CN202217037U - 一种断路器测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种断路器测试装置，它包括市电输入、交流变频恒流电源和被测断路器，所述市电输入与所述交流变频恒流电源的输入端相电连，所述所述交流变频恒流电源的输出端与所述被测断路器相电连。本实用新型采用软件 DDS 技术，可输出任意频率，满足相应测试需要的频率（ 40Hz ～ 70Hz,300Hz ～ 800Hz ）且频率的稳定度可达 0.1% ；采用软件电流 PI 调节器和 PWM 单开关周波电流控制算法，可动态改变 PI 调节器相关系数，较好地满足断路器动态性能测试要求，稳流精度大幅提高可达 0.5% ；采用模块化设计，体积较小，效率可达 90% 以上；可靠性和维护成本相对调压器有明显的优势。

Description

一种断路器测试装置

技术领域

本实用新型涉及交流变频恒流电源在断路器老化温升性能测试和瞬动脱扣性能测试中的应用。不仅提升了断路器测试平台的技术指标，同时也提高了测试效率，并降低了长期运行的试验成本。

背景技术

依据国家标准《GB17701_1999：设备用断路器》和《GB10963.2_2003家用及类似场所用过电流保护断路器》，对断路器产品需要进行温升、寿命、约定脱扣、约定不脱扣、瞬动等项目的测试。目前广泛使用的测试方法是采用固定频率市电输入，后接调压器的方式实现，但无论是手动调压器还是电动调压器都存在以下主要缺陷：

1、测试频率变换不方便，即无法模拟电网频率的波动，也无法适应多国电网标准及军用中高频电力标准；

2、测试电流的控制精度较低。调压器是通过移动碳刷来改变输出电压，并配合试品阻抗来控制输出电流。因碳刷存在机械偏差、机械调整响应速度太慢、系统阻抗会因碳刷磨损变化、试品阻抗也会随温度变化等因素影响，一般稳流精度很难达到5%以下；

3、常用的调压器方式，因有频繁的机械操作，其易耗件的维护成本也很高；

4、频繁运动的碳刷会极易形成接触电弧，在电源进线端极易形成低频传导干扰，会导致连接在同一电源上的其他设备仪器受干扰；

5、稳流速度太慢，难以完成对试品瞬动测试的要求，一般试品在额定电流10倍左右的测试电流下，脱扣的时间大约为10ms以内，调压器是不可能在10ms左右时间将输出电流从0A上升到测试电流值，只能通过多次逼近去实现，而试品对连续大电流瞬动测试是不允许的，所以每逼近一次，要等待试品有足够的冷却时间，导致测试效率大打折扣。

发明内容

为解决上述测试方案存在的问题，本实用新型提供了一种断路器测试系统，提高断路器测试系统能力、效率和试品品质，实现了高精度、快速的断路器测试。

本实用新型的技术方案是一种断路器测试装置，它包括市电输入、交流变频恒流电源和被测断路器，所述市电输入与所述交流变频恒流电源的输入端相电连，所述所述交流变频恒流电源的输出端与所述被测断路器相电连。

优选地，所述交流变频恒流电源依次包括整流单元、逆变电源、LC滤波单元、输出隔离变压器及将各单元相连接的连线，所述输出隔离变压器的输出端上连接有电流传感器。

优选地，所述整流单元与逆变单元之间设置有电容。

优选地，所述输出隔离变压器的输出端上设置有输出接触器。

优选地，所述交流变频恒流电源还包括一用于控制其的CPU控制运算装置。

本实用新型是设计PWM逆变电源和电流控制算法用于断路器测试，是一种新型的断路器稳流稳频专用测试电源。其特点如下：

1、采用软件DDS技术，可输出任意频率，满足相应测试需要的频率（40 Hz～70 Hz,300 Hz～800 Hz）且频率的稳定度可达0.1%；

2、采用软件电流PI调节器和PWM单开关周波电流控制算法，可动态改变PI调节器相关系数，较好地满足断路器动态性能测试要求，稳流精度大幅提高可达0.5%；

3、采用模块化设计，体积较小，效率可达90%以上；

4、可靠性和维护成本相对调压器有明显的优势。

附图说明

附图1为传统的断路器测试系统。

附图2为本实用新型中的断路器测试系统。

附图3为本实用新型中交流变频恒流电源的结构图。

附图4为本实用新型中控制电路结构图。

附图5为本实用新型中软件控制流程图。

附图6为本实用新型中250A电流输出波形图。

附图7为本实用新型中250A电流输出波形展开图。

附图8为本实用新型中410A电流试品脱扣波形图。  

具体实施方式

下面结合附图1-8之一对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围作出更为清楚明确的界定。

如附图1所示，传统的测试系统结构比较简单，采用调压器+升流变流器方式，输出固定频率，频率精度受电网限制，稳流精度不太理想很难达到低于5%。

本实施例中，如下图2所示，该断路器测试装置，它包括市电输入、交流变频恒流电源和被测断路器。所述市电输入与所述交流变频恒流电源的输入端相电连，所述所述交流变频恒流电源的输出端与所述被测断路器相电连。本实用新型的测试系统采用交流变频恒流电源替代传统的调压器+升流变流器，输出频率可按产品要求选择，频率精度不受电网限制可达0.1%Hz，稳流精度可达到不低于0.5%。

电网频率为50Hz时，传统的测试系统只能测试50Hz的产品，而无法完成对其他频率的产品测试。而本实用新型的产品由于输出频率不受限制，因此也可以对不同频率的产品（诸如50Hz、60Hz和400Hz的产品）进行测试。

如附图3所示，交流变频横流电源依次包括整流单元、逆变电源、LC滤波单元、输出隔离变压器及将各单元相连接的连线，所述输出隔离变压器的输出端上连接有电流传感器。所述整流单元与逆变单元之间设置有电容，可以将直流电更加稳定，使得直流信号更加清晰。所述输出隔离变压器的输出端上设置有输出接触器，输出接触器可以控制输出电流，防止输出电流过大对断路器造成损害。

市电输入后，打开开关，市电通过整流单元输出直流电，直流电通过逆变单元逆变成交流电，交流电通过LC滤波单元输出纯净的交流电，交流电的电压通过输出隔离变压器后转换成适合测试断路器的高精度逆变恒流电流，电流传感器检测输出的电流，通过对输出电流的监测来调节该电源各个工作单元。

如附图4所示，CPU控制单元的系统结构图，通过对整流单元和输出电流进行检测，调制逆变器以将输出电流调节到合适的范围内。

这其中，电流检测过程中运用到DDS技术，DDS是一种全数字化的频率合成器，由相位累加器、波形ROM、D/A转换器和低通滤波器构成。时钟频率给定后，输出信号的频率取决于频率控制字，频率分辨率取决于累加器位数，相位分辨率取决于ROM的地址线位数，幅度量化噪声取决于ROM的数据位字长和D/A转换器位数。

逆变单元采用PWM技术，脉冲宽度调制（PWM）是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。PWM信号仍然是数字的，因为在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有(ON)，要么完全无(OFF)。电压或电流源是以一种通(ON)或断(OFF)的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。通的时候即是直流供电被加到负载上的时候，断的时候即是供电被断开的时候。只要带宽足够，任何模拟值都可以使用PWM进行编码。

该交流变频恒流电源还包括一用于控制其的CPU控制运算装置。如附图5所示为，该断路器测试用的交流变频恒流电源的软件控制流程图。开机后，通过约定滞环电流与探测到的输出电流进行PI运算，通过计算结果来调节逆变器。

另外，由于结构较紧凑，因此可以采用结构模块化设计。

图6是250A电流输出波形，图7是图6电流输出波形展开图，可以看出输出电流从0～250A是在半个周波完成。图8是410A电流试品脱扣波形图，记录脱扣时间为62.5ms。

本实用新型是设计PWM逆变电源和电流控制算法用于断路器测试，是一种新型的断路器稳流稳频专用测试电源。其特点如下：

1、采用软件DDS技术，可输出任意频率，满足相应测试需要的频率（40 Hz～70 Hz,300 Hz～800 Hz）且频率的稳定度可达0.1%；

2、采用软件电流PI调节器和PWM单开关周波电流控制算法，可动态改变PI调节器相关系数，较好地满足断路器动态性能测试要求，稳流精度大幅提高可达0.5%；

3、采用模块化设计，体积较小，效率可达90%以上；

4、可靠性和维护成本相对调压器有明显的优势。

以上对本实用新型的特定实施例结合图示进行了说明，但本实用新型的保护内容不仅仅限定于以上实施例，在本实用新型的所属技术领域中，只要掌握通常知识，就可以在其技术要旨范围内，进行多种多样的变更。

Claims (5)

1.一种断路器测试装置，其特征在于：它包括市电输入、交流变频恒流电源和被测断路器，所述市电输入与所述交流变频恒流电源的输入端相电连，所述交流变频恒流电源的输出端与所述被测断路器相电连。

2.根据权利要求1所述的断路器测试装置，其特征在于：所述交流变频恒流电源依次包括整流单元、逆变电源、LC滤波单元、输出隔离变压器及将各单元相连接的连线，所述输出隔离变压器的输出端上连接有电流传感器。

3.根据权利要求2所述的断路器测试装置，其特征在于：所述整流单元与逆变单元之间设置有电容。

4.根据权利要求2所述的断路器测试装置，其特征在于：所述输出隔离变压器的输出端上设置有输出接触器。

5.根据权利要求2所述的断路器测试装置，其特征在于：所述交流变频恒流电源还包括一用于控制其的CPU控制运算装置。

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