CN208255359U - 功率单元的可控测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种功率单元的可控测试装置，涉及柔性输电设备功率单元的可控测试装置领域。该装置包括控制器、充电电路、放电电路、电压采样电路及用于连接以上电路元器件的连接线路，控制器的输出端分别与充电电路、放电电路的输入端连接，充电电路的输出端连接功率单元电容器，放电电路输出端连接功率单元电容器，电压采样电路采样端分别连接功率单元电容器和功率单元AC端，电压采样电路输出端连接控制器，控制器与功率单元通信连接。本实用新型解决了传统测试装置部件分散、体积庞大、搬运困难、人员操作流程多、依赖人员判断等问题，具有较高的便携性、易操作性和测试准确性。
Description
技术领域
本实用新型涉及柔性输配电技术领域，更具体地，涉及一体化便携式、可控充电电流的一种功率单元的可控测试装置。
背景技术
随着柔性输配电技术的发展，柔性输配电站点不断增多，柔性输电设备中的功率单元数量少则数十个，多则数千个。功率单元测试通常采用调压器、升压变压器、高压整流桥作为高压源；采用控制器加计算机的方式，对功率单元进行控制，采用示波器对I EGT波形进行测试，通过旁路接触器串联大功率电阻对功率单元进行放电。
现场设备组装之前，或设备在检修时，众多功率单元需要测试，该测试过程需要测试人员逐步操作和确认。操作人员采用传统方式测试时，操作步骤的间隔时间较长，少则数秒，长则数分钟，因此存在工作量大，测试效率低，对测试人员的专业程度要求高，而且设备笨重、分散，不方便携带等问题。
实用新型内容
针对上述问题，本实用新型提供一种功率单元的可控测试装置，具有装置结构一体化、一键自动测试、充电电流可控等特点，以克服上述问题。
为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：
一种功率单元的可控测试装置，其特征在于：包括控制器、充电电路、放电电路、电压采样电路及用于连接以上电路元器件的连接线路，其中：
充电电路，用于根据控制器的充电测试命令对功率单元的电容器进行充电，且实时上报功率单元的充电状态信息；
电压采样电路，用于根据控制器的运行测试命令采集功率单元电容电压及AC端电压的模拟信号，且将其实时传送至控制器；
放电电路，用于根据控制器的放电测试命令对功率单元的电容器进行放电，且实时上报功率单元的放电状态信息；
控制器，用于根据所接收的充电状态信息检测功率单元充电过程的实时状态是否正常；根据所接收的功率单元电容电压及AC端电压的模拟信号检测功率单元运行过程的实时状态是否正常；根据所接收的放电状态信息检测功率单元放电过程的实时状态是否正常。
控制器的输出端分别与充电电路、放电电路的输入端连接，充电电路的输出端连接功率单元电容器，放电电路输出端连接功率单元电容器，电压采样电路采样端分别连接功率单元电容器和功率单元AC端，电压采样电路输出端连接控制器，控制器与功率单元通信连接。
优选地，所述充电电路包括充电电流控制电路，所述充电电流控制电路包括可控开关IC2、电容C1、变压器T1、MOS管Q2和整流电路，可控开关IC2的输入端与控制器连接，可控开关IC2的输出端分别连接MOS管Q2的栅极和源极，MOS管Q2的漏极连接变压器T1的初级线圈的一端，变压器T1的初级线圈的另一端与整流电路的输入端连接，整流电路的输出端的DC+和DC-分别连接功率单元的电容器的两端。
优选地，所述充电电路还包括其输入端连接整流电路的输出端的DC-，其输出端连接可控开关IC2的输出端的隔离电路，所述隔离电路用于隔离充电电路的输入侧与该输出侧。
优选地，所述放电电路包括可控开关I C1、MOS管Q1和电阻R17，可控开关IC1的输入端连接控制器，可控开关I C1的输出端分别连接MOS管Q1的栅极和源极，MOS管Q1的源极还连接放电电路输出端的DC-，MOS管Q1的漏极连接电阻R17的输入端，电阻R17输出端连接放电电路输出端的DC+。
优选地，所述电压采样电路至少包括信号隔离电路，所述信号隔离电路用于对所采集的电压信号进行缩小和隔离。
优选地，所述信号隔离电路包括光电耦合器，所述光电耦合器隔离电压采样电路的输入侧与输出侧。
优选地，所述连接线路包括RX线、TX线、DC线、AC线，控制器通过RX线与功率单元连接，以上报充电状态信息；控制器通过TX线与功率单元连接，以下发功率单元闭锁命令；充电电路输出端及放电电路输出端通过DC线连接功率单元电容器，电压采样电路的采样端通过AC线采集功率单元电压信号，通过DC线采集功率单元电容电压。
优选地，包括状态显示电路，所述状态显示电路的输入端与控制器连接，用于显示控制器对功率单元所检测的通信状态信息、运行状态信息、系统状态信息、充电状态信息、放电状态信息、取能电源信息、充电电源信息、市电输入信息。
优选地，所述控制器还设有LAN口，以通过LAN口与显示终端连接，将控制器对功率单元的检测信息显示于显示终端。
优选地，还包括与控制器连接的按键电路，所述按键电路包括并联连接的测试启动开关K1、充电开关K2、运行开关K3、复位开关K4、放电开关K5及急停开关K6，所述测试启动开关K1用于对功率单元充电、运行、放电的一键式测试的开闭；所述充电开关K2、运行开关K3、放电开关K5分别用于对功率单元充电、运行、放电的测试开闭；所述复位开关K4用于下次测试时对上次测试数据的清零复位；所述急停开关K6用于紧急情况对控制器电源的切断。
与现有技术相比，本实用新型技术方案的有益效果是：
传统的功率单元测试通常采用调压器、升压变压器、高压整流桥作为高压源，采用控制器加计算机的方式，对功率单元进行控制，采用示波器对I EGT波形进行测试，通过旁路接触器串联大功率电阻对功率单元进行放电。
本实用新型将功率单元的充电、运行、放电测试集成于一体，大幅度降低了传统的功率单元测试装置的重量和体积，方便携带；解决了传统测试装置部件分散、体积庞大、搬运困难、人员操作流程多、依赖人员判断等问题，具有较高的便携性、易操作性和测试准确性。
附图说明
图1为本实用新型装置的电气原理图；
图2为本实用新型装置的放电电路图；
图3为本实用新型装置的充电电路图；
图4为本实用新型装置的电压采样电路图；
图5为本实用新型装置的控制器结构功能图；
图6为本实用新型装置的状态显示电路图；
图7为本实用新型装置的按键电路图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
结合附图1-7，对于本实用新型专利的具体实施方式作进一步的详细说明。本实用新型专利属于电力电子应用范畴，应用于柔性输电功率单元的测试。解决了传统测试装置部件分散、体积庞大、搬运困难、人员操作流程多、依赖人员判断等问题，具有较高的便携性、易操作性和测试准确性。
本实用新型的技术方案如下：
一种功率单元的可控测试装置，其特征在于：包括控制器、充电电路、放电电路、电压采样电路及用于连接以上电路元器件的连接线路，其中：
充电电路，用于根据控制器的充电测试命令对功率单元的电容器进行充电，且实时上报功率单元的充电状态信息；
电压采样电路，用于根据控制器的运行测试命令采集功率单元电容电压及AC端电压的模拟信号，且将其实时传送至控制器；
放电电路，用于根据控制器的放电测试命令对功率单元的电容器进行放电，且实时上报功率单元的放电状态信息；
控制器，用于根据所接收的充电状态信息检测功率单元充电过程的实时状态是否正常；根据所接收的功率单元电容电压及AC端电压的模拟信号检测功率单元运行过程的实时状态是否正常；根据所接收的放电状态信息检测功率单元放电过程的实时状态是否正常。
控制器的输出端分别与充电电路、放电电路的输入端连接，充电电路的输出端连接功率单元电容器，放电电路输出端连接功率单元电容器，电压采样电路采样端分别连接功率单元电容器和功率单元AC端，电压采样电路输出端连接控制器，控制器与功率单元通信连接。
优选地，所述充电电路包括充电电流控制电路，所述充电电流控制电路包括可控开关IC2、电容C1、变压器T1、MOS管Q2和整流电路，可控开关IC2的输入端与控制器连接，可控开关IC2的输出端分别连接MOS管Q2的栅极和源极，MOS管Q2的漏极连接变压器T1的初级线圈的一端，变压器T1的初级线圈的另一端与整流电路的输入端连接，整流电路的输出端的DC+和DC-分别连接功率单元的电容器的两端。
优选地，所述充电电路还包括其输入端连接整流电路的输出端的DC-，其输出端连接可控开关IC2的输出端的隔离电路，所述隔离电路用于隔离充电电路的输入侧与该输出侧。
优选地，所述放电电路包括可控开关I C1、MOS管Q1和电阻R17，可控开关IC1的输入端连接控制器，可控开关I C1的输出端分别连接MOS管Q1的栅极和源极，MOS管Q1的源极还连接放电电路输出端的DC-，MOS管Q1的漏极连接电阻R17的输入端，电阻R17输出端连接放电电路输出端的DC+。
优选地，所述电压采样电路至少包括信号隔离电路，所述信号隔离电路用于对所采集的电压信号进行缩小和隔离。
优选地，所述信号隔离电路包括光电耦合器，所述光电耦合器隔离电压采样电路的输入侧与输出侧。
优选地，所述连接线路包括RX线、TX线、DC线、AC线，控制器通过RX线与功率单元连接，以上报充电状态信息；控制器通过TX线与功率单元连接，以下发功率单元闭锁命令；充电电路输出端及放电电路输出端通过DC线连接功率单元电容器，电压采样电路的采样端通过AC线采集功率单元电压信号，通过DC线采集功率单元电容电压。
优选地，包括状态显示电路，所述状态显示电路的输入端与控制器连接，用于显示控制器对功率单元所检测的通信状态信息、运行状态信息、系统状态信息、充电状态信息、放电状态信息、取能电源信息、充电电源信息、市电输入信息。
优选地，所述控制器还设有LAN口，以通过LAN口与显示终端连接，将控制器对功率单元的检测信息显示于显示终端。
优选地，还包括与控制器连接的按键电路，所述按键电路包括并联连接的测试启动开关K1、充电开关K2、运行开关K3、复位开关K4、放电开关K5及急停开关K6，所述测试启动开关K1用于对功率单元充电、运行、放电的一键式测试的开闭；所述充电开关K2、运行开关K3、放电开关K5分别用于对功率单元充电、运行、放电的测试开闭；所述复位开关K4用于下次测试时对上次测试数据的清零复位；所述急停开关K6用于紧急情况对控制器电源的切断。
本装置的一键式自动可控测试步骤为：
S10控制器接收测试命令后控制充电电路控制开关IC2闭合，以向功率单元电容器充电；
S20充电过程中功率单元向控制器上报功率单元的充电实时状态信息；
S30充电完成后，控制器向功率单元下发运行信号；
S40功率单元运行过程中，电压采样电路实时采集功率单元的实时运行状态信息传送至控制器；
S50控制器判断功率单元当前运行状态信息是否无误，若判断无误，控制器向功率单元下发闭锁命令；
S60控制器控制充电电路控制开关IC2断开，功率单元自放电至某预定值后，控制器控制放电电路控制开关IC1闭合，对功率单元电容器放电；
S70放电过程中功率单元向控制器上报功率单元的放电实时状态信息；
S80控制器根据所接收的功率单元的充电实时状态信息、实时运行状态信息及放电实时状态信息判断功率单元是否正常。
具体实操：以功率单元为全桥功率单元为例，自检正常后，将图中RX、TX、DC+、DC-、AC1、AC2等连接到功率单元的相应接线位置。按下测试启动开关K1，控制器接收到测试启动命令后，控制器接控制可控开关IC2闭合，充电电路开始工作，经DC+、DC-向功率单元电容器充电，充电过程中功率单元经RX向控制器上报功率单元的状态，充电完成后，控制器通过TX向功率单元下发运行信号；电压采样电路通过DC+、DC-、AC1、AC2线采集功率单元的电容电压信号和AC端电压信号，且对其缩小、隔离后送至控制器，控制器判断功率单元的运行状态无误后，控制器经TX向功率单元下发充电闭锁命令，控制器控制充电电路控制开关IC2断开，充电电路停止工作；等功率单元自放电至某预定值后，按下放电开关K5，控制器综合处理信息后会下发闭合可控开关IC1的信号，控制可控开关I C1闭合，放电电路开始工作，为功率单元电容器放电，放电完成后，控制器判断测试过程中充电、运行、放电等过程中的实时状态，以及测试结果是否正常，都显示在状态显示电路上，控制器上还设有LAN口，以连接显示终端，将本装置的测试信息显示于显示终端，显示终端有且不限于PC机。
控制器至少包括设有数个总线低压差分信号接口(BusLVDS)的主控板及连接于其上的处理器、电源、数字信号处理电路和模拟信号处理电路。
显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.功率单元的可控测试装置，其特征在于，包括控制器、充电电路、放电电路、电压采样电路及用于连接以上电路元器件的连接线路，其中：
充电电路，用于根据控制器的充电测试命令对功率单元的电容器进行充电，且实时上报功率单元的充电状态信息；
电压采样电路，用于根据控制器的运行测试命令采集功率单元电容电压及AC端电压的模拟信号，且将其实时传送至控制器；
放电电路，用于根据控制器的放电测试命令对功率单元的电容器进行放电，且实时上报功率单元的放电状态信息；
控制器，用于根据所接收的充电状态信息检测功率单元充电过程的实时状态是否正常；根据所接收的功率单元电容电压及AC端电压的模拟信号检测功率单元运行过程的实时状态是否正常；根据所接收的放电状态信息检测功率单元放电过程的实时状态是否正常；
控制器的输出端分别与充电电路、放电电路的输入端连接，充电电路的输出端连接功率单元电容器，放电电路输出端连接功率单元电容器，电压采样电路采样端分别连接功率单元电容器和功率单元AC端，电压采样电路输出端连接控制器，控制器与功率单元通信连接。
2.根据权利要求1所述的功率单元的可控测试装置，其特征在于：所述充电电路包括充电电流控制电路，所述充电电流控制电路包括可控开关IC2、电容C1、变压器T1、MOS管Q2和整流电路，可控开关IC2的输入端与控制器连接，可控开关IC2的输出端分别连接MOS管Q2的栅极和源极，MOS管Q2的漏极连接变压器T1的初级线圈的一端，变压器T1的初级线圈的另一端与整流电路的输入端连接，整流电路的输出端的DC+和DC-分别连接功率单元的电容器的两端。
3.根据权利要求2所述的功率单元的可控测试装置，其特征在于：所述充电电路还包括其输入端连接整流电路的输出端的DC-，其输出端连接可控开关IC2的输出端的隔离电路，所述隔离电路用于隔离充电电路的输入侧与该输出侧。
4.根据权利要求1所述的功率单元的可控测试装置，其特征在于：所述放电电路包括可控开关IC1、MOS管Q1和电阻R17，可控开关IC1的输入端连接控制器，可控开关IC1的输出端分别连接MOS管Q1的栅极和源极，MOS管Q1的源极还连接放电电路输出端的DC-，MOS管Q1的漏极连接电阻R17的输入端，电阻R17输出端连接放电电路输出端的DC+。
5.根据权利要求1所述的功率单元的可控测试装置，其特征在于：所述电压采样电路至少包括信号隔离电路，所述信号隔离电路用于对所采集的电压信号进行缩小和隔离，所述信号隔离电路至少包括光电耦合器，所述光电耦合器隔离电压采样电路的输入侧与输出侧。
6.根据权利要求1所述的功率单元的可控测试装置，其特征在于：所述控制器至少包括设有数个总线低压差分信号接口的主控板及连接于其上的处理器、电源、数字信号处理电路和模拟信号处理电路。
7.根据权利要求1所述的功率单元的可控测试装置，其特征在于：所述连接线路包括RX线、TX线、DC线、AC线，控制器通过RX线与功率单元连接，以上报充电状态信息；控制器通过TX线与功率单元连接，以下发功率单元闭锁命令；充电电路输出端及放电电路输出端通过DC线连接功率单元电容器，电压采样电路的采样端通过AC线采集功率单元电压信号，通过DC线采集功率单元电容电压。
8.根据权利要求7所述的功率单元的可控测试装置，其特征在于：若功率单元为半桥功率单元，所述AC线设有1个AC端；若功率单元为全桥功率单元，所述AC线设有2个AC端。
9.根据权利要求1所述的功率单元的可控测试装置，其特征在于：包括状态显示电路，所述状态显示电路的输入端与控制器连接，用于显示控制器对功率单元所检测的通信状态信息、运行状态信息、系统状态信息、充电状态信息、放电状态信息、取能电源信息、充电电源信息、市电输入信息。
10.根据权利要求1所述的功率单元的可控测试装置，其特征在于：还包括与控制器连接的按键电路，所述按键电路包括并联连接的测试启动开关K1、充电开关K2、运行开关K3、复位开关K4、放电开关K5及急停开关K6，所述测试启动开关K1用于对功率单元充电、运行、放电的一键式测试的开闭；所述充电开关K2、运行开关K3、放电开关K5分别用于对功率单元充电、运行、放电的测试开闭；所述复位开关K4用于下次测试时对上次测试数据的清零复位；所述急停开关K6用于紧急情况对控制器电源的切断。
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