CN113945785A - 一种无线便携式高压功率模块测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种无线便携式高压功率模块测试装置，包括单元侧装置和远端装置；单元侧装置包括多个，与被测试的功率模块连接，支持多功率模块同时测试；多个单元侧装置与远端装置无线通讯连接；远端装置接收来自多个单元侧装置的通讯信息，并下发控制命令给单元侧装置并显示连接功率模块的工作状态、组成单元的元件状态、单元电压的测试过程中的数据和测试结果。解决上述现场功率模块批量测试及塔上测试供电困难等问题，在保证测试功能的情况下，尽量减小测试装置的体积，减小了有线通讯的接线问题，可方便现场检修工人在塔下无线对塔上多个功率模块进行测试，在提高检测效率的同时，保证检修人员的安全。
Description
技术领域
本发明涉及柔性直流输电工程及电力电子设备检测技术领域，特别涉及一种无线便携式高压功率模块测试装置。
背景技术
模块化多电平换流阀因其低损耗、易扩容、占地小等优点近年来被柔性直流输电工程广泛使用，这种模块化多电平换流阀由众多功率模块级联组成，电压越高、容量越大则功率模块越多。随着越来越多工程的投运，作为换流阀的主要组成——功率模块的测试检修需求逐渐增多。
功率模块主要由功率器件、高压电容、均压电阻及二次控制电路组成，结构较复杂，器件众多，日常的检修维护通常是在断电时进行。功率模块在深度检修、更换时通常需要人工上塔，将功率模块拆卸运输到塔下，采用测试装置连接市电供电进行充电及测试，并且只能单台测试。因功率模块重量沉重，当所需检修的功率模块数量较多时，工作量很大，无法在短时间内完成。
也有工程使用在线监测法，在功率模块高压工作时进行对应数据采集，但目前工程中受数据采集手段的限制，采集的数据不够深入，一些数据也无法全部送入阀控，对一次侧短路的功率模块在高压下也无法进行测试。所以对功率模块深度检测及故障检测的需求，目前主要为离线方式。
发明内容
为了克服背景技术中的不足，解决上述现场功率模块批量测试及塔上测试供电困难等问题，本发明提供一种无线便携式高压功率模块测试装置，在保证测试功能的情况下，尽量减小测试装置的体积，采用电池供电模式，保证了测试装置的便携性，同时采用无线通讯模式，减小了有线通讯的接线问题，可方便现场检修工人在塔下无线对塔上多个功率模块进行测试，在提高检测效率的同时，保证检修人员的安全。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种无线便携式高压功率模块测试装置，包括单元侧装置和远端装置；单元侧装置包括多个，与被测试的功率模块连接，数量与被测功率模块的数量相同，支持多功率模块同时测试；多个单元侧装置与远端装置无线通讯连接；远端装置接收来自多个单元侧装置的通讯信息，并下发控制命令给单元侧装置；远端装置的上位机界面提供装置检测、测试、停止的操作按键，并显示连接功率模块的工作状态、组成单元的元件状态、单元电压的测试过程中的数据和测试结果。
所述的单元侧装置包括控制模块及与其连接的电池、高压供电部分块及无线模块；控制模块包括DC/DC隔离电源、多路DC/DC电源；SOC芯片、接收/发送光模块、隔离DI/DO、隔离SPI和就地输出显示LED；DC/DC隔离电源和多路DC/DC电源为整板电路供电，SOC芯片及其最小系统作为处理器接收来接收/发送光模块和隔离DI/DO、通讯等外部输入，综合处理后将控制命令转换为光口和IO、隔离SPI的对外输出；接收/发送光模块接收来自功率模块的光信号信息转换为电信号输入SOC芯片，同时可将SOC控制命令转换为光发送给功率模块；隔离DI/DO信号用来接收外部数字量输入，并将控制命令转换为DO输出；隔离SPI连接无线通讯模块，用来接收和发送与远端装置的串行通讯信息。
所述的SOC芯片内部有FPGA和ARM，配套最小系统。
所述的电池采用高能量密度的锂电池，能相对减小体积及重量，电池中包括通用的电池充放电电路，电池输出为非稳压的24VDC，为单元侧高压功率模块测试装置供电。
所述的远端装置包括无线通讯模块和上位机处理界面，考虑到便携性，远端装置采用移动笔记本电脑+手机大小的无线通讯模块。
所述的单元侧装置的外壳上设有提手和背带，可手提及肩背。
所述的单元侧装置的外壳前面板设有充电成功、充电低压及充电工作指示灯，同时有低压侧的电池充电接口、控制开关和天线接口；在单元测试装置后面板上有连接功率模块的高压输出接口和光通讯接口。
所述的一种无线便携式高压功率模块测试装置的使用方法，包括如下步骤：
1)将单元侧装置与功率模块连接，只需连接为功率单元高压电容充电的高压供电线及通讯光纤；
2)单元侧装置连接好后工人可以下阀塔，在塔下查看远端装置的上位机界面，待单元充电到设定电压时，开始对功率单元进行对应测试。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供一种无线便携式高压功率模块测试装置，解决上述现场功率模块批量测试及塔上测试供电困难等问题，在保证测试功能的情况下，尽量减小测试装置的体积，采用电池供电模式，保证了测试装置的便携性，同时采用无线通讯模式，减小了有线通讯的接线问题，可方便现场检修工人在塔下无线对塔上多个功率模块进行测试，在提高检测效率的同时，保证检修人员的安全，特别适用于柔性直流输电等功率模块数量多、功率模块拆卸不便的场合。
附图说明
图1是本发明的无线便携式高压功率模块测试装置框图；
图2是本发明的单元侧控制模块主要组成框图；
图3是本发明的单元侧装置图；
图4是本发明的单元侧装置和功率模块连接示意图。
图中：1-提手2-背带3-外壳前面板4-高压输出接口5-光通讯接口。
具体实施方式
以下结合附图对本发明提供的具体实施方式进行详细说明。
如图1所示，本发明的一种无线便携式高压功率模块测试装置，包括单元侧装置和远端装置；单元侧装置包括多个，与被测试的功率模块连接，数量与被测功率模块的数量相同，支持多功率模块同时测试；多个单元侧装置与远端装置无线通讯连接；远端装置接收来自多个单元侧装置的通讯信息，并下发控制命令给单元侧装置；远端装置的上位机界面提供装置检测、测试、停止的操作按键，并显示连接功率模块的工作状态、组成单元的元件状态、单元电压的测试过程中的数据和测试结果。
如图2所示，所述的单元侧装置包括控制模块及与其连接的电池、高压供电部分块及无线模块；控制模块包括24V转5V的DC/DC隔离电源、5V转3.3、2.5、1.0V的多路DC/DC电源；SOC芯片、接收/发送光模块、隔离DI/DO、隔离SPI和就地输出显示LED；DC/DC隔离电源和多路DC/DC电源为整板电路供电，SOC芯片及其最小系统作为处理器接收来接收/发送光模块和隔离DI/DO、通讯等外部输入，综合处理后将控制命令转换为光口和IO、隔离SPI的对外输出；接收/发送光模块接收来自功率模块的光信号信息转换为电信号输入SOC芯片，同时可将SOC控制命令转换为光发送给功率模块；隔离DI/DO信号用来接收外部数字量输入，并将控制命令转换为DO输出；隔离SPI连接无线通讯模块，用来接收和发送与远端装置的串行通讯信息。
所述的SOC芯片内部有FPGA和ARM，配套最小系统。
所述的电池采用高能量密度的锂电池，能相对减小体积及重量，电池中包括通用的电池充放电电路，电池输出为非稳压的24VDC，为单元侧高压功率模块测试装置供电。
所述的高压供电部分采用DCDC隔离升压电路，隔离电源工作时主要从输入并联电容Cn上取电，从而减小电池的涌流输出负担。高压供电部分的启动可通过IO进行远程控制，输出电压可调：可通过外部电位器调节反馈电路回路电阻对输出进行升压。高压供电部分电压可从24VDC升高到2500VDC。
所述的无线通讯部分为通用的wifi通讯技术，能够支撑一主多从，单元侧装置为从，远端装置为主，可实解析无线通讯，转换为SPI信号提供给主控模块；或从主控模块接收SPI信号通过无线传输给远端装置。
所述的远端装置包括无线通讯模块和上位机处理界面，考虑到便携性，远端装置采用移动笔记本电脑+手机大小的无线通讯模块。
如图3所示，所述的单元侧装置的外壳上设有提手1和背带2，可手提及肩背。所述的单元侧装置的外壳前面板3设有充电成功、充电低压及充电工作指示灯，同时有低压侧的电池充电接口、控制开关和天线接口；在单元测试装置后面板上有连接功率模块的高压输出接口4和光通讯接口5。
所述的一种无线便携式高压功率模块测试装置的使用方法非常简单方便，包括如下步骤：
1)将单元侧装置与功率模块连接，如图4所示，只需连接为功率单元高压电容充电的高压供电线及通讯光纤即可；
2)单元侧装置连接好后工人可以下阀塔，在塔下查看远端装置的上位机界面，待单元充电到设定电压时，开始对功率单元进行对应测试。
以上实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于上述的实施例。上述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
Claims (8)
1.一种无线便携式高压功率模块测试装置，其特征在于，包括单元侧装置和远端装置；单元侧装置包括多个，与被测试的功率模块连接，数量与被测功率模块的数量相同，支持多功率模块同时测试；多个单元侧装置与远端装置无线通讯连接；远端装置接收来自多个单元侧装置的通讯信息，并下发控制命令给单元侧装置；远端装置的上位机界面提供装置检测、测试、停止的操作按键，并显示连接功率模块的工作状态、组成单元的元件状态、单元电压的测试过程中的数据和测试结果。
2.根据权利要求1所述的一种无线便携式高压功率模块测试装置，其特征在于，所述的单元侧装置包括控制模块及与其连接的电池、高压供电部分块及无线模块；控制模块包括DC/DC隔离电源、多路DC/DC电源；SOC芯片、接收/发送光模块、隔离DI/DO、隔离SPI和就地输出显示LED；DC/DC隔离电源和多路DC/DC电源为整板电路供电，SOC芯片及其最小系统作为处理器接收来接收/发送光模块和隔离DI/DO、通讯等外部输入，综合处理后将控制命令转换为光口和IO、隔离SPI的对外输出；接收/发送光模块接收来自功率模块的光信号信息转换为电信号输入SOC芯片，同时可将SOC控制命令转换为光发送给功率模块；隔离DI/DO信号用来接收外部数字量输入，并将控制命令转换为DO输出；隔离SPI连接无线通讯模块，用来接收和发送与远端装置的串行通讯信息。
3.根据权利要求2所述的一种无线便携式高压功率模块测试装置，其特征在于，所述的SOC芯片内部有FPGA和ARM，配套最小系统。
4.根据权利要求2所述的一种无线便携式高压功率模块测试装置，其特征在于，所述的电池采用高能量密度的锂电池，能相对减小体积及重量，电池中包括通用的电池充放电电路，电池输出为非稳压的24VDC，为单元侧高压功率模块测试装置供电。
5.根据权利要求1所述的一种无线便携式高压功率模块测试装置，其特征在于，所述的远端装置包括无线通讯模块和上位机处理界面，考虑到便携性，远端装置采用移动笔记本电脑+手机大小的无线通讯模块。
6.根据权利要求1所述的一种无线便携式高压功率模块测试装置，其特征在于，所述的单元侧装置的外壳上设有提手和背带，可手提及肩背。
7.根据权利要求1所述的一种无线便携式高压功率模块测试装置，其特征在于，所述的单元侧装置的外壳前面板设有充电成功、充电低压及充电工作指示灯，同时有低压侧的电池充电接口、控制开关和天线接口；在单元测试装置后面板上有连接功率模块的高压输出接口和光通讯接口。
8.权利要求1所述的一种无线便携式高压功率模块测试装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将单元侧装置与功率模块连接，只需连接为功率单元高压电容充电的高压供电线及通讯光纤；
2)单元侧装置连接好后工人可以下阀塔，在塔下查看远端装置的上位机界面，待单元充电到设定电压时，开始对功率单元进行对应测试。
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