CN211348474U - 一种变频器综合测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种变频器综合测试装置，旨在使变频器能够脱离其所在的整机单独进行检测和调试，包括电源接入端、变压器、滤波器、整流模块安装架、逆变模块安装架、电机和中控台；整流模块安装架用于装配变频器中的整流模块，其上设置用于与整流模块的交流侧接触导通的交流输入母排和用于与整流模块的直流侧接触导通的直流输出母排；逆变模块安装架用于装配变频器中的逆变模块，其上设置用于与逆变模块的直流侧接触导通的直流输入母排和用于与逆变模块的交流侧接触导通的交流输出母排，所述直流输入母排连接整流模块安装架的直流输出母排；电机连接逆变模块安装架的交流输出母排；中控台对整流模块和逆变模块进行参数配置，并显示运行数据。

Description

一种变频器综合测试装置

技术领域

本实用新型属于检测装置技术领域，具体地说，是涉及一种用于排查变频器是否故障的测试装置。

背景技术

桥吊是一种可以对货物进行升降、转运作业的大型桥式起重设备，目前已在港口、码头、工矿企业等领域得到了广泛应用。桥吊的运行效率在很大程度上决定着企业的经济效益。

桥吊中各类执行机构的运行，离不开电机的拖动，而电机的运行受控于变频器的驱动。因此，变频器的工作性能直接影响着桥吊的运行状况，变频器的正常运行是保障桥吊安全作业的关键因素之一。

桥吊在实际工作过程中，经常会遇到需要对其变频器进行测试、维修或调试的情况。目前对于变频器的测试、维修和调试作业，基本上都是采用现场在线操作的方式。在测试、维修和调试过程中，需要桥吊停止生产作业，直到测试、维修和调试操作结束后才能重新投入生产，因此对港口、码头、工矿企业的工作进度会产生严重的影响。并且，变频器在调试过程中，是通过驱动桥吊中固有电机实际运行来检测变频器是否存在故障的。在调试过程中，若变频器存在故障，则很容易引起桥吊误动作，进而给现场的正常生产作业以及作业人员的人身安全造成威胁。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种变频器综合测试装置，可以让变频器脱离其所在的整机单独进行检测和调试，从而保证整机作业的安全性。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种变频器综合测试装置，包括电源接入端、变压器、滤波器、整流模块安装架、逆变模块安装架、电机和中控台；其中，所述电源接入端用于连接外部的进线电源；所述变压器连通所述电源接入端，对所述进线电源进行电压变换；所述滤波器连接所述变压器，对变压器输出的交流电压进行滤波整形；所述整流模块安装架用于装配变频器中的整流模块，其上设置有用于与整流模块的交流侧接触导通的交流输入母排、用于与整流模块的直流侧接触导通的直流输出母排以及用于对整流模块进行控制的主控板，所述交流输入母排连接所述滤波器；所述逆变模块安装架用于装配变频器中的逆变模块，其上设置有用于与逆变模块的直流侧接触导通的直流输入母排、用于与逆变模块的交流侧接触导通的交流输出母排以及用于对逆变模块进行控制的主控板，所述直流输入母排连接所述整流模块安装架的直流输出母排；所述电机连接所述逆变模块安装架的交流输出母排；所述中控台上设置有人机交互单元和控制器，所述控制器接收所述人机交互单元输出的控制信号，并转换成配置数据发送至所述整流模块安装架上的主控板以及所述逆变模块安装架上的主控板，用于对装配在所述整流模块安装架中的整流模块以及装配在所述逆变模块安装架中的逆变模块进行参数配置，并接收所述整流模块和逆变模块反馈的运行数据，发送至所述人机交互单元进行显示。

进一步的，在所述人机交互单元中设置有操作杆、传动机构和编码器；所述传动机构连接所述操作杆，将操作杆的直线位移转换成圆周运动，并驱动编码器的转轴旋转；所述编码器根据其转轴的转动方向和转动角度生成的脉冲信号发送至所述控制器；所述控制器根据接收到脉冲信号生成相应的配置数据，对所述整流模块和逆变模块的配置参数进行实时调整。

为了确保变频器综合测试装置运行安全，优选在所述人机交互单元中还设置有启动按键、停止按键和急停按键，所述控制器在检测到某一按键按下时，生成相应的控制数据，发送至所述整流模块安装架上的主控板以及所述逆变模块安装架上的主控板，用于对装配在所述整流模块安装架中的整流模块以及装配在所述逆变模块安装架中的逆变模块的启停状态进行控制。

为了实现远程测试和网上技术培训的目的，本实用新型在所述变频器综合测试装置中还设置有工控机，所述工控机通过以太网连接所述控制器；在所述人机交互单元中还设置有本地/远程选择旋钮；所述控制器在检测到本地/远程选择旋钮切换至本地位置时，接收所述编码器输出的脉冲信号，由操作杆控制电机转速；所述控制器在检测到本地/远程选择旋钮切换至远程位置时，与所述工控机通信，接收工控机下传的配置数据，并发送至所述整流模块安装架上的主控板以及所述逆变模块安装架上的主控板，用于对装配在所述整流模块安装架中的整流模块以及装配在所述逆变模块安装架中的逆变模块进行参数配置，并将所述整流模块和逆变模块反馈的运行数据转换成网络数据，上传至所述工控机进行显示。

为了实现电机转速的实时监测，本实用新型在所述逆变模块安装架上还设置有编码器接口板；在所述电机中设置有用于检测电机实际转速的编码器，所述编码器根据电机实际转速生成脉冲信号，发送至所述编码器接口板，经由所述编码器接口板传输至所述逆变模块安装架上的主控板，以转换成电机转速数据，上传至所述控制器。

优选的，所述控制器优选采用可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器通过现场总线连接所述整流模块安装架上的主控板和所述逆变模块安装架上的主控板。

为了实现过流保护，本实用新型在所述变频器综合测试装置中还设置有断路器，优选将所述断路器连接在所述电源接入端与所述变压器之间。

进一步的，所述变频器综合测试装置还包括备用整流模块和备用逆变模块；其中，所述备用整流模块用于在测试变频器中的逆变模块时，装配至所述整流模块安装架，用于配合变频器中的逆变模块完成对所述变频器的测试；所述备用逆变模块用于在测试变频器中的整流模块时，装配至所述逆变模块安装架，用于配合变频器中的整流模块完成对所述变频器的测试。

优选的，所述变频器中的整流模块和逆变模块以及所述备用整流模块和备用逆变模块均为R8i模块。

为了提高所述变频器综合测试装置的通用性， 所述整流模块安装架优选包括两个，其中一个用于装配ACS800系列变频器中工作在整流状态下的R8i模块，另外一个用于装配ACS880系列变频器中工作在整流状态下的R8i模块，两个整流模块安装架的交流输入母排和直流输出母排相并联；所述逆变模块安装架优选包括两个，其中一个用于装配ACS800系列变频器中工作在逆变状态下的R8i模块，另外一个用于装配ACS880系列变频器中工作在逆变状态下的R8i模块，两个逆变模块安装架的直流输入母排和交流输出母排相并联。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型针对变频器中的整流模块和逆变模块设计专用的测试装置，在变频器需要测试、维修或调试时，可以直接将变频器从其所在的整机上拆卸下来，安装到本实用新型的测试装置上单独进行测试。拆除了待测试变频器的整机可以使用其备用的变频器继续进行生产作业，保证工作进度，提高生产效率，而且整机也不会因为需要调试故障变频器而给整机中执行机构的安全运行以及作业人员的人身安全造成威胁，从而降低了变频器现场维修、测试和调试作业的风险，提高了整机运行的安全性。同时，本实用新型的测试装置还可以应用于技术培训，以提高技术人员对变频器维护的能力，解决变频器维修、测试培训的难题。

结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本实用新型所提出的变频器综合测试装置的一种实施例的总体系统架构图；

图2是变频器综合测试装置中的控制系统的一种实施例的电路原理框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细地说明。

本实施例的变频器综合测试装置主要用于对变频器中的大功率变流模块，例如ACS800和ACS880两个系列变频器中的R8i模块，进行检测和调试。在ACS800系列和ACS880系列变频器中分别配置有两个R8i模块，其中一个工作在整流状态，本实施例以下称之为整流模块；另外一个工作在逆变状态，本实施例以下称之为逆变模块。

为了对变频器中的整流模块和逆变模块进行测试，如图1所示，本实施例在变频器综合测试装置中设置有电源接入端AVin、断路器FC、变压器TR、滤波器LC、滤波器安装框架4、整流模块安装架10、逆变模块安装架20、电机M、中控台3、备用整流模块、备用逆变模块等主要组成部分。

其中，电源接入端AVin用于外接进线电源，例如380V交流电源AC380V，并将进线电源通过断路器FC传输至变压器TR，通过变压器TR对进线电源进行升压变换后，生成例如500V的交流电压，输出至滤波器LC进行滤波和整形，然后接入整流模块安装架10的交流输入母排11，用于为装配在整流模块安装架10中的整流模块提供交流供电。在本实施例中，滤波器LC可以安装在滤波器安装框架4上。所述整流模块安装架10用于装配待测试变频器中的整流模块1或者为本测试装置专门配置的备用整流模块。在将整流模块1或备用整流模块装配到所述整流模块安装架10上后，整流模块安装架10的交流输入母排11与整流模块1或备用整流模块的交流侧接触导通，整流模块安装架10的直流输出母排12与整流模块1或备用整流模块的直流侧接触导通。滤波器LC将其滤波整形处理后输出的交流供电经由整流模块安装架10的交流输入母排11传送至整流模块1或备用整流模块，并利用整流模块1或备用整流模块整流成直流母线电压后，通过整流模块1或备用整流模块的直流侧传输至整流模块安装架10的直流输出母排12，进而经由整流模块安装架10的直流输出母排12传输至逆变模块安装架20的直流输入母排21。在本实施例中，所述逆变模块安装架20用于装配待测试变频器中的逆变模块2或者为本测试装置专门配置的备用逆变模块。在将逆变模块2或备用逆变模块装配到所述逆变模块安装架20上后，逆变模块安装架20的直流输入母排21与逆变模块2或备用逆变模块的直流侧接触导通，逆变模块安装架20的交流输出母排22与逆变模块2或备用逆变模块的交流侧接触导通。逆变模块安装架20将其直流输入母排21接入的直流母线电压传输至逆变模块2或备用逆变模块，由逆变模块2或备用逆变模块逆变成频率可调的交流电源，经由逆变模块安装架20的交流输出母排22传输至电机M，以驱动电机M按照所述配置转速运行，通过观察电机M的实际运行情况，判断待测试变频器中的整流模块或逆变模块是否异常。

本实施例的变频器综合测试装置不仅可以对变频器中的整流模块和逆变模块进行择一测试，亦可以对两个模块进行同步调试。具体而言，当只需测试变频器中的整流模块1时，可以将待测试的整流模块1装配到整流模块安装架10中，此时逆变模块安装架20中装配备用逆变模块，利用无故障的备用逆变模块对待测试的整流模块1进行故障检测。同理，当只需测试变频器中的逆变模块2时，可以将待测试的逆变模块2装配到逆变模块安装架20中，此时整流模块安装架10中装配备用整流模块，利用无故障的备用整流模块对待测试的逆变模块2进行故障检测。若变频器中的整流模块1和逆变模块2均需测试，可以将变频器中的整流模块1装配到整流模块安装架10中，将变频器中的逆变模块2装配到逆变模块安装架20中，对整流模块1和逆变模块2进行参数配置，配合完成对电机M运行状况的调整。

为了对整流模块1和逆变模块2的运行参数实现配置，本实施例在测试系统中设置有中控台3，在整流模块安装架10上设置有用于控制整流模块的主控板13，在逆变模块安装架20上设置有用于控制逆变模块的主控板23，如图1所示。在中控台3中设置有控制器31和人机交互单元。其中，人机交互单元用于接收技术人员的操作指令，生成控制信号发送至控制器31。所述控制器31根据接收到的控制信号生成配置数据，通过现场总线35发送至整流模块安装架10上的主控板13和逆变模块安装架20上的主控板23，进而对安装在整流模块安装架10中的整流模块1或备用整流模块以及安装在逆变模块安装架20中的逆变模块2或备用逆变模块的配置参数进行实时调整。

作为一种优选实施例，所述控制器31优选采用可编程逻辑控制器PLC，以Modbus通讯协议的形式与整流模块安装架10上的主控板13和逆变模块安装架20上的主控板23通信，将配置数据发送至整流模块1和逆变模块2，并读取电流、转速等实际运行数据，发送至人机交互单元进行显示，以便于技术人员观测，进而判断出整流模块1和逆变模块2故障与否。

在人机交互单元中，本实施例优选设置启动按键、停止按键、操作杆32、急停按键33和本地/远程选择旋钮34等，结合图1、图2所示。

其中，启动按键和停止按键可以根据其按压状态生成相应的启停控制信号，发送至PLC控制器31，以生成启停控制数据，传输至整流模块安装架10上的主控板13和逆变模块安装架20上的主控板23，以用于控制整流模块1和逆变模块2启动或停止。

操作杆32连接传动机构，例如齿轮齿条传动机构，用于将操作杆32的直线位移转换成圆周运动。具体而言，可以将齿条连接在操作杆32上，将齿轮安装在编码器的转轴上。当技术人员需要改变配置参数时，可以向前或向后推动操作杆32，以带动齿条前后运动，并由此驱动齿轮转动，进而带动编码器的转轴正转或反转。编码器根据其转动方向和转动角度生成与之对应的脉冲信号发送至PLC控制器31。PLC控制器31根据接收到的脉冲信号调整其配置数据，并发送至整流模块1和/或逆变模块2，以调整所述整流模块1和/或逆变模块2的配置参数，例如增大或减小逆变模块2输出的交流电源的频率等，以改变电机M的转速。

当测试系统或整流模块1、逆变模块2出现异常时，技术人员可以按下急停按键33，生成急停控制信号发送至PLC控制器31，进而通过PLC控制器31生成急停数据，经由现场总线35发送至整流模块1和逆变模块2。在整流模块1和逆变模块2中配置有AGPS防误启动装置，所述AGPS防误启动装置在接收到急停数据时，可以控制整流模块1和逆变模块2停止运行，以避免故障扩大化。

为了达到远程调试、网络培训的目的，本实施例在测试装置中还配置有工控机36，通过以太网络37连接PLC控制器31。当技术人员本地操作测试装置时，可以将中控台3上的本地/远程选择旋钮34旋转至本地位置，此时，技术人员可以操作中控台3上的启动按键、停止按键控制装置启停，并通过推动操作杆32调节电机M的转速。当技术人员需要远程操作测试装置时，可以将中控台3上的本地/远程选择旋钮34旋转至远程位置，此时，PLC控制器31通过以太网络37与工控机36通信，接收工控机36下传的配置数据，例如电机转速的配置数据，并封装成Modbus通讯协议数据，通过现场总线35传送至整流模块安装架10中的整流模块1以及逆变模块安装架20中的逆变模块2，对所述整流模块1和逆变模块2进行参数配置。对于PLC控制器31读取到的运行数据，例如模块电流、电机M的转速等运行数据，可以通过以太网络37上传至工控机36，由工控机36进行显示，以便于技术人员远程查看测试装置的运行状况。

在工控机36中可以安装与整流模块1和逆变模块2交互的配置软件，用于对整流模块1和逆变模块2的相关基础参数进行在线配置；同时，还可以安装驱动管理系统软件，用于显示系统电流、电压、实际转速、给定转速以及其他开关量信号状态。所述驱动管理系统软件在测试装置选择“远程模式”时，可以利用工控机的控制界面上设置的“启动”、“停止”按钮控制装置启动和停止；同时，所述驱动管理系统软件还可以具备故障信息反馈的功能，用于显示整流模块1和逆变模块2的相关故障信息，便于故障排除。

对于运行数据中的转速数据，可以通过在电机M中配置编码器来采集生成。具体而言，可以在电机M的转轴上安装编码器，检测电机M的转动方向和转动角度，进而生成相应的脉冲信号反馈至逆变模块安装架20上配置的编码器接口板。所述编码器接口板将接收到的脉冲信号发送至逆变模块安装架20上的主控板23，以解析出电机M 的实际转速，传输至安装在逆变模块安装架20中的逆变模块2，并上传至PLC控制器31。

当测试装置在运行过程中出现超载或过流情况时，断路器FC自动断开，切断测试系统的进线电源AC380V，对测试装置显示超载、过流保护。

为了提高本实施例的测试装置的通用性，可以在测试装置中配置两个整流模块安装架10，其中一个用于装配ACS800系列变频器中的整流模块，即，工作在整流状态下的R8i模块；另外一个用于装配ACS880系列变频器中整流模块，即，工作在整流状态下的R8i模块。将两个整流模块安装架10的交流输入母排11和直流输出母排12相并联，采用共直流母线的方式，实现全功率运行，进行带载测试。

同理，在本实施例的测试装置中可以配置两个逆变模块安装架20，其中一个用于装配ACS800系列变频器中的逆变模块，即，工作在逆变状态下的R8i模块；另外一个用于装配ACS880系列变频器中的逆变模块，即，工作在逆变状态下的R8i模块，并将两个逆变模块安装架20的直流输入母排21和交流输出母排22相并联，分时对电机M进行转速控制。

在整机（例如桥吊）上的变频器出现故障时，整机可以在现场采用更换备用变频器的方式进行恢复，简单快捷。而故障变频器可由技术人员转移到本实施例的测试装置上，在该测试装置上完成维修、测试和调试任务，既可以确保维修后的变频器在上机使用后的可靠性、降低故障率、提高维修效率，同时还可以消除机上维修测试存在的安全隐患。

将本实施例的测试装置应用于技能培训或者作为变频器操作的学习平台时，可以将备用整流模块安装到整流模块安装架10上，并将备用逆变模块安装到逆变模块安装架20上，利用备用整流模块和备用逆变模块接收技术人员的配置参数，并驱动电机M运行，以实现对技术人员操作情况的检测。通过培训和学习，能够极大提高技术人员对变频器的维护能力，有助于养成良好的电气维修习惯，降低变频器现场维修的安全风险，有效解决了大功率变频器维修测试的难题。

当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种变频器综合测试装置，其特征在于，包括：

电源接入端，其用于连接外部的进线电源；

变压器，其连通所述电源接入端，对所述进线电源进行电压变换；

滤波器，其连接所述变压器，对变压器输出的交流电压进行滤波整形；

整流模块安装架，其用于装配变频器中的整流模块，其上设置有用于与整流模块的交流侧接触导通的交流输入母排、用于与整流模块的直流侧接触导通的直流输出母排以及用于对整流模块进行控制的主控板，所述交流输入母排连接所述滤波器；

逆变模块安装架，其用于装配变频器中的逆变模块，其上设置有用于与逆变模块的直流侧接触导通的直流输入母排、用于与逆变模块的交流侧接触导通的交流输出母排以及用于对逆变模块进行控制的主控板，所述直流输入母排连接所述整流模块安装架的直流输出母排；

电机，其连接所述逆变模块安装架的交流输出母排；

中控台，其上设置有人机交互单元和控制器，所述控制器接收所述人机交互单元输出的控制信号，并转换成配置数据发送至所述整流模块安装架上的主控板以及所述逆变模块安装架上的主控板，用于对装配在所述整流模块安装架中的整流模块以及装配在所述逆变模块安装架中的逆变模块进行参数配置，并接收所述整流模块和逆变模块反馈的运行数据，发送至所述人机交互单元进行显示。

2.根据权利要求1所述的变频器综合测试装置，其特征在于，在所述人机交互单元中设置有操作杆、传动机构和编码器；所述传动机构连接所述操作杆，将操作杆的直线位移转换成圆周运动，并驱动编码器的转轴旋转；所述编码器根据其转轴的转动方向和转动角度生成脉冲信号发送至所述控制器；所述控制器根据接收到脉冲信号生成相应的配置数据，对所述整流模块和逆变模块的配置参数进行调整。

3.根据权利要求2所述的变频器综合测试装置，其特征在于，在所述人机交互单元中还设置有启动按键、停止按键和急停按键，所述控制器在检测到某一按键按下时，生成相应的控制数据，发送至所述整流模块安装架上的主控板以及所述逆变模块安装架上的主控板，用于对装配在所述整流模块安装架中的整流模块以及装配在所述逆变模块安装架中的逆变模块的启停状态进行控制。

4.根据权利要求3所述的变频器综合测试装置，其特征在于，还包括工控机，所述工控机通过以太网连接所述控制器；在所述人机交互单元中还设置有本地/远程选择旋钮；所述控制器在检测到本地/远程选择旋钮切换至本地位置时，接收所述编码器输出的脉冲信号；所述控制器在检测到本地/远程选择旋钮切换至远程位置时，与所述工控机通信，接收工控机下传的配置数据，并发送至所述整流模块安装架上的主控板以及所述逆变模块安装架上的主控板，用于对装配在所述整流模块安装架中的整流模块以及装配在所述逆变模块安装架中的逆变模块的配置参数进行调整，并将所述整流模块和逆变模块反馈的运行数据转换成网络数据，上传至所述工控机进行显示。

5.根据权利要求1所述的变频器综合测试装置，其特征在于，

在所述逆变模块安装架上还设置有编码器接口板；

在所述电机中设置有用于检测电机实际转速的编码器，所述编码器根据电机实际转速生成脉冲信号，发送至所述编码器接口板，经由所述编码器接口板传输至所述逆变模块安装架上的主控板，以转换成电机转速数据，上传至所述控制器。

6.根据权利要求1所述的变频器综合测试装置，其特征在于，所述控制器为可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器通过现场总线连接所述整流模块安装架上的主控板和所述逆变模块安装架上的主控板。

7.根据权利要求1所述的变频器综合测试装置，其特征在于，还包括断路器，连接在所述电源接入端与所述变压器之间。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的变频器综合测试装置，其特征在于，还包括：

备用整流模块，其用于在测试变频器中的逆变模块时，装配至所述整流模块安装架；

备用逆变模块，其用于在测试变频器中的整流模块时，装配至所述逆变模块安装架。

9.根据权利要求8所述的变频器综合测试装置，其特征在于，所述变频器中的整流模块和逆变模块以及所述备用整流模块和备用逆变模块均为R8i模块。

10.根据权利要求9所述的变频器综合测试装置，其特征在于，

所述整流模块安装架包括两个，其中一个用于装配ACS800系列变频器中工作在整流状态下的R8i模块，另外一个用于装配ACS880系列变频器中工作在整流状态下的R8i模块，两个整流模块安装架的交流输入母排和直流输出母排相并联；

所述逆变模块安装架包括两个，其中一个用于装配ACS800系列变频器中工作在逆变状态下的R8i模块，另外一个用于装配ACS880系列变频器中工作在逆变状态下的R8i模块，两个逆变模块安装架的直流输入母排和交流输出母排相并联。

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