CN203658493U - 一种风力发电机组变流器igbt驱动板的测试系统 - Google Patents

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贾红福
田锋
岳健
刘维红
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Abstract

本实用新型是有关于一种风力发电机组变流器IGBT驱动板的测试系统,包括通过光纤与IGBT驱动板通信连接的光纤控制板;通过电缆与IGBT驱动板连接、并通过光纤与光纤控制板通信连接的光纤接收板;以及安装在IGBT驱动板上,指示驱动信号状态的驱动信号板。本实用新型的驱动板通过光纤与检测仪连接,不需要使用示波器便可直接检测出故障回路,直接锁定驱动板损坏电子元器件位置,不仅防止维修测试工程师发生触电危险,而且解决了通信信号不匹配的问题。

Description

一种风力发电机组变流器IGBT驱动板的测试系统
技术领域
本实用新型涉及风力发电机组零部件测试领域,特别是涉及一种风力发电机组变流器IGBT驱动板的测试系统。
背景技术
近年来风电行业的迅猛发展导致风电行业的装机量不断增加,装机量增加的同时也导致备件消耗加剧,风电发电设备变流器中的核心部件IGBT驱动板消耗也直线上升。因驱动板的功能是直接驱动IGBT,所以驱动板的电气构造为高压(1000V以上)与低压(24V以下)隔离设计,驱动板高压功能存在触电危险,维修困难较大。
传统的维修检测方式是将维修好的驱动板直接挂机运行测试,因变流器属于高压电器,没有修复成功的驱动板可能给变流系统造成二次损坏。
现有的技术是将驱动板的所有测试信号点使用导线焊接出来,使用常规仪器:函数信号发生器、示波器、万用表进行信号给定与测量,查找驱动板失效回路位置并维修驱动板。
上述现有的检测方式存在以下缺陷:采用传统测试方法进行维修与测试焊接后的导线焊点容易断裂;IGBT的驱动板采用高压取电技术(1000V以上),若导线绝缘没有做好容易出现触电危险,维修起来危险性较大;驱动板信号接口多:上下桥臂驱动信号、触发信号、采样信号等测试起来相对繁琐;同时驱动板通信接口采用光纤接口,一般电信号接口测试仪无法使用(信号不匹配);上下桥臂驱动信号不供地,泰克3000系列示波器无法使用。以上种种原因导致维修难度增加,维修成本升高。
由此可见,上述现有的风力发电机组变流器IGBT驱动板的测试系统在结构与使用上,仍存在有不便与缺陷,亟待加以进一步改进。如何能创设一种与IGBT驱动板接口匹配、维修测试简单、安全可靠的新的风力发电机组变流器IGBT驱动板的测试系统,成为当前业界极需改进的目标。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种风力发电机组变流器IGBT驱动板的测试系统,使测试系统与驱动板接口匹配,操作简单、安全可靠且维修测试成本低,从而克服现有的测试仪与驱动板信号不匹配、焊接测试焊点易断裂、容易造成高压触电危险的不足。
为解决上述技术问题,本实用新型提供一种风力发电机组变流器IGBT驱动板的测试系统,包括:通过光纤与IGBT驱动板通信连接的光纤控制板;通过电缆与IGBT驱动板连接、并通过光纤与光纤控制板通信连接的光纤接收板;以及安装在IGBT驱动板上,指示驱动信号状态的驱动信号板。
作为一种改进,所述的光纤控制板设有温度触发信号给定电路、电流触发信号给定电路及上下桥臂驱动信号给定电路,所述的光纤接收板设有温度触发信号接收电路及电流触发信号接收电路。
所述的电流触发信号给定电路包括与非门U6B以及并接于与非门U6B输入端的电流触发键K5、连接于与非门U6B输出端的芯片U8,且芯片U8设有发光二极管;所述的温度触发信号给定电路包括与非门U6A以及并接于与非门U6A输入端的温度触发键K4、连接于与非门U6A输出端的芯片U7,且芯片U7设有发光二极管;所述的电流触发信号接收电路包括接收来自电流触发信号给定电路信号的芯片U3,以及串接于芯片U3输出端的NPN三极管Q3、PNP三极管Q1和电阻R12;所述的温度触发信号接收电路包括接收来自温度触发信号给定电路信号的芯片U4,以及串接于芯片U4输出端的NPN三极管Q4、PNP三极管Q2和电阻R13;所述的上下桥臂驱动信号给定电路包括触发键K1、内置定时电路并在触发键K1接通时输出PWM脉冲信号的芯片U1、通过二极管D5接收芯片U1输出信号的与非门U3A、连接于与非门U3A输出端的芯片U10、通过二极管D6接收芯片U1输出信号的与非门U3B以及连接于与非门U3B输出端的芯片U5,所述芯片U10、U5均设有发光二极管。
所述的与非门U6A、U6B、U3A、U3B采用SN75451型号。
所述的芯片U5、U7、U8、U10采用HFBR-1528TX,所述芯片U3、U4采用HFBR-2528RX。
所述的光纤控制板的输入电压为8V<Vpower<24V。
所述的光纤接收板与IGBT驱动板之间通过两组26pin的扁平电缆及一组10pin的扁平电缆进行连接。
所述的两组26pin的扁平电缆用于将光纤控制板发送到光纤接收板的触发信号传输到IGBT驱动板,同时将IGBT驱动板的电源信号传递给光纤接收板,所述的一组10pin的扁平电缆用于传输IGBT驱动板反馈的故障信号至光纤接收板。
所述的光纤接收板设有指示灯,所述的指示灯包括电源信号指示灯、故障接收指示灯、故障显示指示灯及使用指示灯。
采用这样的设计后,本实用新型至少具有以下优点:
1、本实用新型将所有驱动信号集成到测试仪中,解决了使用导线引出测试信号容易使电缆断裂的缺点。
2、采用光纤隔离技术,不仅防止维修测试工程师发生触电危险,而且解决了通信信号不匹配的问题。
3、所有信号采用LED接口显示,从而规避使用泰克3000系列示波器,维修检测成本较低,尤其适合微小型维修企业采用。
4、驱动板通过光纤与检测仪连接,不需要使用示波器便可直接检测出故障回路,直接锁定驱动板损坏电子元器件位置。
附图说明
上述仅是本实用新型技术方案的概述,为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段,以下结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
图1是本实用新型一种风力发电机组变流器IGBT驱动板的测试系统的结构示意图。
图2是本实用新型的电流触发信号给定电路图。
图3是本实用新型的温度触发信号给定电路图。
图4是本实用新型的电流触发信号接收电路图。
图5是本实用新型的温度触发信号接收电路图。
图6是本实用新型的上下桥臂驱动信号给定电路图。
具体实施方式
参照图1所示,本实用新型提供一种风力发电机组变流器IGBT驱动板的测试系统,包括:通过光纤与IGBT驱动板通信连接的光纤控制板;通过电缆与IGBT驱动板连接、并通过光纤与光纤控制板通信连接的光纤接收板;以及安装在IGBT驱动板上,指示驱动信号状态的驱动信号板。
光纤控制板通过4根光纤分别与光纤接收板及IBGT驱动板通信连接,其中,控制电流触发及温度触发的光纤与光纤接收板连接,控制上桥臂驱动与下桥臂驱动的光纤与IGBT驱动板连接。光纤控制板的输入电压为8V<Vpower<24V,并采用了光纤与IGBT驱动板通信,因此可防止检测人员高压触电。
较佳的,光纤控制板还连接有电源适配器,电源适配器与220V/AC交流电直接相连,并通过电缆将转换后的12V/DC直流电供给光纤控制板。
光纤接收板设有显示信号的指示灯,包括电源信号指示灯、故障接收指示灯、故障显示指示灯及使用指示灯。电源信号指示灯指示驱动板±15V电源信号,故障显示指示灯包括温度故障指示灯、电流故障指示灯及电源故障指示灯,光纤接收板与IGBT驱动板之间通过两组26pin的扁平电缆及一组10pin的扁平电缆进行连接,两组26pin的扁平电缆可将光纤控制板发送到光纤接收板的温度信号触发与电流信号触发信号传输到IGBT驱动板,同时IGBT驱动板将电源信号传递给光纤接收板,作为±15V电源信号检测,一组10pin的扁平电缆可将IGBT驱动板电流反馈故障信号、温度反馈故障信号及电源反馈故障信号传送给光纤接收板。驱动信号板插接在IGBT驱动板上,上面设有指示灯,指示驱动信号状态。
由于光纤控制板中温度触发信号给定与电流触发信号给定的产生及接收原理一致,下面主要以温度触发信号为例做进一步解释。
参照图2所示,电流触发信号给定电路主要由与非门U6B以及并接于U6B输入端的电流触发键K5、连接于U6B输出端的芯片U8组成。
参照图3所示,温度触发信号给定电路主要由与非门U6A以及并接于U6A输入端的温度触发键K4、连接于U6A输出端的芯片U7组成。当按下温度触发键K4,与非门U6A的一个输入脚——7脚由低电平(0V)变为高电平(5V),U6A的输出脚——5脚断路,由高电平变为低电平,电流经过电阻R11限流之后经过芯片U7,点亮芯片U7内部的发光二极管,触发光纤信号给出。
参照图4所示,电流触发信号接收电路主要由接收来自电流触发信号给定电路信号的芯片U3,以及串接于U3输出端的NPN三极管Q3、PNP三极管Q1和电阻R12组成。
参照图5所示,温度触发信号接收电路主要由接收来自温度触发信号给定电路信号的芯片U4,以及串接于U4输出端的NPN三极管Q4、PNP三极管Q2和电阻R13组成。当光纤接收板接收到温度触发信号给定电路发出的光纤信号时,温度触发信号接收电路的芯片U4的1脚由原来的高电平(5V)变为低电平(0V),导致Q2、Q4由导通状态变为截止状态,R13与Q2的集电极OVERTEMP_TRIP点由15V变为0V,即温度触发信号接收成功。
光纤控制板产生温度触发信号与电流触发信号后,通过光纤传送到光纤接收板,光纤接收板接收到触发信号后,通过26pin的扁平电缆传送到IGBT驱动板中。IGBT驱动板接收到触发信号后,在板内进行“或”运算,之后将温度触发信号与电流触发信号通过10pin扁平电缆传递给光纤接收板。若IGBT驱动板温度或电流故障时,则光纤接收板接收的信号为低电平0V,反之光纤接收板接收的信号为高电平15V为正常。光纤接收板检测到温度与电流信号后通过LED显示出是否故障的状态值,通过以上流程完成驱动板对温度触发故障与电流触发故障的检测。
参照图6所示,光纤控制板中的上下桥臂驱动信号给定电路,包括触发键K1、内置定时电路并在触发键K1接通时输出PWM脉冲信号的芯片U1、通过二极管D5接收芯片U1输出信号的与非门U3A、连接于与非门U3A输出端的芯片U10、通过二极管D6接收芯片U1输出信号的与非门U3B以及连接于与非门U3B输出端的芯片U5,所述芯片U10、U5均设有发光二极管。当按下K1键时启动定时电路555,U1的3脚输出PWM脉冲信号,PWM信号经过二极管D5、D6给定到与非门U3B的2脚与U3A的7脚后,驱动芯片U5、U10的发光二极管发光,产生上下桥臂驱动信号,完成上下桥臂驱动信号给定。
光纤控制板通过PWM发生电路产生上下桥臂驱动信号,上下桥臂驱动信号通过光纤接口传送到IGBT驱动板,IGBT驱动板接收到上下桥臂驱动信号后通过驱动信号板显示上下桥臂驱动信号是否正常,从而完成上下桥臂驱动信号检测。
在IGBT驱动板的IGBT门级驱动插针上安装驱动信号板,当光纤控制板发出上桥臂驱动信号时,若IGBT驱动板上桥臂电路正常,则安装在IGBT门级驱动插针上的驱动信号板的上桥臂LED会点亮,若驱动信号已经给出但上桥臂LED呈现出熄灭状态,则IGBT驱动板上桥臂驱动电路故障,反之可以推出IGBT驱动板下桥臂检测方法。
本实施例中,所述的与非门U6A、U6B、U3A、U3B优选为SN75451,芯片U1、U3、U4、U5、U7、U8、U10优选为光耦芯片,所述芯片U5、U7、U8、U10优选为HFBR-1528TX,所述芯片U3、U4优选为HFBR-2528RX。
以上所述,仅是本实用新型的较佳实施例而已,并非对本实用新型作任何形式上的限制,本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰,均落在本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种风力发电机组变流器IGBT驱动板的测试系统,其特征在于包括:通过光纤与IGBT驱动板通信连接的光纤控制板;通过电缆与IGBT驱动板连接、并通过光纤与光纤控制板通信连接的光纤接收板;以及安装在IGBT驱动板上,指示驱动信号状态的驱动信号板。
2.根据权利要求1所述的一种风力发电机组变流器IGBT驱动板的测试系统,其特征在于:所述的光纤控制板设有温度触发信号给定电路、电流触发信号给定电路及上下桥臂驱动信号给定电路,所述的光纤接收板设有温度触发信号接收电路及电流触发信号接收电路。
3.根据权利要求2所述的一种风力发电机组变流器IGBT驱动板的测试系统,其特征在于:
所述的电流触发信号给定电路包括与非门U6B以及并接于与非门U6B输入端的电流触发键K5、连接于与非门U6B输出端的芯片U8,且芯片U8设有发光二极管;
所述的温度触发信号给定电路包括与非门U6A以及并接于与非门U6A输入端的温度触发键K4、连接于与非门U6A输出端的芯片U7,且芯片U7设有发光二极管;
所述的电流触发信号接收电路包括接收来自电流触发信号给定电路信号的芯片U3,以及串接于芯片U3输出端的NPN三极管Q3、PNP三极管Q1和电阻R12;
所述的温度触发信号接收电路包括接收来自温度触发信号给定电路信号的芯片U4,以及串接于芯片U4输出端的NPN三极管Q4、PNP三极管Q2和电阻R13;
所述的上下桥臂驱动信号给定电路包括触发键K1、内置定时电路并在触发键K1接通时输出PWM脉冲信号的芯片U1、通过二极管D5接收芯片U1输出信号的与非门U3A、连接于与非门U3A输出端的芯片U10、通过二极管D6接收芯片U1输出信号的与非门U3B以及连接于与非门U3B输出端的芯片U5,所述芯片U10、U5均设有发光二极管。
4.根据权利要求3所述的一种风力发电机组变流器IGBT驱动板的测试系统,其特征在于:所述的与非门U6A、U6B、U3A、U3B采用SN75451型号。
5.根据权利要求3所述的一种风力发电机组变流器IGBT驱动板的测试系统,其特征在于:所述的芯片U5、U7、U8、U10采用HFBR-1528TX,所述芯片U3、U4采用HFBR-2528RX。
6.根据权利要求1所述的一种风力发电机组变流器IGBT驱动板的测试系统,其特征在于:所述的光纤控制板的输入电压为8V<Vpower<24V。
7.根据权利要求1所述的一种风力发电机组变流器IGBT驱动板的测试系统,其特征在于:所述的光纤接收板与IGBT驱动板之间通过两组26pin的扁平电缆及一组10pin的扁平电缆进行连接。
8.根据权利要求7所述的一种风力发电机组变流器IGBT驱动板的测试系统,其特征在于:所述的两组26pin的扁平电缆用于将光纤控制板发送到光纤接收板的触发信号传输到IGBT驱动板,同时将IGBT驱动板的电源信号传递给光纤接收板,所述的一组10pin的扁平电缆用于传输IGBT驱动板反馈的故障信号至光纤接收板。
9.根据权利要求1所述的一种风力发电机组变流器IGBT驱动板的测试系统,其特征在于:所述的光纤接收板设有指示灯,所述的指示灯包括电源信号指示灯、故障接收指示灯、故障显示指示灯及使用指示灯。
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