置电源参数。
电源接触器140通过信号线连接程控开关120，同时还通过信号线连接在第一程控电源130与被测变流器200中逆变器模块220直流侧之间，用于在程控开关120的控制下，将第一程控电源130输出的电源提供给被测变流器200。
第二程控电源131一方面通过控制总线连接主控机110，用于根据主控机110发出的控制指令设置电源参数，另一方面在测试时通过信号线连接被测变流器200中控制模块240，向其提供电源。
在本实施例中，由于被测变流器200中四象限整流器模块210和逆变器模块220的交流侧需要分别加载不同的负载：单相负载和三相负载，因此优选地采用单相负载接触器151和三相负载接触器152，在测试时将相应的单相负载161和三相负载162分别加载到四象限整流器模块210和逆变器模块220的交流侧。具体设置如下：
单相负载接触器151通过信号线连接程控开关120，同时还通过信号线连接在单相负载161与被测变流器200中四象限整流器模块210的交流侧之间。在测试时，单相负载接触器151在程控开关120的控制下闭合，将单相负载161加载到被测变流器200中四象限整流器模块210的交流侧。
三相负载接触器152通过信号线连接程控开关120，同时还通过信号线连接在三相负载162与被测变流器200中逆变器模块220的交流侧之间。在测试时，三相负载接触器152在程控开关120的控制下闭合，将三相负载162加载到被测变流器200中逆变器模块220的交流侧。
为了直观的观测检测过程，在本实施例中，优选地采用程控示波器170采集被测变流器200的检测参数，并展示相关的参数波形。并通过接收主控机110程序指令采集波形。程控示波器170一方面通过控制总线连接主控机110，另一方面通过信号线连接程控开关120，通过程控开关120选择的路由连接被测变流器200，根据主控机110发出的控制指令，采集被测变流器200的检测参数，展示相应的参数波形。具体地，在本实施例中：
经过程控开关120选择的路由Line_A，连接被测变流器200中四象限整流器模块210的交流侧，实现相应波形的检测；
经过程控开关120选择的路由Line_B，连接被测变流器200中逆变器模块220的交流侧，实现相应波形的检测。
以上仅仅是本发明变流器自动测试系统的一个优选的实施例，本发明不应局限于此。例如，既可以将单相负载和三相负载整合在测试系统中，也可以将单相负载和三相负载独立地设置在测试系统外，测试系统仅仅提供连接途径，在测试时通过测试系统中相应的负载接触器与被测变流器连接。此外，还可以不设置第二程控电源，由变流器自带的电源为控制模块供电。
下面介绍在低压条件下利用上述变流器自动测试系统100自动测试变流器的方法，其中可以包括对四象限整流器模块的低压脉冲测试方法、逆变器模块的低压脉冲测试方法、四象限整流器模块电流传感器的测试方法、逆变器模块电流传感器的测试方法、斩波模块电流传感器的测试方法和逆变器模块直流侧电压传感器的测试方法。当然，变流器自动测试系统具备上述功能但不限于这些功能，通过适当地扩展硬件，可以具有其他相应的测试功能。
四象限整流器模块的低压脉冲测试方法包括以下步骤：
1）主控机110运行自动测试程序，控制第二程控电源131输出特定电压，例如110V直流电压，使被测变流器200中的控制模块240得电运行；
2）主控机110运行自动测试程序，控制程控开关120以使电源接触器140闭合、单相负载接触器151断开、三相负载接触器152断开；
3）主控机110运行自动测试程序，控制第一程控电源130输出特定电压，例如24V直流电压，使被测变流器200中的逆变器模块220直流侧得电；
4）主控机110运行自动测试程序，控制被测变流器200中的控制模块240以启动四象限整流器模块210逆变运行；
5）主控机110运行自动测试程序，控制程控开关120以将程控示波器170通过信号线Line_A连接被测变流器200中四象限整流器模块210的交流侧；
6）主控机110运行自动测试程序，控制程控示波器170采集四象限整流器模块210的交流侧的电压参数，展示相应的电压波形，为判断测试结果提供数据支持。
逆变器模块的低压脉冲测试方法包括以下步骤：
1）主控机110运行自动测试程序，控制第二程控电源131输出特定电压，例如110V直流电压，使被测变流器200中的控制模块240得电运行；
2）主控机110运行自动测试程序，控制程控开关120以使电源接触器140闭合、单相负载接触器151断开、三相负载接触器152断开；
3）主控机110运行自动测试程序，控制第一程控电源130输出特定电压，例如24V直流电压，使被测变流器200中的逆变器模块220直流侧得电；
4）主控机110运行自动测试程序，控制被测变流器200中控制模块240以启动逆变器模块220逆变运行；
5）主控机110运行自动测试程序，控制程控开关120以将程控示波器170通过信号线Line_B连接被测变流器200中逆变器模块220的交流侧；
6）主控机110运行自动测试程序，控制程控示波器170采集四象限整流器模块210的交流侧的电压参数，展示相应的电压波形，为判断测试结果提供数据支持。
四象限整流器模块电流传感器的测试方法包括以下步骤：
1）主控机110运行自动测试程序，控制第二程控电源131输出特定电压，例如110V直流电压，使被测变流器200中的控制模块240得电运行；
2）主控机110运行自动测试程序，控制程控开关120以使电源接触器140闭合、单相负载接触器151闭合、三相负载接触器152断开，从而将单相负载161加载到四象限整流器模块210的交流侧；
3）主控机110运行自动测试程序，控制第一程控电源130输出特定电压，例如24V直流电压，使被测变流器200中的逆变器模块220直流侧得电；
4）主控机110运行自动测试程序，控制被测变流器200中控制模块240以启动四象限整流器模块210逆变运行；
5）主控机110运行自动测试程序，控制被测变流器200中控制模块240以调节四象限整流器模块210的逆变电流，使四象限整流器模块210及其电流传感器211中有电流流过；
6）主控机110运行自动测试程序，控制被测变流器200中控制模块240以采集四象限整流器模块210交流侧电流传感器211的电流参数，并将采集结果传给主控机110，由主控机110判断测试结果，并存储测试数据。
逆变器模块电流传感器的测试方法包括以下步骤
1）主控机110运行自动测试程序，控制第二程控电源131输出特定电压，例如110V直流电压，使被测变流器200中的控制模块240得电运行；
2）主控机110运行自动测试程序，控制程控开关120以使电源接触器140闭合、单相负载接触器151断开、三相负载接触器152闭合，从而将三相负载162加载到逆变器模块220的交流侧；
3）主控机110运行自动测试程序，控制第一程控电源130输出特定电压，例如24V直流电压，使被测变流器200中的逆变器模块220直流侧得电；
4）主控机110运行自动测试程序，控制被测变流器200中控制模块240以启动逆变器模块220逆变运行；
5）主控机110运行自动测试程序，控制被测变流器200中控制模块240以调节逆变器模块220的逆变电流，使逆变器模块220及其电流传感器221中有电流流过；
6）主控机110运行自动测试程序，控制被测变流器200中控制模块240以采集逆变器模块220交流侧电流传感器221的电流参数，并将采集结果传给主控机110，由主控机110判断测试结果，并存储测试数据。
斩波模块电流传感器的测试方法包括以下步骤：
1）主控机110运行自动测试程序，控制第二程控电源131输出特定电压，例如110V直流电压，使被测变流器200中的控制模块240得电运行；
2）主控机110运行自动测试程序，控制程控开关120以使电源接触器140闭合、单相负载接触器151断开、三相负载接触器152断开；
3）主控机110运行自动测试程序，控制第一程控电源130输出特定电压，例如24V直流电压，使被测变流器200中的逆变器模块220直流侧得电；
4）主控机110运行自动测试程序，控制被测变流器200中控制模块240以启动斩波模块230斩波运行，此时斩波模块230及其电流传感器231中有电流流过；
5）主控机110运行自动测试程序，控制被测变流器200中控制模块240以采集斩波模块230处电流传感器231的电流参数，并将采集结果传给主控机110，由主控机110判断测试结果，并存储测试数据。
逆变器模块直流侧电压传感器的测试方法包括以下步骤：
1）主控机110运行自动测试程序，控制第二程控电源131输出特定电压，例如110V直流电压，使被测变流器200中的控制模块240得电运行；
2）主控机110运行自动测试程序，控制程控开关120以使电源接触器140闭合、单相负载接触器151断开、三相负载接触器152断开；
3）主控机110运行自动测试程序，控制第一程控电源130输出特定电压，例如24V直流电压，使被测变流器200中的逆变器模块220直流侧得电，此时，逆变器模块220直流侧电压传感器222被施加电压；
5）主控机110运行自动测试程序，控制被测变流器200中控制模块240以采集逆变器模块220直流侧电压传感器222的电压参数，并将采集结果传给主控机110，由主控机110判断测试结果，并存储测试数据。
上述所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，例如本发明变流器低压测试系统，通过适当扩展硬件，可具有模拟电流传感器、模拟温度传感器等功能。任何熟悉该技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种变流器自动测试系统，其特征在于，包括：
主控机，其用于发出控制指令，控制测试系统中的单元模块和被测变流器中的控制模块运行，以变流器进行自动检测，获取检测参数；
程控开关，其耦接所述主控机，用于根据所述主控机发出的控制指令选择测试系统中的路由，启动所选路由上的单元模块运行或者通过所选路由获取被测变流器的检测参数；
第一程控电源，其耦接所述主控机，用于根据所述主控机发出的控制指令设置电源参数；
电源接触器，其耦接所述程控开关和第一程控电源，用于在所述程控开关的控制下，将所述第一程控电源输出的电源提供给被测变流器；
负载接触器，其耦接所述程控开关，用于在所述程控开关的控制下，将被测变流器与测试负载耦接。
2.如权利要求1所述的自动测试系统，其特征在于，所述负载接触器包括：
单相负载接触器，其用于在所述程控开关的控制下，将被测变流器中四象限整流器模块的交流侧与单相负载耦接；
三项负载接触器；其用于在所述程控开关的控制下，将被测变流器中逆变器模块的交流侧与三相负载耦接。
3.如权利要求1或2所述的自动测试系统，其特征在于，还包括：
第二程控电源，其耦接所述主控机和程控开关，用于根据所述主控机发出的控制指令设置电源参数，在所述程控开关的控制下向被测变流器的控制模块提供电源；
程控示波器，其耦接所述主控机和程控开关，用于根据所述主控机发出的控制指令，通过所述程控开关所选路由耦接被测变流器，获取被测变流器的检测参数，展示参数波形。
4.一种如权利要求1～3任意一项所述变流器自动测试系统采用的自动测试方法，包括以下步骤：
启动步骤，启动被测变流器的控制模块运行；
供电步骤，提供电源给被测变流器；
检测步骤，控制被测变流器的控制模块以启动待测模块运行，并获取待测模块的电量参数。
5.如权利要求4所述的自动测试方法，其特征在于：
所述待测模块为变流器的四象限整流器模块，所述检测步骤中，控制被测变流器的控制模块以启动四象限整流器模块逆变运行，并获取四象限整流器模块交流侧的电压参数。
6.如权利要求4所述的自动测试方法，其特征在于：
所述待测模块为变流器的逆变器模块，所述检测步骤中，控制被测变流器的控制模块以启动逆变器模块逆变运行，并获取逆变器模块交流侧的电压参数。
7.如权利要求4所述的自动测试方法，其特征在于：
所述待测模块为变流器中四象限整流器模块交流侧的电流传感器，所述检测步骤中，控制被测变流器中四象限整流器模块的交流侧与测试负载耦接，然后控制被测变流器的控制模块以调节四象限整流器的逆变电流，获取四象限整流器模块交流侧电流传感器的电流参数。
8.如权利要求4所述的自动测试方法，其特征在于：
所述待测模块为变流器中逆变器模块交流侧的电流传感器，所述检测步骤中，控制被测变流器中逆变器模块的交流侧与测试负载耦接，然后控制被测变流器的控制模块以调节逆变器模块的逆变电流，获取逆变器模块交流侧电流传感器的电流参数。
9.如权利要求4所述的自动测试方法，其特征在于：
所述待测模块为变流器中斩波模块处的电流传感器，所述检测步骤中，控制被测变流器的控制模块以启动斩波模块运行，采集斩波模块处电流传感器的电流参数。
10.如权利要求4所述的自动测试方法，其特征在于：
所述待测模块为变流器中逆变器模块直流侧的电压传感器，所述检测步骤中，采集逆变器模块直流侧电压传感器的电压参数。
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