CN112072785A - 一种电力电子设备远程自动化测试系统 - Google Patents

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Abstract

一种电力电子设备远程自动化测试系统，包括逻辑控制板和互锁切换开关；互锁切换开关在接收到逻辑控制板的切换测试指令时，执行切换操作，将被测设备接入测试环境；在接收到逻辑控制板的切换工作指令时，执行切换操作，将被测设备接入工作环境；逻辑控制板接收远程指令，根据远程指令向互锁切换开关发送切换测试指令或切换工作指令；并具体测试内容指令为被测设备供电，采集运行数据，对运行数据与预期数据进行对比，判断被测设备是否正常。本发明用少量数据远程实时监控和控制，同时能存储运行中的批量数据，实现快速定位故障；具备远程测试功能，能够在中大功率电力电子设备初始投放市场的及时维护和监控。

Description

一种电力电子设备远程自动化测试系统
技术领域
本发明涉及一种电力电子设备远程自动化测试系统，属于电力电子设备测试领域。
背景技术
电力电子设备远程自动化测试系统用于中大型功率的电力电子设备，功率范围涵盖数十千瓦到数兆瓦，例如风力发电变流器、有源电力滤波器、动力电池包充放电机、岸电变频器、储能变流器等产品的初期投放市场时远程监控手段。
当前电力电子设备大都没有远程测试和远程监控功能，少量使用GPRS，可远程收发少量数据，不能远程传送大批量数据。
有能处理大量数据的，通过网络传输到附近的监控中心。该方法只能外在采集数据，不能采集内部数据，特别是过程中的控制数据。只能测试系统，不能测试内部元件。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有方法的不足，提供一种电力电子设备远程自动化测试系统，用少量数据远程实时监控和控制，同时能存储运行中的批量数据，实现快速定位故障；具备远程测试功能，能够在中大功率电力电子设备初始投放市场的及时维护和监控。
本发明的技术解决方案是：
一种电力电子设备远程自动化测试系统，所述测试系统嵌入被测设备中，包括逻辑控制板和互锁切换开关；
互锁切换开关：当接收到逻辑控制板的切换测试指令时，执行切换操作，将被测设备接入测试环境；当接收到逻辑控制板的切换工作指令时，执行切换操作，将被测设备接入工作环境；
逻辑控制板：接收远程指令，所述远程指令包括开始测试指令、具体测试内容指令和结束测试指令，当接收到开始测试指令时，向互锁切换开关发送切换测试指令，当接收到结束测试指令时，向互锁切换开关发送切换工作指令；当接收到具体测试内容指令时，根据具体测试内容为被测设备供电，运行被测设备，采集运行数据，对运行数据与预期数据进行对比，判断被测设备是否正常。
逻辑控制板包括主控制器、第一24V电源、第二24V电源、继电器组、采样电路、电阻测量单元、远程通信模块、以太网采集电路、SD卡和U盘读写电路、电流测量单元；
主控制器：接收远程通信模块转发的远程指令，当接收到开始测试指令时，向互锁切换开关发送切换测试指令，当接收到结束测试指令时，向互锁切换开关发送切换工作指令；当接收到具体测试内容指令时，根据具体测试内容向继电器组发送逻辑输出指令，为被测设备供电，并根据具体测试内容指令，向采样电路、电阻测量单元或电流测量单元发送启动指令；接收采样电路、电阻测量单元或电流测量单元反馈的数据，与预期数据进行对比，判断被测设备是否正常，形成测试报告，并测试报告发送给远程通信模块；所述测试报告包括关键测试数据和测试结论；
第一组24V电源：用于为逻辑控制板的各组成单元供电；
第二组24V电源：与继电器组连接；
继电器组：根据主控制器的逻辑输出指令向被测设备和测量电路的某部分供电，执行相应的测试功能；
采样电路：在主控制器的控制下启动，用于采集被测设备主电路电压和电流，并反馈给主控制器；
电阻测量单元：在主控制器的控制下启动，用于测试被测设备主电路的相相之间、相零之间、相地之间的电阻值，并反馈给主控制器；
电流测量单元：在主控制器的控制下启动，用于测试被测设备主电路的电流；
远程通信模块：为GPRS模块，接收远程无线发送的远程指令转发给主控制器，并对测试报告进行回传；
以太网采集电路：用于全面采集被测设备的大批量的运行数据，发送给SD卡和U盘读写电路；
SD卡和U盘读写电路：对被测设备的运行数据进行实时存储，供后续故障分析用。
当具体测试内容指令为测试主回路电压时，具体实现方式如下：
(1)主控制器向继电器组发送指令，通过控制继电器组为被测设备主电路提供24V电源；用第二组24V电源，依次测量交流回路电压和直压电压，通过继电器把24V电源接通到A、B、C三相以及UDC+与UDC-之间，让主电路有电，以供采样；
(2)主控制器向采样电路发送启动指令；
(3)采样电路启动；
(4)采样电路采集主电路电压，并反馈给主控制器；
(5)主控制器将采集得到的主电路电压与事先存在EEPROM中的预期电压值进行对比，判断被测设备主电路电压是否正常，形成测试报告，发送给远程通信模块。
当具体测试内容指令为测试被测设备主回路的通断时，具体实现方式如下：
(1)主控制器向继电器组发送逻辑输出指令，通过控制继电器组依次为被测设备主电路的任意两相之间和直流通道之间提供24V电源；
(2)主控制器向采样电路和电阻测量单元发送启动指令；
(3)采样电路启动，用于采集被测设备交流通道A、B、C三相任意两相之间的电压以及直流通道UDC+与UDC-之间的电压，并反馈给主控制器；
(4)主控制器对被测设备交流通道和直流通道的电压进行判断，若被测设备交流通道和电压通道的电压与给定电压相同，则被测设备主回路正常；若被测设备交流通道或直流通道的电压为0，则说明被测设备主回路有断开的地方；如果被测设备交流通道或直流通道的电压小于给定电压，则说明被测设备主回路有接触不良；
(5)电阻测量单元启动，用于测量被测设备主回路输入之间的电阻，并反馈给主控制器；
(6)主控制器对电阻测量单元反馈的电阻值进行判断，若电阻<100欧姆，说明被测设备主电路正常，电阻在千欧以上，则说明主电路断路；
(7)主控制器根据上述结果形成测试报告，发送给远程通信模块。
当具体测试内容指令为测试被测设备主回路是否短路时，具体实现方式如下：
一、判断是否存在相间短路，过程如下：
(1.1)主控制器向继电器组发送逻辑输出指令，通过控制继电器组给被测设备主电路的任意两相之间提供测电阻回路；
(1.2)主控制器向电阻测量单元发送启动指令；
(1.3)电阻测量单元启动，用于采集被测设备相相之间的电阻，并反馈给主控制器；
(1.4)主控制器对相相之间的电阻进行判断，若电阻值<10欧姆，则认为被测设备主回路存在相间短路；否则不存在相间短路；
二、判断是否存在对零短路，过程如下：
(2.1)主控制器向继电器组发送逻辑输出指令，通过控制继电器组为被测设备主电路的相线和零线之间提供测电阻回路；
(2.2)主控制器向电阻测量单元发送启动指令；
(2.3)电阻测量单元启动，用于采集被测设备相线和零线之间的电阻，并反馈给主控制器；
(2.4)主控制器对相线和零线之间的电阻进行判断，若电阻值<10欧姆，则认为被测设备主回路存在对零短路；否则不存在对零短路；
三、判断是否存在对地短路，过程如下：
(3.1)主控制器向继电器组发送逻辑输出指令，通过控制继电器组为被测设备主电路的相线和地线之间提供测电阻回路；
(3.2)主控制器向电阻测量单元发送启动指令；
(3.3)电阻测量单元启动，用于采集被测设备相线和地线之间的电阻，并反馈给主控制器；
(3.4)主控制器对相线和地线之间的电阻进行判断，若电阻值<10欧姆，则认为被测设备主回路存在对地短路；否则不存在对地短路；
四、主控制器根据上述结果形成测试报告，发送给远程通信模块。
在被测设备组装阶段，在被测设备的电流传感器LME上缠绕几圈测试用的电线，构成A、B、C三相的电流测量回路，电线直径小于1平方毫米，电线两端与电流测量单元连接。
当具体测试内容指令为测试被测设备主回路电流采样时，具体实现方式如下：
(1)主控制器向继电器组发送逻辑输出指令，通过控制继电器组依次为电流测试回路提供24V电源；
(2)主控制器向采样电路和电流测量单元发送启动指令；
(3)采样电路启动，采集A、B、C三相的电流测试回路电流，并反馈给主控制器；
(4)主控制器通过继电器组闭合第一24V电源，为被测设备的控制器供电，并且与被测设备的控制器通信，得到被测设备的控制器采样的A、B、C三相的电流值，与采样电路采集的A、B、C三相的电流值对应比较，如果两者差值<10％，则认为主电路电流采样正确，否则认为损坏。
当具体测试内容指令为测IGBT时，具体实现方式如下：
(1)主控制器通过控制继电器组的切换，实现将每支IGBT正向接到电阻测量单元上，通过电阻测量单元采集每支IGBT的正向电阻和反向电阻，若某支IGBT的正向电阻小于200欧姆时，认为该IGBT正向短路，若某支IGBT的反向电阻大于100欧姆时，认为该IGBT反向断路，若所有IGBT都不存在正向短路或反向断路的问题，则进入步骤(2)；
(2)主控制器向继电器组发送逻辑输出指令，通过控制继电器组为被测设备主电路的直流母线提供24V电源，同时主控制器向采样电路发送启动指令；
(3)被测设备工作在测试模式，运行事先写好的测试IGBT程序，所述测试程序是逆变程序，主回路输出三相交流电压，采样电路采集主回路的电压，反馈给主控制器；
(4)主控制器将采样得到的三相交流电压波形与事先写入的三相交流电压波形比较，若两者一致，则IGBT是好的；如果采样得到的三相交流电压波形异常，如某一相没有电压，或者电压不对，则根据标准的三相逆变器的波形对比，确定哪一个或哪几个IGBT有问题，形成包含测试波形的测试报告，发送给远程通信模块。
测试IGBT时，需要被测设备运行事先写好的测试IGBT程序，为保证被测设备正常工作时不会运行测试IGBT程序，在被测设备中设置以下四道安全锁，只有四道安全锁都满足时测试IGBT程序才能运行：
(1)逻辑控制板输出给被测设备DO，被测设备检测到DO为高时；
(2)被测设备控制器采样到逻辑板的电源电压时；
(3)被测设备控制器电源来源分别作为两个ID，主控制器读到测试端的输入为高且主电源输入为低时；
(4)被测设备与逻辑控制板之间有通信且被测设备收到了主控制器的测试指令。
逻辑控制板自带CPU和通信功能，与被测设备的各控制器组成一个CAN通信的网络，通过此网络向被测设备发送测试命令和测试数据，让被测设备来配合逻辑板完成测试功能。这个通信网络也可以作为被测设备的备用通信。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明可应用于电力电子设备远程现场测试中，通过无线GPRS网或者以太网远程收发命令和数据，用少量数据远程实时监控和控制，实现快速定位故障。
(2)本发明将简单全面的测试小系统嵌入到中大功率电力电子设备中，研发人员可以在远程对部署到现场的设备进行测试，评估问题。大大加维修保养的时间，小问题可以修改参数继续运行，大问题可以根据远程直接测试出问题，做完维修的准备，如备品备件，及需要携带的维修设备。
(3)本发明提高了售后的响应能力，可以结合配合客户的简单维护能力解决产品部署早期频繁出现的大量小问题。
(4)应用本发明测试系统，能够定期的采集用户运行数据，并将相关数据回传，将大大加快发现和修改设计不合理之处，缩短设备运进入稳定期的时间和成本。
(5)应用本发明测试系统，能够实现远程监控和控制，并且应用SD卡和U盘，可以存储运行中的批量数据，通过批量运行数据，及时掌握机器工作情况，并方便定位故障。
附图说明
图1为本发明自动测试系统示意图；
图2为继电器组示意图；
图3为电阻测量单元构成示意图；
图4为主电路中LEM绕几匝细线的示意图；
图5为互锁切换开关实物图。
具体实施方式
本发明为嵌入到中大功率电力电子设备用的可远程测试的系统，实现中大功率电力电子设备的复杂全面远程测试和监控功能。
针对现有技术的问题，本发明要解决的技术问题如下：
(1)用少量数据远程实时监控和控制；也要能存储运行中的批量数据，如故障、开关机时的众多实时采样量和内部控制量，以便快速定位故障。
(2)远程测试功能，以便在中大功率电力电子设备初始投放市场的及时维护和监控。
具体地，本发明是一种电力电子设备远程自动化测试系统，部署到各现场的中大功率电力电子设备中，包括逻辑控制板和互锁切换开关。
互锁切换开关：当接收到逻辑控制板的切换测试指令时，执行切换操作，将被测设备接入测试环境；当接收到逻辑控制板的切换工作指令时，执行切换操作，将被测设备接入工作环境。
逻辑控制板：接收远程指令，所述远程指令包括开始测试指令、具体测试内容指令和结束测试指令，当接收到开始测试指令时，向互锁切换开关发送切换测试指令，当接收到结束测试指令时，向互锁切换开关发送切换工作指令；当接收到具体测试内容指令时，根据具体测试内容为被测设备供电，运行被测设备，采集运行数据，对运行数据与预期数据进行对比，判断被测设备是否正常。
如图1所示。当测试被测设备时，主电来自于逻辑板，当被测设备正常运行时，主电来自于市电。图1中的主电路指的是被测设备的主电路。当测试被测设备时，控制电(被测设备上的电路板工作需要的供电)来自于逻辑板，当被测设备正常运行时，控制电来自于市电。
逻辑控制板包括主控制器、第一24V电源、第二24V电源、继电器组、采样电路、电阻测量单元、远程通信模块、以太网采集电路、SD卡和U盘读写电路、电流测量单元。
主控制器：接收远程通信模块转发的远程指令，当接收到开始测试指令时，向互锁切换开关发送切换测试指令，当接收到结束测试指令时，向互锁切换开关发送切换工作指令；当接收到具体测试内容指令时，根据具体测试内容向继电器组发送逻辑输出指令，为被测设备供电，并根据具体测试内容指令，向采样电路、电阻测量单元或电流测量单元发送启动指令；接收采样电路、电阻测量单元或电流测量单元反馈的数据，与预期数据进行对比，判断被测设备是否正常，形成测试报告，并测试报告发送给远程通信模块；所述测试报告包括关键测试数据和测试结论。
第一组24V电源：用于为逻辑控制板的各组成单元供电。
第二组24V电源：与继电器组连接。
继电器组：根据主控制器的逻辑输出指令向被测设备和测量电路的某部分供电，执行相应的测试功能；如图2所示。
采样电路：在主控制器的控制下启动，用于采集被测设备主电路电压和电流，并反馈给主控制器。
电阻测量单元：在主控制器的控制下启动，用于测试被测设备主电路的相相之间、相零之间、相地之间的电阻值，并反馈给主控制器。如图3所示为电阻测量单元示意图。
电流测量单元：在主控制器的控制下启动，用于测试被测设备主电路的电流。
远程通信模块：为GPRS模块，接收远程无线发送的远程指令转发给主控制器，并对测试报告进行回传。
以太网采集电路：用于全面采集被测设备的大批量的运行数据，发送给SD卡和U盘读写电路。
SD卡和U盘读写电路：对被测设备的运行数据进行实时存储，供后续故障分析用。
当具体测试内容指令为测试主回路电压时，具体实现方式如下：
(1)主控制器向继电器组发送指令，通过控制继电器组为被测设备主电路提供24V电源；用第二组24V电源，依次测量交流回路电压和直压电压，通过继电器把24V电源接通到A、B、C三相以及UDC+与UDC-之间，让主电路有电，以供采样；(见图2)以A相为例执行过程如下：
(1.1)继电器Kp+切到24V+，Kp-切到24V-；
(1.2)KA切到上面即Kp+上；
(1.3)KN闭合。
(1.4)这样，被测设备主回路的AN间就有了24V的电压，供测量采样回路。
(2)主控制器向采样电路发送启动指令；
(3)采样电路启动；
(4)采样电路采集主电路电压，并反馈给主控制器；
(5)主控制器将采集得到的主电路电压与事先存在EEPROM中的预期电压值进行对比，判断被测设备主电路电压是否正常，形成测试报告，发送给远程通信模块。
当具体测试内容指令为测试被测设备主回路的通断时，具体实现方式如下：
(1)主控制器向继电器组发送逻辑输出指令，通过控制继电器组依次为被测设备主电路的任意两相之间和直流通道之间提供24V电源；
(2)主控制器向采样电路和电阻测量单元发送启动指令；
(3)采样电路启动，用于采集被测设备交流通道A、B、C三相任意两相之间的电压(AB相间、BC相间、CA相间)以及直流通道UDC+与UDC-之间的电压，并反馈给主控制器；
(4)主控制器对被测设备交流通道和直流通道的电压进行判断，若被测设备交流通道和电压通道的电压与给定电压相同，则被测设备主回路正常；若被测设备交流通道或直流通道的电压为0，则说明被测设备主回路有断开的地方；如果被测设备交流通道或直流通道的电压小于给定电压，则说明被测设备主回路有接触不良；
(5)电阻测量单元启动，用于测量被测设备主回路输入之间的电阻，并反馈给主控制器；(见图2)以AB相为例执行过程如下：
(5.1)继电器Kp+切到测电阻+，Kp-切到测电阻-；
(5.2)KA切到上面即Kp+上；
(5.3)KB切到下面即Kp-上。
(5.4)这样，就可以测量被测设备主回路的AB间的电阻了。
(5.5)见图3，测量电阻原理如下：
控制器自动切换档位，测量芯片ICB7106的Vref与档位电阻、被测电阻组成回路，会有微小电流流过，芯片内部将电流转换成电阻数值，生成数码管段值输出在芯片管脚了，经过电平转换电路后，数码管段值转换成IO信号被主控制器接收，主控制器将数码管段值转换成数值，即得到测量电阻值。数码管段值转换过程如下：主控制器一次性读出全部段值，根据段值是0还是1来判断是什么数字；比如，a、c、d、g、f为1，b、e为0，即可读出数字是3。
(6)主控制器对电阻测量单元反馈的电阻值进行判断，若电阻<100欧姆，说明被测设备主电路正常，电阻在千欧以上，则说明主电路断路；
(7)主控制器根据上述结果形成测试报告，发送给远程通信模块。
当具体测试内容指令为测试被测设备主回路是否短路时，具体实现方式如下：
一、判断是否存在相间短路，过程如下：
(1.1)主控制器向继电器组发送逻辑输出指令，通过控制继电器组给被测设备主电路的任意两相之间提供测电阻回路；
(1.2)主控制器向电阻测量单元发送启动指令；
(1.3)电阻测量单元启动，用于采集被测设备相相之间的电阻，并反馈给主控制器；
(1.4)主控制器对相相之间的电阻进行判断，若电阻值<10欧姆，则认为被测设备主回路存在相间短路；否则不存在相间短路；
二、判断是否存在对零短路，过程如下：
(2.1)主控制器向继电器组发送逻辑输出指令，通过控制继电器组为被测设备主电路的相线和零线之间提供测电阻回路；
(2.2)主控制器向电阻测量单元发送启动指令；
(2.3)电阻测量单元启动，用于采集被测设备相线和零线之间的电阻，并反馈给主控制器；
(2.4)主控制器对相线和零线之间的电阻进行判断，若电阻值<10欧姆，则认为被测设备主回路存在对零短路；否则不存在对零短路；
三、判断是否存在对地短路，过程如下：
(3.1)主控制器向继电器组发送逻辑输出指令，通过控制继电器组为被测设备主电路的相线和地线之间提供测电阻回路；
(3.2)主控制器向电阻测量单元发送启动指令；
(3.3)电阻测量单元启动，用于采集被测设备相线和地线之间的电阻，并反馈给主控制器；
(3.4)主控制器对相线和地线之间的电阻进行判断，若电阻值<10欧姆，则认为被测设备主回路存在对地短路；否则不存在对地短路；
四、主控制器根据上述结果形成测试报告，发送给远程通信模块。
在被测设备组装阶段，在被测设备的电流传感器LME上缠绕几圈测试用的电线，如图4所示，构成A、B、C三相的电流测量回路，(见图2中的a-an、b-bn、c-cn)电线直径小于1平方毫米，电线两端与电流测量单元连接。
当具体测试内容指令为测试被测设备主回路电流采样时，具体实现方式如下：
(1)主控制器向继电器组发送逻辑输出指令，通过控制继电器组依次为电流测试回路a-an、b-bn、c-cn提供24V电源；
(2)主控制器向采样电路和电流测量单元发送启动指令；
(3)采样电路启动，采集A、B、C三相的电流测试回路电流，并反馈给主控制器；
(4)主控制器通过继电器组闭合第一24V电源，为被测设备的控制器供电，并且与被测设备的控制器通信，得到被测设备的控制器采样的A、B、C三相的电流值，与采样电路采集的A、B、C三相的电流值对应比较，如果两者差值<10％，则认为主电路电流采样正确，否则认为损坏。
当具体测试内容指令为测IGBT时，具体实现方式如下：
(1)主控制器通过控制继电器组的切换，实现将每支IGBT正向接到电阻测量单元上，通过电阻测量单元采集每支IGBT的正向电阻和反向电阻，若某支IGBT的正向电阻小于200欧姆时，认为该IGBT正向短路，若某支IGBT的反向电阻大于100欧姆时，认为该IGBT反向断路，若所有IGBT都不存在正向短路或反向断路的问题，则进入步骤(2)；
(2)主控制器向继电器组发送逻辑输出指令，通过控制继电器组为被测设备主电路的直流母线提供24V电源，同时主控制器向采样电路发送启动指令；
(3)被测设备工作在测试模式，运行事先写好的测试IGBT程序，所述测试程序是逆变程序，主回路输出三相交流电压，采样电路采集主回路的电压，反馈给主控制器；
(4)主控制器将采样得到的三相交流电压波形与事先写入的三相交流电压波形比较，若两者一致，则IGBT是好的；如果采样得到的三相交流电压波形异常，如某一相没有电压，或者电压不对，则根据标准的三相逆变器的波形对比，确定哪一个或哪几个IGBT有问题，形成包含测试波形的测试报告，发送给远程通信模块。
测试IGBT时，需要被测设备运行事先写好的测试IGBT程序，为保证被测设备正常工作时不会运行测试IGBT程序，在被测设备中设置以下四道安全锁，只有四道安全锁都满足时测试IGBT程序才能运行：
(1)逻辑控制板输出给被测设备DO，被测设备检测到DO为高时；
(2)被测设备控制器采样到逻辑板的电源电压时；
(3)被测设备控制器电源来源分别作为两个ID，主控制器读到测试端的DI为高且主电源DI为低时；
(4)被测设备与逻辑控制板之间有通信且被测设备收到了主控制器的测试指令。
逻辑控制板自带CPU和通信功能，与被测设备的各控制器组成一个CAN通信的网络，通过此网络向被测设备发送测试命令和测试数据，让被测设备来配合逻辑板完成测试功能。这个通信网络也可以作为被测设备的备用通信。
图5为互锁切换开关示意图。
本发明在被测设备中嵌入一个测试用逻辑控制板和互锁切换开关。可以远程控制，在切断主电源的情况下，向主电路施加24V的弱电，完成对电力电子设备的各种测试，并形成报告，连带测试数据，一起远程传回，由研发人员分析，并指导现场售后人员进行修护和修改。
本发明通过安装GPRS模块用少量数据远程实时监控和控制；电力电子设备自带以太网，将运行中的批量数据，如故障、开关机时的众多实时采样量和内部控制量，传输到监控板上的SD卡和U盘，如需要分析故障和运行情况，只需要导出SD卡和U盘上的数据即可。
同时本发明加入远程测试功能。在产品停机的情况下，在用户少量配合的情况下，远程发控制命令，测试开关，测试IGBT，测试采样。快速准确的定位故障。
实施例：
用于新能源汽车电池包工厂测试用的60KW充放电机是一种典型的电力电子设备。目前在售后的测试站刚刚部署数台充放电机，还处于产品的市场初期，急需收集用户数据及远程测试技术支持。远程测试内容：包括测试主电路的通、断、短路状态，功率桥IGBT的好坏，主电路采样，交流电压、交流电流、直流电压等，以及相关开关部件；测试方法：60KW充放电机主开关断开，只接通控制电，直流桥上外接24V电源，可以采样直流电压，逆变，可以采样交流电压。断开24V，将24V电源切到交流电流测量端，机柜里每相串联了一个100欧小电阻，会有0.24A的电流流过主电路，可以采样交流电流。远程监控：通GPRS远程双向通信，可以将采样量传过来，也可以远程发一些简单指令，如测试命令，开关机命令等。可采样存储实时批量数据，通过以太网接口存储在SD卡或者U盘里。可以远程无线自动回传，特别大批量数据可以由现场人员如售后人员或者客户的技术人员通过网络发过来，可以远程更新软件。
应用本发明，能够实现
1、远程监控，减少了售后的出差费用。
2、实时监控，可以得到实时数据，自动分析出问题点
3、自动化的测试，即可用于售后技术支持，也可用于生产。
4、以太网批量化实时数据的存储，
5、故障时抓前后实时数据分析功能
6、模块化测试，接口通用一致化，可用于多个产品中。
7、大批量数据中的运行性能分析功能。
经过60KW充放电机和后来的储能设备的现场验证，先后在不派客服人员的情况下，仅在客户技术人员协助下，解决了以下现场问题：
1、频繁过流跳机的问题。通过远程测试，从发回的测量数据中，发现主电路A相的电流采样偏离零点过大。后将发回的采样值与正常值比较，进行修正，又通过远程更新固件，解决了这个故障。
2、电压输出偏低的问题。通过远程测试，从运行数据中发现有一相的波形异常，缺了半边，分析有可能是IGBT的问题。又通过远程测试IGBT，发现有一相上管的IGTB电阻值异常，定位是IGBT问题，又整体更改IGBT模块，解决了这个故障。
3、采样问题。在工作正常且没有故障的情况下。通过分析回传的现场运行数据，发现有时开机时，电池包的采样电压会短暂时间为零，又迅速回复，怀疑是电池包的主继电器被干扰所致，指导售后人员安装EMC滤波器解决。
4、根据用户的运行数据中进行了以下改进：并网的参数优化，保护参数的优化，逆变调制比的优化等。
从使用情况看，本发明明显地提高了产品初期的售后速度和售后成本，产品成熟期也比上代产品缩短30～40％。
本发明提高了效率，提高了售后响应速度，提高了新设备问题收集改进方法，加快了产品的成熟。本发明通过运行于被测设备内部的测试程序，可以采集到数十个控制器的内部变量，如被测设备控制算法中用到的过程变量，PID的实时控制数据等；本发明还可以测试被测设备的LEM电流采样回路、电压采样回路这样的内部元件，还有测试IGBT的能力。
应用本发明测试系统和测试方法，可以在产品部署初期，对产品进行紧密监控，为客户提供及时的技术支持，远程解决产品初期运行的一些问题。也可用于大批量生产时的工厂测试。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种电力电子设备远程自动化测试系统，其特征在于：所述测试系统嵌入被测设备中，包括逻辑控制板和互锁切换开关；
互锁切换开关：当接收到逻辑控制板的切换测试指令时，执行切换操作，将被测设备接入测试环境；当接收到逻辑控制板的切换工作指令时，执行切换操作，将被测设备接入工作环境；
逻辑控制板：接收远程指令，所述远程指令包括开始测试指令、具体测试内容指令和结束测试指令，当接收到开始测试指令时，向互锁切换开关发送切换测试指令，当接收到结束测试指令时，向互锁切换开关发送切换工作指令；当接收到具体测试内容指令时，根据具体测试内容为被测设备供电，运行被测设备，采集运行数据，对运行数据与预期数据进行对比，判断被测设备是否正常。
2.根据权利要求1所述的一种电力电子设备远程自动化测试系统，其特征在于：逻辑控制板包括主控制器、第一24V电源、第二24V电源、继电器组、采样电路、电阻测量单元、远程通信模块、以太网采集电路、SD卡和U盘读写电路、电流测量单元；
主控制器：接收远程通信模块转发的远程指令，当接收到开始测试指令时，向互锁切换开关发送切换测试指令，当接收到结束测试指令时，向互锁切换开关发送切换工作指令；当接收到具体测试内容指令时，根据具体测试内容向继电器组发送逻辑输出指令，为被测设备供电，并根据具体测试内容指令，向采样电路、电阻测量单元或电流测量单元发送启动指令；接收采样电路、电阻测量单元或电流测量单元反馈的数据，与预期数据进行对比，判断被测设备是否正常，形成测试报告，并测试报告发送给远程通信模块；所述测试报告包括关键测试数据和测试结论；
第一组24V电源：用于为逻辑控制板的各组成单元供电；
第二组24V电源：与继电器组连接；
继电器组：根据主控制器的逻辑输出指令向被测设备和测量电路的某部分供电，执行相应的测试功能；
采样电路：在主控制器的控制下启动，用于采集被测设备主电路电压和电流，并反馈给主控制器；
电阻测量单元：在主控制器的控制下启动，用于测试被测设备主电路的相相之间、相零之间、相地之间的电阻值，并反馈给主控制器；
电流测量单元：在主控制器的控制下启动，用于测试被测设备主电路的电流；
远程通信模块：为GPRS模块，接收远程无线发送的远程指令转发给主控制器，并对测试报告进行回传；
以太网采集电路：用于全面采集被测设备的大批量的运行数据，发送给SD卡和U盘读写电路；
SD卡和U盘读写电路：对被测设备的运行数据进行实时存储，供后续故障分析用。
3.根据权利要求2所述的一种电力电子设备远程自动化测试系统，其特征在于：当具体测试内容指令为测试主回路电压时，具体实现方式如下：
(1)主控制器向继电器组发送指令，通过控制继电器组为被测设备主电路提供24V电源；用第二组24V电源，依次测量交流回路电压和直压电压，通过继电器把24V电源接通到A、B、C三相以及UDC+与UDC-之间，让主电路有电，以供采样；
(2)主控制器向采样电路发送启动指令；
(3)采样电路启动；
(4)采样电路采集主电路电压，并反馈给主控制器；
(5)主控制器将采集得到的主电路电压与事先存在EEPROM中的预期电压值进行对比，判断被测设备主电路电压是否正常，形成测试报告，发送给远程通信模块。
4.根据权利要求2所述的一种电力电子设备远程自动化测试系统，其特征在于：当具体测试内容指令为测试被测设备主回路的通断时，具体实现方式如下：
(1)主控制器向继电器组发送逻辑输出指令，通过控制继电器组依次为被测设备主电路的任意两相之间和直流通道之间提供24V电源；
(2)主控制器向采样电路和电阻测量单元发送启动指令；
(3)采样电路启动，用于采集被测设备交流通道A、B、C三相任意两相之间的电压以及直流通道UDC+与UDC-之间的电压，并反馈给主控制器；
(4)主控制器对被测设备交流通道和直流通道的电压进行判断，若被测设备交流通道和电压通道的电压与给定电压相同，则被测设备主回路正常；若被测设备交流通道或直流通道的电压为0，则说明被测设备主回路有断开的地方；如果被测设备交流通道或直流通道的电压小于给定电压，则说明被测设备主回路有接触不良；
(5)电阻测量单元启动，用于测量被测设备主回路输入之间的电阻，并反馈给主控制器；
(6)主控制器对电阻测量单元反馈的电阻值进行判断，若电阻<100欧姆，说明被测设备主电路正常，电阻在千欧以上，则说明主电路断路；
(7)主控制器根据上述结果形成测试报告，发送给远程通信模块。
5.根据权利要求2所述的一种电力电子设备远程自动化测试系统，其特征在于：当具体测试内容指令为测试被测设备主回路是否短路时，具体实现方式如下：
一、判断是否存在相间短路，过程如下：
(1.1)主控制器向继电器组发送逻辑输出指令，通过控制继电器组给被测设备主电路的任意两相之间提供测电阻回路；
(1.2)主控制器向电阻测量单元发送启动指令；
(1.3)电阻测量单元启动，用于采集被测设备相相之间的电阻，并反馈给主控制器；
(1.4)主控制器对相相之间的电阻进行判断，若电阻值<10欧姆，则认为被测设备主回路存在相间短路；否则不存在相间短路；
二、判断是否存在对零短路，过程如下：
(2.1)主控制器向继电器组发送逻辑输出指令，通过控制继电器组为被测设备主电路的相线和零线之间提供测电阻回路；
(2.2)主控制器向电阻测量单元发送启动指令；
(2.3)电阻测量单元启动，用于采集被测设备相线和零线之间的电阻，并反馈给主控制器；
(2.4)主控制器对相线和零线之间的电阻进行判断，若电阻值<10欧姆，则认为被测设备主回路存在对零短路；否则不存在对零短路；
三、判断是否存在对地短路，过程如下：
(3.1)主控制器向继电器组发送逻辑输出指令，通过控制继电器组为被测设备主电路的相线和地线之间提供测电阻回路；
(3.2)主控制器向电阻测量单元发送启动指令；
(3.3)电阻测量单元启动，用于采集被测设备相线和地线之间的电阻，并反馈给主控制器；
(3.4)主控制器对相线和地线之间的电阻进行判断，若电阻值<10欧姆，则认为被测设备主回路存在对地短路；否则不存在对地短路；
四、主控制器根据上述结果形成测试报告，发送给远程通信模块。
6.根据权利要求2所述的一种电力电子设备远程自动化测试系统，其特征在于：在被测设备组装阶段，在被测设备的电流传感器LME上缠绕几圈测试用的电线，构成A、B、C三相的电流测量回路，电线直径小于1平方毫米，电线两端与电流测量单元连接。
7.根据权利要求6所述的一种电力电子设备远程自动化测试系统，其特征在于：当具体测试内容指令为测试被测设备主回路电流采样时，具体实现方式如下：
(1)主控制器向继电器组发送逻辑输出指令，通过控制继电器组依次为电流测试回路提供24V电源；
(2)主控制器向采样电路和电流测量单元发送启动指令；
(3)采样电路启动，采集A、B、C三相的电流测试回路电流，并反馈给主控制器；
(4)主控制器通过继电器组闭合第一24V电源，为被测设备的控制器供电，并且与被测设备的控制器通信，得到被测设备的控制器采样的A、B、C三相的电流值，与采样电路采集的A、B、C三相的电流值对应比较，如果两者差值<10％，则认为主电路电流采样正确，否则认为损坏。
8.根据权利要求2所述的一种电力电子设备远程自动化测试系统，其特征在于：当具体测试内容指令为测IGBT时，具体实现方式如下：
(1)主控制器通过控制继电器组的切换，实现将每支IGBT正向接到电阻测量单元上，通过电阻测量单元采集每支IGBT的正向电阻和反向电阻，若某支IGBT的正向电阻小于200欧姆时，认为该IGBT正向短路，若某支IGBT的反向电阻大于100欧姆时，认为该IGBT反向断路，若所有IGBT都不存在正向短路或反向断路的问题，则进入步骤(2)；
(2)主控制器向继电器组发送逻辑输出指令，通过控制继电器组为被测设备主电路的直流母线提供24V电源，同时主控制器向采样电路发送启动指令；
(3)被测设备工作在测试模式，运行事先写好的测试IGBT程序，所述测试程序是逆变程序，主回路输出三相交流电压，采样电路采集主回路的电压，反馈给主控制器；
(4)主控制器将采样得到的三相交流电压波形与事先写入的三相交流电压波形比较，若两者一致，则IGBT是好的；如果采样得到的三相交流电压波形异常，如某一相没有电压，或者电压不对，则根据标准的三相逆变器的波形对比，确定哪一个或哪几个IGBT有问题，形成包含测试波形的测试报告，发送给远程通信模块。
9.根据权利要求8所述的一种电力电子设备远程自动化测试系统，其特征在于：测试IGBT时，需要被测设备运行事先写好的测试IGBT程序，为保证被测设备正常工作时不会运行测试IGBT程序，在被测设备中设置以下四道安全锁，只有四道安全锁都满足时测试IGBT程序才能运行：
(1)逻辑控制板输出给被测设备DO，被测设备检测到DO为高时；
(2)被测设备控制器采样到逻辑板的电源电压时；
(3)被测设备控制器电源来源分别作为两个ID，主控制器读到测试端的输入为高且主电源输入为低时；
(4)被测设备与逻辑控制板之间有通信且被测设备收到了主控制器的测试指令。
10.根据权利要求2所述的一种电力电子设备远程自动化测试系统，其特征在于：逻辑控制板自带CPU和通信功能，与被测设备的各控制器组成一个CAN通信的网络，通过此网络向被测设备发送测试命令和测试数据，让被测设备来配合逻辑板完成测试功能。这个通信网络也可以作为被测设备的备用通信。
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