CN115684753A - 用于变频器中软启动模块的测试电路和方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种变频器中的软启动模块的测试电路和测试方法。根据本公开的实施例，测试电路包括：串联连接的电阻和接触器；和电流检测设备，用于检测流过所述电阻的电流，其中所述串联连接的电阻和接触器在测试时通过变频器的母线端子连接在变频器的两条直流母线之间。测试方法包括：将变频器断电，同时吸合测试电路中的接触器；测量流过测试电路中的电阻的电流；以及基于所述电流与参考值的比较，确定所述软启动模块是否异常。

Description

用于变频器中软启动模块的测试电路和方法

技术领域

本公开一般地涉及电力电子技术，更具体地，涉及一种用于变频器中软启动模块的测试电路和方法。

背景技术

变频器在整机装配后，电路板上的电路以及器件级的功能、板间连接和装配可靠性都无法保证。

通常情况，元器件的功能、组装以及焊接可靠性会在板级进行测试，但是对于多个板卡组装之后的连接可靠性以及多个链路的组合功能却无法验证。很多情况下都是直接进行整机功能的测试和验证，然而这无法全面覆盖整机的全部硬件性能，而且很可能在没有验证的情况下直接进行上电功能测试会导致有缺陷的机器运行而直接损毁。

如何在变频器整机装配后利用简单的工装，在有限的测试条件下，对产线上大批量的变频器进行快速可靠的测试是个难题。

发明内容

有鉴于此，本公开的目的至少部分地针对变频器中的软启动模块提供一种测试电路和方法，以至少部分地抑制或解决上述问题。

根据本公开的第一方面，提供了一种变频器中软启动模块的测试电路，包括：串联连接的电阻和接触器；和电流检测设备，用于检测流过所述电阻的电流，其中，所述串联连接的电阻和接触器在测试时通过变频器的母线端子连接在变频器的两条直流母线之间。

根据本公开的实施例，测试电路还包括：上位机，用于根据所存储的测试程序发送控制指令，以及接收信息并处理；以及主控板，用于接收所述上位机的控制指令，并根据所述控制指令控制所述变频器的供电、断电和所述接触器的吸合。

根据本公开的实施例，测试电路还包括：数据采集卡，用于采集所述电流检测设备检测到的电流的值，并发送给所述上位机以处理。

根据本公开的实施例，在所述测试电路中，所述电流检测设备通过感应的方式检测流过所述电阻的电流。

根据本公开的另一方面，提供了一种变频器中软启动模块的测试方法，使用根据本公开第一方面的测试电路，包括：将所述变频器断电，同时吸合所述测试电路中的接触器；电流检测设备测量流过所述测试电路中的电阻的电流；以及基于所述电流与参考值的比较，确定所述软启动模块是否异常。

根据本公开的实施例，所述电流检测设备测量流过测试电路中的电阻的电流包括：所述电流检测设备通过感应的方式测量流过所述电阻的电流。

根据本公开的实施例，在所述测试方法中，基于所述电流与参考值的比较，确定所述软启动模块是否异常包括：当所述电流小于参考值时，确定软启动模块异常。

根据本公开的实施例，在将所述变频器断电之前，所述测试方法还包括：向所述变频器供电，并等待软启动过程结束。

根据本公开实施例的测试电路，可以在变频器已经装配好后，利用变频器内部的滤波电容作为辅助电路，使用变频器的外接端子以及外接的接触器和电阻，测量变频器内部的滤波电容的放电电流，通过比较该电流与参考值的大小判断变频器内部的软启动模块是否异常。软启动模块是否异常可以反映相关电路板之间的连接(例如，变频器内控制电路板与软启动模块中接触器的连接)是否可靠稳定，于是可以实现在变频器出厂前对板间连接和装配的可靠性进行测试，进而完善对产线上已经装配好的变频器的测试。

根据本公开提出的测试电路需要的元器件少，成本低，操作简单，只需要根据变频器的不同设置不同的参考值就可以适配各种变频器。

附图说明

通过以下参照附图对本公开实施例的描述，本公开的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示出了传统的变频器的示意图；

图2示出了根据本公开实施例的软启动模块的测试电路200的框图；

图3示出了根据本公开实施例的测试方法300的流程图；以及

图4示出了根据本公开另一实施例的测试电路的示意图。

贯穿附图，相同或相似的附图标记表示相同或相似的部件。

具体实施方式

以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。

在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。这里使用的词语“一”、“一个(种)”和“该”等也应包括“多个”、“多种”的意思，除非上下文另外明确指出。此外，在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。

在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。

附图中示出了一些方框图和/或流程图。应理解，方框图和/或流程图中的一些方框或其组合可以由计算机程序指令来实现。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，从而这些指令在由该处理器执行时可以创建用于实现这些方框图和/或流程图中所说明的功能/操作的装置。

变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。

图1示出了传统的变频器的示意图。如图1所示，变频器100通常包括：整流电路110，配置为将交流电转换为直流电；滤波电路120，配置为对直流电进行滤波；以及逆变器130，包括三相支路，用于将直流电转换为交流电，以便驱动电动机。

整流电路110例如可以使用二极管桥式整流电路，用于把交流电转换为直流电。

在整流电路整流后的直流电中，通常含有波动。此外，逆变器产生的交流电也会使直流电发生波动。为了抑制波动，采用滤波电路120。滤波电路120通常采用电感或电容来吸收波动的电压/电流。这里，用滤波电容作为滤波电路120的示例。

逆变器130用于将直流电转换为所要求频率的交流电。例如，对于三相交流电，通常可以采用6个开关器件，分别布置在三相支路上，通过开关器件的导通、关断可以得到三相交流输出。而绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)由于其驱动功率小且饱和压降低，通常被应用于变频器中。图1示出了由6个IGBT组成的U、V、W三相支路的逆变器。

变频器根据开关器件(例如IGBT)的通/断来调整输出电源的电压和频率，以根据电动机的实际需求来向其提供所需的电源电压，从而达到节能、调速的目的。变频器通常还内置有软启动模块，软启动模块用于使滤波电路的电压从零慢慢提升到额定电压，避免变频器突然上电启动造成的浪涌电流对滤波电路、逆变器乃至整流电路的冲击。如图1所示，软启动模块140与滤波电路120串联连接在变频器的直流母线之间，并包括并联连接的软启动电阻1402和内部接触器1401，其工作原理是，当变频器上电启动时，内部接触器1401处于断开状态，整流电路110输出的电流流经软启动电阻1402对滤波电路120(例如滤波电容)进行充电，此时软启动电阻1402作用为限流。当滤波电容的电压达到或者接近直流母线的正常工作电压时，控制电路1403(也即变频器的控制部分，例如可以是单片机)将驱动内部接触器1401吸合，此时内部接触器1401旁路掉软启动电阻1402，使得滤波电容直接连接在两条直流母线之间，于是，其电压稳定在变频器的母线电压。这是变频器的软启动过程。变频器在出厂前都需要经过测试，部分元器件的功能、组装以及焊接可靠性会在电路板的级别上进行测试。然而，对于多个电路板组装后的连接可靠性，目前的技术只能通过整机的基本功能测试来完成，并不能全面覆盖，例如，控制电路1403与内部接触器1401的连接是否稳定可靠就无法通过整机的基本功能测试来进行测试。此外，现有技术也缺乏对软启动模块的状态的测试能力，这有可能引发严重的故障。例如，在软启动过程中，流经软启动电阻1402的电流会使温度上升，如果温度上升过高或者内部接触器在短时间内反复吸合，都有可能会导致软启动电阻受损或烧毁，给变频器带来安全隐患。又例如，控制电路1403的故障会使得内部接触器1401在软启动过程结束后无法进入吸合状态，由此整流电路110的输出电流持续地流经软启动电阻1402，也可能会导致软启动电阻受损或烧毁。又例如，如果内部接触器由于故障而始终保持吸合状态，则在变频器断电重启时，由于内部接触器吸合而使得软启动电阻被旁路，软启动过程中的巨大电流将损坏前端的整流电路和后端的滤波电容。

有鉴于此，本申请提出了一种测试电路，能够在变频器已经装配好后，利用变频器的外接端子实现对变频器内的软启动模块等链路连接可靠性和稳定性的测试。

图2示出了根据本公开实施例的软启动模块的测试电路200的框图。

如图2所示，用于软启动模块的测试电路200包括：串联的电阻210和外部接触器220，通过变频器的母线端子，连接在变频器的两条直流母线(正负极)之间。其中，变频器的母线端子输出直流电压。测试电路200还包括电流检测设备230，其可以通过与电阻210和外部接触器220串联来检测流过电阻210的电流，也可以通过感应的方式检测流过电阻210的电流。图3示出了根据本公开实施例的测试方法300的流程图。下面结合图2和图3来描述根据本公开实施例的测试电路的操作。

测试前，在步骤305，将变频器上电启动，此时，软启动过程开始，软启动模块工作，内部接触器1401处于断开状态，整流电路110输出的电流流经软启动电阻1402对滤波电路120进行充电，当滤波电路120的滤波电容的电压达到或者接近直流母线的正常工作电压时，控制电路1403驱动内部接触器1401吸合，软启动过程结束。

接下来，进入测试过程。在步骤S310中，将变频器断电，同时迅速使测试电路200中的外部接触器220吸合，这时变频器内部的滤波电容与通过变频器的母线端子连接的测试电路200形成电流回路，于是滤波电容通过外接电阻210进行放电。通过图2中的电流检测设备230测量流过电阻210的电流。作为示例，电流检测设备230可以是电流检测器。

如果软启动模块正常工作，则此时通过外接电阻210对滤波电容进行放电。假定软启动过程结束后，滤波电容上的电压值(即，变频器的母线电压)稳定为U，外接电阻的阻值为R，如果软启动模块正常工作，电流将只流经外部电阻210而不会流经内部软启动电阻1402，于是回路中的电流值I＝U/R。测试前U、R均为已知，所以可以将电流I＝U/R作为参考值。

在步骤S320中，将电流检测设备230实际测量到的电流与该参考值进行比较，基于比较结果确定软启动模块是否异常。考虑到实际情况，可以设定一阈值，如果参考值与实际测量到的电流之差超过阈值(即，二者相差超过一定程度)，则确定软启动模块异常。

例如，控制电路1403与软启动模块的连接故障，则控制电路1403无法驱动内部接触器1401吸合，此时电流还将流经软启动模块的软启动电阻1402，假设其阻值为R_内，则实际测量到的电流I_实际＝U/(R+R_内)，将小于参考值I＝U/R，如果小到一定程度(例如，实际测量到的电流与参考值之差超过了阈值)，则可以确定软启动模块异常。也就是说，通过比较实际测量到的电流值与参考值，可以确定软启动是否异常，也就可以测试出变频器中与软启动模块相关的电路板的连接是否稳定可靠。

换言之，在变频器的软启动过程结束之后，通过对变频器断电并测量滤波电容的放电电流可以测试软启动模块是否正常工作。

图4示出了根据本公开另一实施例的测试电路的示意图。

如图4所示，测试电路400包括：上位机410、主控板420、电流检测设备430、外接电阻440和接触器450。其中，外接电阻440和接触器450串联，并连接在变频器的正负母线端子之间。主控板420连接在变频器的电源端子上。

上位机410可以例如是计算机、处理器，预先存储有用于测试软启动模块的自动化测试程序，根据自动化测试程序实现对软启动模块测试的整体控制，包括向主控板420发送控制指令，以及接收并处理相关信息以确定软启动模块是否异常。

主控板420用于在上位机410的控制下控制变频器的供电、断电以及接触器450的吸合。主控板420可以例如是可编程逻辑控制器(PLC)。

电流检测设备430用于检测流过外接电阻440的电流。在图4中，电流检测设备430采用感应的方式进行电流的检测。

通常，上位机410首先根据预先存储的自动化测试程序发送上电指令给主控板420，主控板420根据上电指令控制变频器的供电。在变频器的软启动过程结束之后，上位机410向主控板420发送断电指令，主控板420根据断电指令对变频器断电。与此同时，主控板420指示接触器450吸合。电流检测设备430测量流过连接在变频器的两条直流母线之间的外接电阻440的电流。

图4还示出了测试电路还可包括数据采集卡460，用于采集电流检测设备430检测到的电流的值，并发送给上位机410以处理。例如，上位机410将检测到电流的值与参考值进行比较，并根据比较结果确定软启动模块是否异常。

根据本公开实施例的测试电路，可以在变频器已经装配好后，利用变频器内部的滤波电容作为辅助电路，使用变频器的外接端子以及外部接触器和外接电阻，利用电流检测设备就可以在变频器装配好的情况下判断出变频器内部软启动模块是否异常。测试电路需要的元器件少，成本低，而且操作简单，可以适配各种变频器，根据变频器的不同设置不同的参考值即可。

本领域技术人员可以理解，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合或/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本公开中。特别地，在不脱离本公开精神和教导的情况下，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和/或结合均落入本公开的范围。

尽管已经参照本公开的特定示例性实施例示出并描述了本公开，但是本领域技术人员应该理解，在不背离所附权利要求及其等同物限定的本公开的精神和范围的情况下，可以对本公开进行形式和细节上的多种改变。因此，本公开的范围不应该限于上述实施例，而是应该不仅由所附权利要求来进行确定，还由所附权利要求的等同物来进行限定。

Claims (8)

1.一种用于变频器中软启动模块的测试电路，包括：

串联连接的电阻和接触器；和

电流检测设备，用于检测流过所述电阻的电流；

其中，所述串联连接的电阻和接触器在测试时通过变频器的母线端子连接在变频器的两条直流母线之间。

2.根据权利要求1所述的测试电路，还包括：

上位机，用于根据所存储的测试程序发送控制指令，以及接收信息并处理；以及

主控板，用于接收所述上位机的控制指令，并根据所述控制指令控制所述变频器的供电、断电和所述接触器的吸合。

3.根据权利要求2所述的测试电路，还包括：

数据采集卡，用于采集所述电流检测设备检测到的电流的值，并发送给所述上位机以处理。

4.根据所述权利要求1所述的测试电路，其中，所述电流检测设备通过感应的方式检测流过所述电阻的电流。

5.一种用于变频器中软启动模块的测试方法，使用根据权利要求1～4之一所述的测试电路，包括：

将变频器断电，同时吸合所述测试电路中的接触器；

所述电流检测设备测量流过所述测试电路中的电阻的电流；以及

基于所述电流与参考值的比较，确定所述软启动模块是否异常。

6.根据权利要求5所述的测试方法，其中，所述电流检测设备测量流过测试电路中的电阻的电流包括：

所述电流检测设备通过感应的方式测量流过所述电阻的电流。

7.根据权利要求5所述的测试方法，其中，基于所述电流与参考值的比较，确定所述软启动模块是否异常包括：

当所述电流小于参考值时，确定软启动模块异常。

8.根据权利要求5所述的测试方法，其中，在将所述变频器断电之前，还包括：

向变频器供电，并等待软启动过程结束。

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