CN108776272A - 一种变频设备电磁兼容性能的测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种变频设备电磁兼容性能的测试系统，涉及变频设备测试设备领域，能够精确的测试出大功率变频设备的电磁兼容性能。该系统包括：半电波暗室、设置在半电波暗室中的测试平台、设置在半电波暗室中的接收天线和放置在半电波暗室外的电源；测试平台上设置的输入电源接口的一端连接待测变频设备的输入端，待测变频设备的输出端连接测试平台上设置的输出电源接口的一端；电源连接至输入电源接口的另一端，用于为输入电源接口供电；输出电源接口的另一端连接放置在半电波暗室外的测试负载设备，测试负载设备的负载可调；接收天线连接至放置半电波暗室外的接收机，用于检测待测变频设备的辐射发射功率并发送给接收机。

Description

一种变频设备电磁兼容性能的测试系统

技术领域

本发明涉及变频设备测试领域，尤其涉及一种变频设备电磁兼容性能的测试系统。

背景技术

随着电力电子以及控制技术的飞速发展，电气设备在煤矿井下应用的越来越广泛，迫使井下电磁环境日益恶劣。从理论角度分析以及实地测量发现在矿井下矿用大功率变频设备的辐射发射骚扰情况较为严重，对工作在其一定范围内的敏感设备造成干扰，有可能会导致其重启或者停机，进而有可能会对煤矿安全生产造成灾难性后果。

我国煤矿行业对电磁兼容性能的研究起步较晚，目前为止只是提出了一些煤矿中变频设备的抗扰度要求以及测试方法。对矿用变频设备的辐射发射骚扰并未引用或者提出相关限值，而且在其辐射发射测量方法一般是采用实地测量或者在空旷地区测量，因为这样无法避免外界对变频设备以及测试设备在运行中的影响，所以测量结果误差较大，不够精确。

发明内容

本发明的实施例提供一种变频设备电磁兼容性能的测试系统，用于对大功率变频设备电磁兼容性能的检测。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

第一方面，提供一种变频设备电磁兼容性能的测试系统，包括：半电波暗室、设置在半电波暗室中的测试平台、设置在半电波暗室中的接收天线和放置在半电波暗室外的电源；

测试平台上设置的输入电源接口的一端连接待测变频设备的输入端，待测变频设备的输出端连接测试平台上设置的输出电源接口的一端；

电源连接至输入电源接口的另一端，用于为输入电源接口供电；

输出电源接口的另一端连接放置在半电波暗室外的测试负载设备，测试负载设备的负载可调；

接收天线连接至放置半电波暗室外的接收机，用于检测待测变频设备的辐射发射功率并发送给接收机。

可选的，系统还包括输入EMI滤波器；

输入电磁干扰滤波器设置在电源和输入电源接口之间，且位于半电波暗室外。

可选的，系统还包括正弦滤波器和输出电磁干扰滤波器；

正弦滤波器设置在测试负载设备和输出电源接口之间，输出电磁干扰滤波器设置在正弦滤波器和测试负载设备之间；

正弦滤波器和输出电磁干扰滤波器位于半电波暗室外。

可选的，电源还用于获取待测变频设备的运行参数并根据运行参数判断待测变频设备运行是否正常；

若正常，则继续供电，若不正常，则停止供电；

运行参数至少包括：输入电压、输入电流、输入功率因数、输出电压和输出电流。

可选的，接收天线还用于测量半电波暗室中的背景环境电磁噪声并发送给接收机。

可选的，系统还包括第一屏蔽室；

第一屏蔽室设置在半电波暗室的外壁上且第一屏蔽室内包含接收机。

可选的，系统还包括第二屏蔽室；

第二屏蔽室设置在半电波暗室的外壁上，且第二屏蔽室内包含输入电磁干扰滤波器、正弦滤波器和输出电磁干扰滤波器。

可选的，系统还包括转换开关；

转换开关的输出端连接输入电源接口的另一端，转换开关的第一输入端连接输入电磁干扰滤波器，转换开关的第二输入端连接电源；

转换开关用于决定电源提供的电能是否通过输入电磁干扰滤波器后进入输入电源接口。

可选的，系统还包括：放置在半电波暗室外的水冷却装置、放置在半电波暗室外的水波导和设置在半电波暗室中的冷却水接口；

水冷却装置连接水波导，水波导连接冷却水接口的输入端，冷却水接口的输出端连接至待测变频设备的冷却接口。

优选的，测试平台为旋转平台。

本发明实施例提供的变频设备电磁兼容性能的测试系统，该系统包括：半电波暗室、设置在半电波暗室中的测试平台、设置在半电波暗室中的接收天线和放置在半电波暗室外的电源；测试平台上设置的输入电源接口的一端连接待测变频设备的输入端，待测变频设备的输出端连接测试平台上设置的输出电源接口的一端；电源连接至输入电源接口的另一端，用于为输入电源接口供电；输出电源接口的另一端连接放置在半电波暗室外的测试负载设备，测试负载设备的负载可调；接收天线连接至放置半电波暗室外的接收机，用于检测待测变频设备的辐射发射功率并发送给接收机。本发明实施例提供的技术方案中，使用暗室模拟变频设备工作的环境或开阔场景，采用接收天线和接收机来测试变频设备在暗室运行时产生的辐射发射功率，从而供测试人员了解该变频设备的电磁兼容性能；暗室模拟的环境可以充分避免外界环境对测试过程的影响，提高测试结果的精度；另外，还使用负载可调的测试负载设备连接至该变频设备的输出口，进而可以测试该变频设备从空载到满载过程中所有的辐射发射情况，为测试人员确定该变频设备的电磁兼容性能提供更充分的数据支撑。综上，本发明实施例提供的变频设备电磁兼容性能的测试系统，可以对应用于煤矿中的大功率变频设备进行全功率状态下辐射发射情况的检测，测试结果也比现有技术更为准确。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种变频设备电磁兼容性能的测试系统结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种变频设备电磁兼容性能的测试系统结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本发明实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

还需要说明的是，本发明实施例中，“的(英文：of)”，“相应的(英文：corresponding，relevant)”和“对应的(英文：corresponding)”有时可以混用，应当指出的是，在不强调其区别时，其所要表达的含义是一致的。

为了便于清楚描述本发明实施例的技术方案，在本发明的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分，本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不是在对数量和执行次序进行限定。

实际中煤矿中使用的大功率变频设备的辐射发射骚扰情况比较严重，极易造成变频设备附近的敏感设备出现故障，从而给煤矿生产安全造成极大隐患，所以对于变频设备的电磁兼容性能的测试不可避免，但是现有的测试方案是将其放置在煤矿中或者空旷地区中进行测试，测试结果的精度不够理想。

针对上述问题，参照图1所示，本发明实施例提供一种变频设备电磁兼容性能的测试系统，包括：

半电波暗室11、设置在半电波暗室中的测试平台12、设置在半电波暗室中的接收天线13和放置在半电波暗室外的电源14；

在本发明实施例中为了能够更准确的模拟测试环境，所以本发明实施例中使用的半电波暗室是10米法规格的；

测试平台12上设置的输入电源接口121的一端连接待测变频设备15的输入端，待测变频设备15的输出端连接测试平台12上设置的输出电源接口122的一端；

电源连接至输入电源接口121的另一端，用于为输入电源接口121供电；

输出电源接口122的另一端连接放置在半电波暗室11外的测试负载设备16，测试负载设备16的负载可调；需要说明是，该测试负载设备提供的负载有很多种类，实际测试过程中，测试人员会根据变频设备本身的参数来选取合适的负载种类；

接收天线13连接至放置半电波暗室11外的接收机17，用于检测待测变频设备15的辐射发射功率并发送给接收机17；实际中的接收天线在半电波暗室中可以存在多个，图1中仅为一种实施例，并不对此做限制。

可选的，本发明实施例中提供的电源可提供的电源规格包括：3.3kV交流电、6kV交流电、10kV交流电和1.5kV直流电等。

上述实施例提供的技术方案中，使用暗室模拟变频设备工作的环境或开阔场景，采用接收天线和接收机来测试变频设备在暗室运行时产生的辐射发射功率，从而供测试人员了解该变频设备的电磁兼容性能；暗室模拟的环境可以充分避免外界环境对测试过程的影响，提高测试结果的精度；另外，还使用负载可调的测试负载设备连接至该变频设备的输出口，进而可以测试该变频设备从空载到满载过程中所有的辐射发射情况，为测试人员确定该变频设备的电磁兼容性能提供更充分的数据支撑。综上，本发明实施例提供的变频设备电磁兼容性能的测试系统，可以对应用于煤矿中的大功率变频设备进行全功率状态下辐射发射情况的检测，测试结果也比现有技术更为准确。

在实际的测试过程中，因为变频设备随时都有可能出现故障，而一旦出现故障，测试的数据必然不够准确，而且可能会导致变频设备本身的损坏，所以在实际测试过程中，需要实时测试变频设备运行的一些参数来判断其是否正常，正常则继续测试，不正常则停止测试，待排除故障后再进行测试，因而可选的，电源还用于获取待测变频设备的运行参数并根据运行参数判断待测变频设备运行是否正常；

若正常，则继续供电，若不正常，则停止供电；运行参数至少包括：输入电压、输入电流、输入功率因数、输出电压和输出电流。

实际中，电源本身是具有自我保护功能的，而在本发明实施例中，操作人员会对电源的保护设置进行改动，使得电源在测得待测变频设备的运行参数不符合其正常设定范围时认定此时需要启动自我保护，从而断开电源；实际中还可以向外界发送报警信息例如声音报警或闪光报警等。

因为，将变频设备放在暗室中时，是利用暗室模拟煤矿中的环境或者开阔的测试环境，所以需要保证暗室中的环境和模拟的环境类似而不受到其他不可控因素的影响，而其余和模拟环境不符的各类信号则属于本次测试的背景环境噪声，在整个测试过程中，背景环境噪声不能过大，所以可选的，接收天线还用于测量半电波暗室中的背景环境电磁噪声并发送给接收机。

上述步骤一般是在测试前进行，测试人员通过接收机获取半电波暗室内的背景环境噪声，当该背景环境噪声超过预设上限值时，测试人员便需要对半电波暗室中的环境进行调整后再测试其背景环境噪声，直至合格(小于等于预设上限值)后开始测试。

参照图2所示，为了使得待测变频设备15获取的电源更为纯净，减小其中的外部环境的辐射传导干扰信号，所以可选的，该系统还包括：输入EMI(ElectromagneticInterference，电磁干扰)滤波器18，该输入EMI滤波器18设置在电源14和输入电源接口122之间，因为要测试待测变频设备15本身对外界的辐射影响，所以本发明实施例中输入EMI滤波器位于半电波暗室11外，以免其和待测变频设备15互相影响。

参照图2所示，为了使得待测变频设备15输出的电能更稳定和纯净，可选的，该系统还包括：正弦滤波器19和输出EMI滤波器20；

正弦滤波器19设置在测试负载设备16和输出电源接口122之间，输出EMI滤波器20设置在正弦滤波器19和测试负载设备16之间；

同理，因为要测试待测变频设备15本身对外界的辐射影响，所以本发明实施例中正弦滤波器19和输出EMI滤波器20位于半电波暗室11外，以防止两者和待测变频设备15互相影响；

其中，正弦滤波器19用于减小待测变频设备15输出的高dV/dt(电压变化率)和dI/dt(电流变化率)，以免损坏后面的输出EMI滤波器20，而输出EMI滤波器20则用于使该正弦滤波器19传输的电能更纯净，减小其中的外部环境的辐射传导干扰信号；

另外，从输出EMI滤波器20连接到测试负载设备16之间的线缆应当尽量短小以减小电感避免谐振影响测试结果。

进一步的，参照图2所示，为了保证实验结果的准确性，该系统还包括第一屏蔽室21，第一屏蔽室21设置在半电波暗室11的外壁上且第一屏蔽室21内包含接收机17，该第一屏蔽室21主要是为了防止接收机17和半电波暗室11之间的线缆被外界环境影响导致实验结果不准。

进一步的，参照图2所示，为了进一步排除外界环境对实验的影响，该系统还包括第二屏蔽室22，第二屏蔽室22设置在半电波暗室11的外壁上，且第二屏蔽室22内包含输入EMI滤波器18、正弦滤波器19和输出EMI滤波器20。

实际中，因为本发明检测的待测变频设备一般都是高压大功率设备，所以输入EMI滤波器也采用的高压EMI滤波器，所以处于安全性的考虑，高压EMI滤波器需要经常性的检修，而在高压EMI滤波器检修期间如果紧急的需要供电给半电波暗室中的输入电源接口，则需要直接将电源的电能供给输入电源接口，所以可选的，参照图2所示，该系统还包括转换开关23；

转换开关23的输出端连接输入电源接口121的另一端，转换开关的第一输入端连接输入EMI18滤波器，转换开关23的第二输入端连接电源14；

转换开关23用于决定电源14提供的电能是否通过输入EMI滤波器18后进入输入电源接口121；当输入EMI滤波器18无法工作时，转换开关23的输出端和第二输入端之间接通，使得电源提供的电能直接供给输入电源接口121。

可选的，因为本发明实施例中的待测变频设备一般为大功率变频设备，所以其工作过程中的发热情况较为严重，需要实时降温，所以参照图2所示，该系统还包括：放置在半电波暗室11外的水冷却装置24、放置在半电波暗室11外水波导25和设置在半电波暗室11中的冷却水接口26；其中，水波导具体设置在半电波暗室的外壁上，主要用于使得水流可以通过水波导进入半电波暗室中；

水冷却装置24连接水波导25，水波导25连接冷却水接口26的输入端，冷却水接口26的输出端连接至待测变频设备15的冷却接口；

在待测变频设备15运行一段时间后，水冷却装置24就会打开，通过水波导25和冷却水接口26以及待测变频设备15的冷却接口将冷却水输入至待测变频设备15的冷却水循环中。

优选的，为了避免待测变频设备在不同方向的辐射发射量不同对实验结果造成的影响，本发明实施例中采用的测试平台为旋转平台，在对待测变频设备电磁兼容性进行检测时，可以使测试平台旋转以测得所有可能的实验结果，得到更准确的测试结果。

本发明实施例提供的变频设备电磁兼容性能的测试系统，该系统包括：半电波暗室、设置在半电波暗室中的测试平台、设置在半电波暗室中的接收天线和放置在半电波暗室外的电源；测试平台上设置的输入电源接口的一端连接待测变频设备的输入端，待测变频设备的输出端连接测试平台上设置的输出电源接口的一端；电源连接至输入电源接口的另一端，用于为输入电源接口供电；输出电源接口的另一端连接放置在半电波暗室外的测试负载设备，测试负载设备的负载可调；接收天线连接至放置半电波暗室外的接收机，用于检测待测变频设备的辐射发射功率并发送给接收机。本发明实施例提供的技术方案中，使用暗室模拟变频设备工作的环境或开阔场景，采用接收天线和接收机来测试变频设备在暗室运行时产生的辐射发射功率，从而供测试人员了解该变频设备的电磁兼容性能；暗室模拟的环境可以充分避免外界环境对测试过程的影响，提高测试结果的精度；另外，还使用负载可调的测试负载设备连接至该变频设备的输出口，进而可以测试该变频设备从空载到满载过程中所有的辐射发射情况，为测试人员确定该变频设备的电磁兼容性能提供更充分的数据支撑。综上，本发明实施例提供的变频设备电磁兼容性能的测试系统，可以对应用于煤矿中的大功率变频设备进行全功率状态下辐射发射情况的检测，测试结果也比现有技术更为准确。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，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以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种变频设备电磁兼容性能的测试系统，其特征在于，包括：半电波暗室、设置在半电波暗室中的测试平台、设置在半电波暗室中的接收天线和放置在半电波暗室外的电源；

所述测试平台上设置的输入电源接口的一端连接待测变频设备的输入端，所述待测变频设备的输出端连接所述测试平台上设置的输出电源接口的一端；

所述电源连接至所述输入电源接口的另一端，用于为所述输入电源接口供电；

所述输出电源接口的另一端连接放置在所述半电波暗室外的测试负载设备，所述测试负载设备的负载可调；

所述接收天线连接至放置所述半电波暗室外的接收机，用于检测所述待测变频设备的辐射发射功率并发送给所述接收机。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括输入电磁干扰滤波器；

所述输入电磁干扰滤波器设置在所述电源和所述输入电源接口之间，且所述输入电磁干扰滤波器位于所述半电波暗室外。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括正弦滤波器和输出电磁干扰滤波器；

所述正弦滤波器设置在所述测试负载设备和所述输出电源接口之间，所述输出电磁干扰滤波器设置在所述正弦滤波器和所述测试负载设备之间；

所述正弦滤波器和所述输出电磁干扰滤波器位于所述半电波暗室外。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电源还用于获取所述待测变频设备的运行参数并根据所述运行参数判断所述待测变频设备运行是否正常；

若正常，则继续供电，若不正常，则停止供电；

所述运行参数至少包括：输入电压、输入电流、输入功率因数、输出电压和输出电流。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述接收天线还用于测量所述半电波暗室中的背景环境电磁噪声并发送给所述接收机。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括第一屏蔽室；

所述第一屏蔽室设置在所述半电波暗室的外壁上且所述第一屏蔽室内包含所述接收机。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括第二屏蔽室；

所述第二屏蔽室设置在所述半电波暗室的外壁上，且所述第二屏蔽室内包含所述输入电磁干扰滤波器、所述正弦滤波器和所述输出电磁干扰滤波器。

8.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括转换开关；

所述转换开关的输出端连接所述输入电源接口的另一端，所述转换开关的第一输入端连接所述输入电磁干扰滤波器，所述转换开关的第二输入端连接所述电源；

所述转换开关用于决定所述电源提供的电能是否通过所述输入电磁干扰滤波器后进入所述输入电源接口。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：放置在所述半电波暗室外的水冷却装置、放置在所述半电波暗室外的水波导和设置在半电波暗室中的冷却水接口；

所述水冷却装置连接所述水波导，所述水波导连接所述冷却水接口的输入端，所述冷却水接口的输出端连接至所述待测变频设备的冷却接口。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述测试平台为旋转平台。