CN109813984A - 一种高压变频器的功率单元测试系统及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了发明一种高压变频器的功率单元测试系统及其测试方法，该装置包括预充电电路、档位选择电路、上位机和控制模块，所述预充电电路用于对所述被测功率单元进行预充电，所述档位选择电路包括至少两条并联且具有不同阻值的负载电阻的负载支路，所述上位机用于测试指令的下发，所述控制模块根据接收的所述测试指令选择对应的所述负载支路，并对所述被测功率单元分别进行测试，获取所述被测功率单元的空载和带载测试数据，并将所述空载和带载测试数据分别与内部数据进行对比。本发明提供了一种高+压变频器的功率单元测试系统及其测试方法，能实现在同一测试系统内对不同功率等级的单元模块进行测试，简化测试工作，提高准确性和安全性。

Description

一种高压变频器的功率单元测试系统及其测试方法

技术领域

本发明涉及变频器测试技术领域，具体涉及一种高压变频器的功率单元测试系统及其测试方法。

背景技术

目前采用单元级联拓扑的高压变频器由多个功率单元模块串联构成，功率单元模块作为高压变频器的核心部件，其各项性能均会直接影响整个高压变频器的正常工作，因此，需要对功率单元模块的所有参数进行精确而全面的测试。测试的内容包括功率单元内部的熔断器状态、均压电阻状态、功率单元输入及输出的电压电流检测、过压欠压保护测试、IGBT发波测试等等，需要测试的项目及测试数据很多。同时由于级联拓扑的高压变频器的功率单元数量较多，因此整个功率单元模块的测试工作量会非常大。

目前若采用常规的人工测试的模式，会需要大量的测试仪器，同时也要针对各项指标制作各种测试工装，而且针对不同功率等级的功率单元模块，往往还需要调整测试工装的设计。这样繁琐而大工作量的测试方式会造成测试的随机性较大，进而使测试数据的准确度无法保证，测试数据的分析和记录也会比较凌乱复杂，同时，功率单元模块的测试是在高电压下进行，人工测试的方式存在着一定的安全隐患。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种高压变频器的功率单元测试系统及其测试方法，可以实现在同一测试系统内对不同功率等级的功率单元模块进行测试，不需要对各项指标制作各种测试工装，简化测试工作，提高准确性和安全性。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

预充电电路，其与被测功率单元相连，并用于对所述被测功率单元进行预充电；

档位选择电路，其包括至少两条并联且具有不同阻值的负载电阻的负载支路，且每一所述负载支路上均设有档位开关；

上位机，其用于测试指令的下发；

控制模块，其用于接收所述上位机下发的测试指令，所述控制模块根据接收的所述测试指令选择对应的所述负载支路，并对所述被测功率单元分别进行空载和带载测试，获取所述被测功率单元的空载测试数据和带载测试数据，并将所述空载测试数据和带载测试数据分别与所述被测功率单元的内部数据进行对比。

在上述技术方案的基础上，所述档位选择电路包括四条并联且具有不同阻值的负载电阻的负载支路，四条所述负载支路上分别设有负载电阻R1、负载电阻R2、负载电阻R3和负载电阻R4，所述负载电阻R1的负载支路上设有档位开关QF1，所述负载电阻R2的负载支路上设有档位开关QF2，所述负载电阻R3的负载支路上设有档位开关QF3，所述负载电阻R4的负载支路上设有档位开关QF4。

在上述技术方案的基础上，

所述负载电阻R1用于100A功率等级以下的被测功率单元的带载测试；

所述负载电阻R2用于100A～300A功率等级之间的被测功率单元的带载测试；

所述负载电阻R3用于300A～600A功率等级之间的被测功率单元的带载测试；

所述负载电阻R4用于600A～900A功率等级之间的被测功率单元的带载测试。

在上述技术方案的基础上，所述控制模块包括：

控制板单元，其分别与所述预充电电路、档位选择电路、上位机和被测功率单元连接，所述控制板单元用于接收所述上位机下发的测试指令，并通过所述测试指令分别控制所述预充电电路、档位选择电路和被测功率单元；

采样板单元，其与所述控制板单元相连，所述采样板单元用于采集所述被测功率单元的所述空载测试数据和带载测试数据，并将所述空载测试数据和带载测试数据传输至所述控制板单元。

在上述技术方案的基础上，所述控制模块还包括继电器单元，所述继电器单元包括四个板载继电器，四个所述板载继电器分别用于控制四条所述负载支路是否进行带载测试。

在上述技术方案的基础上，所述预充电电路为三相电路，每一所述支路上均设有一组两个相互并联的充电电阻R5，所述预充电电路上设有一个三相开关QF5，所述三相开关QF5用于控制多个所述充电电阻R5的运行状态。

在上述技术方案的基础上，所述功率单元测试系统还包括升压变压电路，所述升压变压电路与预充电电路相连，并用于将市电电压转换为所述被测功率单元测试时所需要的电压。

在上述技术方案的基础上，所述升压变压电路为三相电路，所述升压变压电路包括一升压变压器和一三相开关QF6，所述升压变压器用于将市电电压380V转变为所述被测功率单元测试时所需要的电压720V。

另一方便，本发明的目的还在于提供一种高压变频器的功率单元的测试方法，可以实现在同一测试系统内对不同功率等级的功率单元模块进行测试，不需要对各项指标制作各种测试工装，简化测试工作，提高准确性和安全性。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

S1.确认被测功率单元的功率等级，在上位机上输入对应的测试指令；

S2.利用所述测试指令，控制预充电电路对所述被测功率单元进行预充电，完成预充电，进入S3；

S3.利用所述测试指令，控制控制模块获取所述被测功率单元空载测试时的空载测试数据，并将所述空载测试数据与内部数据进行对比，若误差在±5％内，则进入S4，若误差不在±5％内，将所述被测功率单元放电结束后返回S2；

S4.利用所述测试指令，控制控制模块获取所述被测功率单元带载测试时的带载测试数据，并将所述带载测试数据与内部数据进行对比，若误差在±5％内，则完成测试，若误差不在±5％内，将所述被测功率单元放电结束后返回S2。

在上述技术方案的基础上，完成测试后，在所述上位机上生成所述空载测试和带载测试的测试报告。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明提供的一种高压变频器的功率单元测试系统，其主要包括预充电电路、档位选择电路、上位机和控制模块，根据被测功率单元的实际功率大小，控制模块接收上位机的测试指令后，选择档位选择电路上相应的负载支路，整个功率单元测试系统的兼容性强，能够准确的采集被测功率单元模块的所有测试参数，能保证多个不同功率等级的功率单元模块共用一套功率单元测试系统进行测试，不需大量的测试设备进行逐项测试，省时省力，自动化程度高。

(2)本发明提供的一种高压变频器的功率单元测试系统，测试方法简单可靠，所有的测试步骤均通过上位机发送测试指令自动完成，自动化程度高，安全性强，且所有测试数据都通过上位机后台进行记录，无需人工记录，同时还能自动对测试数据进行对比分析，自动生成测试报告并存档，从而避免了人工记录分析的混乱繁琐和随机错误，保证了测试结果的高准确性，可追溯性强。

附图说明

图1为本发明实施例中高压变频器的功率单元测试系统的示意图；

图2为本发明实施例中高压变频器的功率单元测试系统的档位选择电路的电路图；

图3为本发明实施例中高压变频器的功率单元测试系统的预充电电路的电路图；

图4为本发明实施例中高压变频器的功率单元测试系统的升压变压电路的电路图；

图5为本发明实施例中高压变频器的功率单元测试系统的测试流程图。

图中：1-预充电电路，2-档位选择电路，3-上位机，4-控制模块，40-控制板单元，41-采样板单元，42-继电器单元，5-被测功率单元，6-升压变压电路。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。

参见图1所示，本发明实施例提供一种实施例中高压变频器的功率单元测试系统，包括预充电电路1、档位选择电路2、上位机3和控制模块4。其中，预充电电路1与被测功率单元5相连，并用于对被测功率单元5进行预充电，档位选择电路2包括至少两条并联且具有不同阻值的负载电阻的负载支路，且每一负载支路上均设有档位开关，档位开关用于控制负载支路是否接入功率单元测试系统进行测试，上位机3用于测试指令的下发，在测试前，根据被测功率单元5的实际功率，在上位机3上提前输入相应的测试指令程序，在测试时，上位机3通过测试指令自动控制其他模块，实现自动化，省时省力，也避免了人工操作的误差和危险。控制模块4用于接收上位机3下发的测试指令，控制模块4根据接收的测试指令选择对应的负载支路，并对被测功率单元5分别进行空载和带载测试，获取被测功率单元5的空载测试数据和带载测试数据，并将空载测试数据和带载测试数据分别与被测功率单元5的内部数据进行对比。

参见图1所示，档位选择电路2包括四条并联且具有不同阻值的负载电阻的负载支路，四条负载支路上分别设有负载电阻R1、负载电阻R2、负载电阻R3和负载电阻R4，负载电阻R1的负载支路上设有档位开关QF1，负载电阻R2的负载支路上设有档位开关QF2，负载电阻R3的负载支路上设有档位开关QF3，负载电阻R4的负载支路上设有档位开关QF4。在进行带载测试时，根据被测功率单元5的实际功率等级，控制模块4接收上位机3的测试指令后，控制对应的负载电路上的档位开关关闭，使相应的负载电阻同被测功率单元5进行带载测试。

具体的，负载电阻R1用于100A功率等级以下的被测功率单元5的带载测试，负载电阻R2用于100A～300A功率等级之间的被测功率单元5的带载测试，负载电阻R3用于300A～600A功率等级之间的被测功率单元5的带载测试，负载电阻R4用于600A～900A功率等级之间的被测功率单元5的带载测试。

参见图1所示，控制模块4具体包括控制板单元40和采样板单元41，其中，控制板单元40分别与预充电电路1、档位选择电路2、上位机3和被测功率单元5连接，控制板单元40用于接收上位机3下发的测试指令，并通过测试指令分别控制预充电电路1的充电状态、档位选择电路2的对应档位的负载电路档位开关的闭合以及被测功率单元5的测试状态。这里，控制板单元40主要通过DSP/CPLD运算控制电路来分别控制预充电电路1、档位选择电路2和被测功率单元5，通过RS232通信电路与上位机3进行传输。采样板单元41与控制板单元40相连，采样板单元41主要用于采集被测功率单元5的空载测试数据和带载测试数据，并将空载测试数据和带载测试数据传输至控制板单元40。

具体的，采样板单元41包括电流采样调理电路和电压采样调理电路，其中，电流采样调理电路用于采集被测功率单元5测试时的电流数据；电压采样调理电路用于采集被测功率单元5测试时的电压数据，采样板单元41将得到的电流或电压数据信号传送至控制板单元40。被测功率单元5内有内部采样电路，内部采样电路会采集得到一组被测功率单元5的电压、电流等内部数据，这些内部数据信息通过光纤上传给控制板单元40。当完成空载和带载并获得空载和带载测试数据后，控制板单元40将空载和带载测试数据与内部数据进行比较，当误差在±5％范围内时，表示这些测试项合格，由上位机3对测试结果生成测试报告，误差不在±5％范围内时，则等待被测功率单元5放电完毕后重新进行预充电状态，再次进行空载和带载测试。

进一步的，控制模块4还包括继电器单元42，继电器单元42包括四个板载继电器，四个板载继电器分别用于控制四条负载支路是否进行带载测试。在测试时，操作人员在上位机3上输入测试指令，上位机3就会通过RS232通信方式将测试信号传输至控制板单元40，控制板单元40接收到测试指令后就会做出相应的判断，继而发出相应的信号给继电器单元42，控制继电器单元42上的四个板载功率继电器的分合，继电器单元42上的四个板载功率继电器的分合分别能控制接触器QF1、QF2、QF3和QF4的分合。

参见图3所示，预充电电路1为三相电路，其输入端分别为a1、b1好c1，输出端分别为a2、b2和c2，每一支路上均设有一组两个相互并联的充电电阻R5，预充电电路1上设有一个三相开关QF5，三相开关QF5用于控制每一条支路上的充电电阻R5的运行状态。需要预充电时，上位机3将相应的测试指令传输至控制板单元40上，控制板单元40控制三相开关QF5断开，多个充电电阻R5完成对被测功率单元5的预充电，当预充电结束时，控制板单元40接收到相应的测试指令后控制三相开关QF5闭合，多个充电电阻R5被旁路，结束预充电。

参见图4所示，功率单元测试系统还包括升压变压电路6，其主要用于将市电AC380V升压至被测功率单元5正常工作时所需的AC720V输入电压。升压变压电路6为三相电路，升压变压电路6包括一升压变压器和一三相开关QF6，升压变压器用于将市电电压380V转变为被测功率单元5测试时所需要的电压720V，升压变压电路6的原边输入端通过三相开关QF6与三相380V交流电源相连，副边输出端a3、b3、c3分别与预充电电路1的输入端a1、b1、c1相连。

本发明还提供一种高压变频器的功率单元测试系统的测试方法，其包括首先确认被测功率单元5的功率等级，在上位机3上输入对应的测试指令，利用测试指令，控制预充电电路1对被测功率单元5进行预充电，完成预充电后，进入下一步，再利用测试指令，控制控制模块4获取被测功率单元5空载测试时的空载测试数据，并将空载测试数据与内部数据进行对比，若误差在±5％内，则进入一下步继续测试，若误差不在±5％内，将被测功率单元5放电结束后再次进行预充电进行测试，下一步的测试为再次利用测试指令，控制控制模块4获取被测功率单元5带载测试时的带载测试数据，并将带载测试数据与内部数据进行对比，若误差在±5％内，则完成测试，若误差不在±5％内，将被测功率单元5放电结束后再次进行预充电进行测试。

具体的，完成测试后，在上位机3上生成空载测试和带载测试的测试报告。这里，上位机3除了能实现测试指令的下发外，操作人员可以通过上位机3读取并保存测试过程中产生的测试数据，最后生成较直观的测试报告，方便操作人员阅读。

具体的，在测试前，先将各个电路及单元之间连接，首先将升压变压电路6的原边输入端与三相380V交流电源相连，将其副边输出端a3、b3、c3分别与预充电电路1的输入端a1、b1、c1相连，随后将预充电电路1的输出端a2、b2和c2与被测功率单元5的三相接口侧连接，并将被测功率单元5的另一侧与档位选择电路2连接，另外还将被测功率单元5还与控制板单元40连接，控制板单元40分别与继电器单元42和采样板单元41连接，控制板单元40最后与上位机3还连接，形成整体的功率测试单元系统。

参见图5所示，在测试前，先确认被测功率单元5的功率等级，在上位机3上输入对应的测试指令，利用测试指令，关闭升压变压电路6上的三相开关QF6，使交流电源与系统连通，随后开始对被测功率单元5进行预充电，此时三相开关QF5处于断开的状态，预充电完成后，上位机3发出相应的指令，控制三相开关QF5关闭，多个充电电阻R5被旁路，结束预充电。然后进行测试，首先进行空载测试，档位选择电路2不接入测试系统内，此时，利用控制模块4控制被测功率单元5内的内部采样电路一组被测功率单元5的电压、电流等内部数据，空载测试结束后，采样板单元41的电压采样调理电路会采集被测功率单元5测试时的电压数据，随后将这些数据信号传输至控制板单元40，控制板单元40将空载测试数据与内部数据进行比较，当误差在±5％范围内时，表示这些测试项合格，继续进行带载测试，误差不在±5％范围内时，则等待被测功率单元5放电完毕后重新进行预充电状态，再次进行空载测试。

空载测试结束且合格后，上位机3发出相应的测试指令，通过控制板单元40将信号传输至继电器单元42，通过对应的板载继电器控制对应负载电路的开关闭合，进行带载测试。在带载测试时，采样板单元41的电流采样调理电路和电压采样调理电路会采集被测功率单元5测试时的电压、电流等数据，随后将这些数据信号传输至控制板单元40，控制板单元40将带载测试数据与内部数据进行比较，当误差在±5％范围内时，表示这些测试项合格，测试结束，误差不在±5％范围内时，则等待被测功率单元5放电完毕后重新进行预充电状态，再次进行空载测试。

最后，在上位机3上生成读取并保存数据，生成测试报告。整个功率单元测试系统的兼容性强，能够准确的采集被测功率单元5模块的所有测试参数，能保证多个不同功率等级的功率单元模块共用一套功率单元测试系统进行测试，不需大量的测试设备进行逐项测试，省时省力，自动化程度高。

本发明不仅局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本发明相同或相近似的技术方案，均在其保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高压变频器的功率单元测试系统，其特征在于，其包括：

预充电电路(1)，其与被测功率单元(5)相连，并用于对所述被测功率单元(5)进行预充电；

档位选择电路(2)，其包括至少两条并联且具有不同阻值的负载电阻的负载支路，且每一所述负载支路上均设有档位开关；

上位机(3)，其用于测试指令的下发；

控制模块(4)，其用于接收所述上位机(3)下发的测试指令，所述控制模块(4)根据接收的所述测试指令选择对应的所述负载支路，并对所述被测功率单元(5)分别进行空载和带载测试，获取所述被测功率单元(5)的空载测试数据和带载测试数据，并将所述空载测试数据和带载测试数据分别与所述被测功率单元(5)的内部数据进行对比。

2.如权利要求1所述的一种高压变频器的功率单元测试系统，其特征在于：所述档位选择电路(2)包括四条并联且具有不同阻值的负载电阻的负载支路，四条所述负载支路上分别设有负载电阻R1、负载电阻R2、负载电阻R3和负载电阻R4，所述负载电阻R1的负载支路上设有档位开关QF1，所述负载电阻R2的负载支路上设有档位开关QF2，所述负载电阻R3的负载支路上设有档位开关QF3，所述负载电阻R4的负载支路上设有档位开关QF4。

3.如权利要求2所述的一种高压变频器的功率单元测试系统，其特征在于：

所述负载电阻R1用于100A功率等级以下的被测功率单元(5)的带载测试；

所述负载电阻R2用于100A～300A功率等级之间的被测功率单元(5)的带载测试；

所述负载电阻R3用于300A～600A功率等级之间的被测功率单元(5)的带载测试；

所述负载电阻R4用于600A～900A功率等级之间的被测功率单元(5)的带载测试。

4.如权利要求1所述的一种高压变频器的功率单元测试系统，其特征在于，所述控制模块(4)包括：

控制板单元(40)，其分别与所述预充电电路(1)、档位选择电路(2)、上位机(3)和被测功率单元(5)连接，所述控制板单元(40)用于接收所述上位机(3)下发的测试指令，并通过所述测试指令分别控制所述预充电电路(1)、档位选择电路(2)和被测功率单元(5)；

采样板单元(41)，其与所述控制板单元(40)相连，所述采样板单元(41)用于采集所述被测功率单元(5)的所述空载测试数据和带载测试数据，并将所述空载测试数据和带载测试数据传输至所述控制板单元(40)。

5.如权利要求4所述的一种高压变频器的功率单元测试系统，其特征在于：所述控制模块(4)还包括继电器单元(42)，所述继电器单元(42)包括四个板载继电器，四个所述板载继电器分别用于控制四条所述负载支路是否进行带载测试。

6.如权利要求1所述的一种高压变频器的功率单元测试系统，其特征在于：所述预充电电路(1)为三相电路，每一所述支路上均设有一组两个相互并联的充电电阻R5，所述预充电电路(1)上设有一个三相开关QF5，所述三相开关QF5用于控制多个所述充电电阻R5的运行状态。

7.如权利要求1所述的一种高压变频器的功率单元测试系统，其特征在于：所述功率单元测试系统还包括升压变压电路(6)，所述升压变压电路(6)与预充电电路(1)相连，并用于将市电电压转换为所述被测功率单元(5)测试时所需要的电压。

8.如权利要求7所述的一种高压变频器的功率单元测试系统，其特征在于：所述升压变压电路(6)为三相电路，所述升压变压电路(6)包括一升压变压器和一三相开关QF6，所述升压变压器用于将市电电压380V转变为所述被测功率单元(5)测试时所需要的电压720V。

9.一种如权利要求1所述的功率单元测试系统的测试方法，其特征在于：

S1.确认被测功率单元(5)的功率等级，在上位机(3)上输入对应的测试指令；

S2.利用所述测试指令，控制预充电电路(1)对所述被测功率单元(5)进行预充电，完成预充电，进入S3；

S3.利用所述测试指令，控制控制模块(4)获取所述被测功率单元(5)空载测试时的空载测试数据，并将所述空载测试数据与内部数据进行对比，若误差在±5％内，则进入S4，若误差不在±5％内，将所述被测功率单元(5)放电结束后返回S2；

S4.利用所述测试指令，控制控制模块(4)获取所述被测功率单元(5)带载测试时的带载测试数据，并将所述带载测试数据与内部数据进行对比，若误差在±5％内，则完成测试，若误差不在±5％内，将所述被测功率单元(5)放电结束后返回S2。

10.如权利要求9所述的测试方法，其特征在于：完成测试后，在所述上位机(3)上生成所述空载测试和带载测试的测试报告。