CN108897304A - 一种变桨驱动器控制板的测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及风电风机控制技术领域，特别是一种变桨驱动器控制板的测试系统，包括控制器和工装板，工装板上设置有用于与被测控制板接口对应连接的用于模拟母线电压信号、电容电压信号和电流信号的ADC信号输出接口，用于输出数字信号的DO接口，用于输入数字信号的DI接口，以及旋变测试接口；工装板还包括电平转换电路，电平转换电路连接DI接口与控制器；控制器控制连接工装板，控制器上还设置有用于通信连接被测控制板的通信接口，通信接口用于获取被测控制板采集的ADC信号和DI信号，实现了变桨驱动器控制板的自动测试，解决了现有自动测试系统无法直接对风机变桨驱动器控制板的各接口功能进行检测的问题。

Description

一种变桨驱动器控制板的测试系统

技术领域

本发明涉及风电风机控制技术领域，特别是一种变桨驱动器控制板的测试系统。

背景技术

变桨驱动器作为风机电动变桨系统的重要组成部分，其接收主控系统命令驱动伺服电机，控制桨叶转动到设定角度，进而控制风轮转速，实现风机输出功率的控制。紧急情况下作为风机气动刹车时，变桨驱动器驱动伺服电机，控制桨叶快速收桨，通过空气动力制动的方式使风机安全停机，达到保护机组安全的目的。

为了确保组装后的变桨驱动器性能可靠，组装前的驱动器控制板测试工作变得尤为重要。如图1所示，变桨驱动器的控制板有ADC信号采集端口，5V开入开出接口、24V开入开出接口、CAN通信接口、旋变接口和串口通信接口。在驱动器控制板传统的测试过程中，需要一位专业人员进行接口信号的连接测试工作，经实测整体功能测试完毕为30分钟左右，测试过程时间长，而且每测试一个功能都要重新添加信号，费时费力；同时由于人为因素，测试过程不免出错，若变桨驱动器组装前及时发现则仅造成功能重测的返工，否则，就会造成驱动器损坏的情况，风险较大。

有中国专利公告号为CN206114805U的专利文献公开了一种风机变桨驱动器自动测试系统，该自动测试系统用于大型风电机组电动变桨系统交流伺服驱动器的厂内测试，主要由PLC、测试驱动器、被测驱动器、超级电容组、一号电机、二号电机、电容充放电电阻、霍尔传感器、母线连接继电开关、电容充电继电开关、电容放电继电开关、电容供电继电开关构成；主要用于风机变桨驱动器的硬件功能和整体性能的自动检测；能够快速有效的完成变桨驱动器的测试工作、而且降低了对操作人员的要求。但是上述测试系统依然无法有效的完成对驱动器控制板各接口信号输出、信号采集和通讯功能进行检测。

发明内容

本发明的目的是提供一种变桨驱动器控制板的测试系统，用以解决现有自动测试系统无法直接对风机变桨驱动器控制板的各接口功能进行检测的问题。

为了实现变桨驱动器控制板的自动测试，解决现有自动测试系统无法直接对风机变桨驱动器控制板的各接口功能进行检测的问题，本发明提供一种变桨驱动器控制板的测试系统，包括控制器，还包括工装板，所述工装板上设置有用于与被测控制板接口对应连接的用于模拟母线电压信号、电容电压信号和电流信号的ADC信号输出接口，用于输出数字信号的DO接口，用于输入数字信号的DI接口，以及旋变测试接口；所述工装板还包括电平转换电路，所述电平转换电路连接所述DI接口与所述控制器；所述控制器控制连接所述工装板，所述控制器上还设置有用于通信连接被测控制板的通信接口，所述通信接口用于获取被测控制板采集的ADC信号和DI信号。

进一步地，为了简单实现上述控制器的功能和系统的测试，所述控制器为PLC；所述电平转换电路包括5V转24V电路。

进一步地，为了测试控制板的串口通信功能，所述测试系统还包括上位机，所述上位机上设置有用于与被测控制板通信连接的串口，所述上位机通过串口向被测控制板进行测试程序烧写并获取烧写状态信息，当烧写成功时，判断为被测控制板串口通信功能合格。

进一步地，为了实现对测试系统的控制及测试结果的监控，所述上位机还通讯连接所述控制器，用于控制所述控制器启动测试并获取测试进程和测试结果。

进一步地，为了实现被测控制板的供电，所述工装板上还设置有供电接口，所述供电接口用于向被测控制板供电。

进一步地，为了实现快速准确的通信，所述通信接口为CAN接口。

附图说明

图1是一种变桨驱动器控制板的结构示意图；

图2是一种变桨驱动器控制板的测试系统的连接示意图；

图3是一种变桨驱动器控制板的测试系统中的工装板的结构示意图；

图4是工装板中供电电平转换电路原理图；

图5是工装板中24VDI信号电平切换电路原理图；

图6是工装板中5VDI信号电平切换电路原理图；

图7是工装板中5VDO转24VDO信号转换电路原理图；

图8是工装板中电流和直流母线电压信号电路原理图；

图9是工装板中电容和电压信号电路原理图；

图10是一种变桨驱动器控制板的测试系统的测试流程图；

图11是一种变桨驱动器控制板的测试系统的上位机界面示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

本发明提供一种变桨驱动器控制板的测试系统，如图2所示，包括控制器和工装板，工装板上设置有用于与被测控制板接口对应连接的用于模拟母线电压信号、电容电压信号和电流信号的ADC信号输出接口，用于输出数字信号的DO接口，用于输入数字信号的DI接口，以及旋变测试接口；工装板还包括电平转换电路，电平转换电路连接DI接口与控制器；控制器控制连接工装板，控制器上还设置有用于通信连接被测控制板的通信接口，通信接口用于获取被测控制板采集的ADC信号和DI信号。优选控制器为PLC，对应的电平转换电路包括5V转24V电路。

该测试系统还包括上位机，该上位机上设置有用于与被测控制板通信连接的串口，该上位机通过串口向被测控制板进行测试程序烧写并获取烧写状态信息，优选通过RS232串口进行连接。当烧写成功时，判断为被测控制板串口通信功能合格。该上位机还通讯连接上述控制器，用于控制该控制器启动测试并获取测试进程和测试结果。

由于上述工装板的接口较多，因此优选工装板通过带揽连接被测控制板，进一步地，该工装板上还设置有供电接口，该供电接口用于向被测控制板供电，且上述控制器可以通过相应的继电器控制实现工装板对被测控制板的供电。上述通信接口为CAN接口，通过该CAN接口完成与被测控制板的通信连接。

当被测控制板的结构如图1所示时，即包括24VDIDO接口、CAN通信接口、RS232接口、旋变接口、5VDIDO接口与ADC信号接口。因此，对应的工装板上的DO接口包括5V的接口和24V的接口，且DI接口包括5V的接口，通过5V转24V电路连接PLC，而被测控制板的24VDO接口直接连接PLC。

工装板的结构如图3所示，包括24V供电及24VDI信号输出接口、5V转24VDO输出接口、PLC控制接口、旋变信号接口以及5VDIDO、ADC信号及控制板供电接口。其中24V供电用于系统整理供电，同时转换输出被测控制板所需5V和3.3V的电源，24VDI信号输出接口为被测控制板24VDI接口提供电平信号；5V转24VDO输出接口连接至PLC模块的24VDI模块；PLC控制接口接收PLC的DO动作命令；旋变信号接口为被测控制板旋变接口提供激励串联电阻及分压电路；5VDIDO、ADC信号及控制板供电接口与被测控制板采用带揽连接。

工装板电路包括各种电平转换电路，如24V转15V，24V转5V等。关于DO信号测试电路，为采用光耦元件进行隔离，结合电平转换输出相应电平的信号；关于ADC信号测试电路，为通过电平转换电路，结合运放电路，产生相应的电压参考值。工装板内部电路详细设计如图4、图5、图6、图7、图8和图9所示。

图4为供电电平转换电路原理图，选用芯片URC480515D-30WHR2实现单路24V输入+5V、-15V、+15V输出，其中L1、C46、CY1、CY2为滤波电路，F1为过流保护熔丝。

图5为24VDI信号电平切换电路原理图，电平转换芯片Q2将24V电压转化为15V输出，当PLC模块DO不动作时，继电器K1断开，OP1的1管脚输出由R8、R9进行分压后的10V电压；当PLC模块DO动作时，继电器K1闭合，OP1的1管脚输出15V电压。

图6为5VDI信号电平切换电路原理图，电平转换芯片Q1将15V电压转化为5V输出，当PLC模块DO不动作时，继电器K3断开，OP2的7管脚输出由R15、R16进行分压后的1.7V电压；当PLC模块DO动作时，继电器K3闭合，OP2的7管脚输出由R14、R15、R16进行分压后4.1V电压。

图7为5VDO转24VDO信号转换电路原理图，选用光耦TLP3546进行两端信号的隔离，当5V_DO1为低电平时，光耦不导通，DO24V_Ch1为低电平；当5V_DO1为高电平时，光耦导通，DO24V_Ch1为高电平。其他5VDO转24VDO通道与此相同，不再赘述。

图8为电流和直流母线电压信号电路原理图，由REF3320产生2.048V基准电压，1路经跟随电路输出至控制板ADC电流采集电路，1路经差分比例运算电路输出6.55V电压至控制板ADC母线电压采集电路。图9为电容和电压信号电路原理图，由REF3320产生2.048V基准电压，经差分比例运算电路输出8.192V电压至控制板ADC电容电压采集电路。

工装板根据PLC的控制指令向被测控制板发送设定ADC信号和设定开关量信号，PLC获取待测控制板采集的ADC信号、5VDI信号和24VDI信号，并将待测控制板采集的ADC信号、5VDI信号和24VDI信号分别与设定ADC信号和设定开关量信号比对，若采集的ADC信号与设定ADC信号比对结果在设定偏差范围内，则被测控制板的ADC信号采集功能测试合格；若5VDI信号和24VDI信号与设定开关量信号比对一致，则被测控制板的开关量输入功能测试合格。

PLC获取被测控制板根据PLC的控制指令向控制器发送的5VDO信号和24VDO信号，其中5VDO信号由被测控制板发送给工装板，经过工装板转换为24VDO信号传输给PLC，控制器判断5VDO信号和24VDO信号与控制指令下发的开关量信号的比对结果是否一致，若是，则被测控制板的开关量输出功能测试合格。

工装板获取被测控制板根据PLC的控制指令发送的旋变激励信号，并向被测控制板输出根据旋变激励信号得到的正余弦信号，PLC判断被测控制板采集的正余弦信号与输出旋变激励信号的比值是否在设定比值偏差范围内，若是，则被测控制板的旋变功能测试合格。其中激励源连接4个100Ω的串联电阻，串联电阻的1/2处连接至旋变的正弦信号的正输入端，串联电阻的1/4处连接至旋变的余弦信号的正输入端，激励信号的负端与正余弦信号负输入端相连。

具体的测试过程如下，如图10所示：

1)首先，将串口通信线连接被测控制板与上位机进行测试程序烧写，如果烧写成功则说明串口通信功能正常，否则不正常。

2)测试程序烧写成功后，控制PLC启动自动测试系统连接测试，启动测试后进行CAN通信判断，若CAN通信中断，则测试中断停止，否则继续进行测试，以下的测试过程可以按照顺序进行，也可以随机顺序进行测试。

a、A/D测试

工装板输出固定值的3个电压6.55V、8.192V、2.048V，这三个电压换算成母线电压、电容电压、对应电流值分别为799V、425V、34A，工装板输出的电压连接至被测控制板对应的模拟采集通道，控制板ADC采集后的数字量通过CAN通信上传至PLC，PLC对采集的数字量进行比较，在偏差范围内的认定合格，否则不合格。

同时，控制被测控制板向工装板输出旋变激励，并对正余弦信号进行采集，比对采集数字量的比值，正常的比值为2，在偏差范围内的认定合格，否则不合格。

b、DI测试

PLC通过设置在其上的DO模块即电平输出控制工装板继电器的切换，当DO模块不动作时，工装板连接至被测控制板5VDI和24VDI的信号分别为1.7V、10V，此时被测控制板测得的数字量为低电平，通过CAN通信将测得的数字量上传给PLC，PLC结合DO模块输出情况与上传数字量比对，当两个一致时，测试合格，否则不合格。同样的，当PLC的DO模块动作时，工装板继电器切换，工装板连接至被测控制板5VDI和24VDI的信号分别为4.1V、15V，此时被测控制板测得的数字量为高电平，通过CAN通信将测得的数字量上传给PLC，PLC结合DO输出情况与上传数字量比对，当两个一致时，测试合格，否则不合格。

c、DO测试

当被测控制板接收到DO测试命令后，被测控制板将5VDO输出、24VDO输出高电平，其中5VDO输出经过工装板电平转换为24VDO输出连接至PLC的24VDI模块，被测控制板24VDO输出同样连接至PLC的24VDI模块，PLC对比其下发的24VDO或5VDO测试命令与测得的数字量，若两个一致时，测试合格，否则不合格。

3)如图11所示，上位机的人机界面会实时显示测试的进度，通过相应的色彩显示测试通过或者不通过，测试结束后会自动生成测试报告，通过测试报告可以得知被测控制板的测试结果。

以上给出了本发明涉及的具体实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。在本发明给出的思路下，采用对本领域技术人员而言容易想到的方式对上述实施例中的技术手段进行变换、替换、修改，并且起到的作用与本发明中的相应技术手段基本相同、实现的发明目的也基本相同，这样形成的技术方案是对上述实施例进行微调形成的，这种技术方案仍落入本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种变桨驱动器控制板的测试系统，包括控制器，其特征在于，还包括工装板，所述工装板上设置有用于与被测控制板接口对应连接的用于模拟母线电压信号、电容电压信号和电流信号的ADC信号输出接口，用于输出数字信号的DO接口，用于输入数字信号的DI接口，以及旋变测试接口；所述工装板还包括电平转换电路，所述电平转换电路连接所述DI接口与所述控制器；所述控制器控制连接所述工装板，所述控制器上还设置有用于通信连接被测控制板的通信接口，所述通信接口用于获取被测控制板采集的ADC信号和DI信号。

2.根据权利要求1所述的变桨驱动器控制板的测试系统，其特征在于，所述控制器为PLC；所述电平转换电路包括5V转24V电路。

3.根据权利要求1或2所述的变桨驱动器控制板的测试系统，其特征在于，所述测试系统还包括上位机，所述上位机上设置有用于与被测控制板通信连接的串口，所述上位机通过串口向被测控制板进行测试程序烧写并获取烧写状态信息，当烧写成功时，判断为被测控制板串口通信功能合格。

4.根据权利要求3所述的变桨驱动器控制板的测试系统，其特征在于，所述上位机还通讯连接所述控制器，用于控制所述控制器启动测试并获取测试进程和测试结果。

5.根据权利要求4所述的变桨驱动器控制板的测试系统，其特征在于，所述工装板上还设置有供电接口，所述供电接口用于向被测控制板供电。

6.根据权利要求5所述的变桨驱动器控制板的测试系统，其特征在于，所述通信接口为CAN接口。