一種可攜式功率單元測試儀的製作方法

2023-10-04 08:29:34

專利名稱：一種可攜式功率單元測試儀的製作方法
技術領域：
一種可攜式功率單元測試儀[0001]技術領域[0002]本實用新型屬於電力電子測試技術領域，尤其涉及一種可攜式功率單元測試儀。[0003]背景技術[0004]目前，隨著全社會節能意識的增強，高壓變頻器在風機和泵類負載中得到了廣泛使用，這是可持續發展的必然趨勢。高壓變頻器的大量使用，為用戶節約了大量的電能，但是用戶也承擔了多元件組成的結構複雜的高壓變頻器出現故障時設備停運所帶來的風險。功率單元是大型電力電子設備的重要組成部分，特別對於功率單元串聯式的高壓變頻器來說，一般都是用在比較重要的場合，因此，當功率單元出現故障時，判斷功率單元的故障點、排除故障和快速恢復設備運行顯然是非常重要的。[0005]但是現在市場上串聯式的高壓變頻器功率單元在出現故障時，只能更換功率單元，將損壞的功率單元返廠維修；一般廠家提供給用戶只有一隻備用功率單元，在備用功率單元投運和損壞功率單元返廠的情況下，一旦再有功率單元損壞，設備將長時間停運，直到維修的功率單元修完寄回。對於專業的高壓變頻器售後服務人員，在功率單元出現問題時也只能大概的判斷功率單元的故障點更換元器件，更換後是否能夠完好後也不能確定，只有將功率單元放到整機上投運才能判斷是否維修好；將不確定完好性的功率單元放到整機上帶高壓電運行是非常危險的，極易引發安全事故。[0006]實用新型內容[0007]為了解決現有技術中存在的上述技術問題，本實用新型提供了一種可實現現場對功率單元的檢測，以便快速查找故障點排除故障，恢復設備運行，同時也可兼做廠內和運行現場功率單元的電路板的檢測、電路板維修、功率單元的初檢等功能的可攜式功率單元測試儀。[0008]本實用新型解決現有技術問題所採用的技術方案為:[0009]一種可攜式功率單元測試儀，包括有用於與待測功率單元導通連接的主迴路系統和控制系統；其中，[0010]所述主迴路系統主要由一用於與所述待測功能單元導通連接並供給不同電壓值電源的電源電路模塊、功率變換模塊和一用於與所述待測功能單元的功率輸入端連接的模擬負載模塊組成，所述電源電路模塊、功率變換模塊和模擬負載模塊依次導通連接；[0011]所述控制系統主要由控制器模塊、功率單元模擬模塊、驅動模塊組成，所述控制器模塊和驅動模塊相互導通連接，且所述控制器模塊設有一用於對所述待測功能單元整體及其控制板進行測試時與所述待測功率單元的光纖信號輸入端連接的光纖信號輸出端和一用於所述待測功能單元的驅動板進行測試時與所述驅動板的PWM信號輸入端連接的PWM信號輸出端，所述功率模擬單元設有一用於對所述控制板進行測試時與所述控制板的PWM信號輸出端連接的PWM信號輸入端和一用於對所述待測功能單元的IGBT模塊進行測試時與所述IGBT模塊的集電極、發射極及其公共點連接的功率直流輸入端，以及一用於對所述驅動板進行測試時與所述驅動板的驅動信號輸出端連接的驅動信號輸入端，所述驅動模塊設有一用於對所述IGBT模塊進行測試時與所述IGBT模塊的門極、集電極和發射極對應連接的驅動信號輸出端。[0012]進一步地，所述電源電路模塊連接有直流電源和交流電源，所述直流電源包括5V直流電源、正負15V直流電源和24V直流電源，所述交流電源是690V交流電源。[0013]進一步地，所述電源電路模塊與功率變換模塊之間、所述功率變換模塊與模擬負載模塊分別設有第一電路控制開關和第二電路控制開關。[0014]進一步地，所述第一電路控制開關和第二電路控制開關均為控制接觸器。[0015]進一步地，所述功率變換模塊主要由整流橋D、直流環節電容Cl和C2、IGBT逆變電路BI B4組成，且所述整流橋、直流環節電容、IGBT逆變電路依次相互並聯連接。[0016]進一步地，所述控制器模塊主要由DSP控制器、CPLD邏輯處理器、光纖收發模塊、光纖接口、DA轉換模塊、IXD顯示模塊、LED指示模塊和控制按鍵，所述DSP控制器、CPLD邏輯處理器、光纖收發模塊和光纖接口依次導通連接，且所述DSP控制器還與所述IXD顯示模塊導通連接，所述CPLD邏輯處理器還與所述LED指示模塊和控制按鍵導通連接。[0017]進一步地，所述功率單元模擬模塊主要由依次連接的24V電源、IGBT逆變組和LED指示燈組成，並與所述控制板、驅動板和IGBT模塊導通連接。[0018]進一步地，所述驅動模塊是一驅動板，其上設有兩塊能夠單獨驅動板橋IGBT組的IGBT半橋驅動晶片和四個功率信號輸出端，所述兩塊IGBT半橋驅動晶片通過所述四個功率信號輸出端與所述主迴路系統的功率變換模塊中的四路IGBT逆變電路BI B4對應連接。[0019]本實用新型的有益效果:[0020]本實用新型上述技術方案，即可直接與待測功率單元連接、通訊，提供電源、通訊信號和負載，快速測試功率單元能否正常工作，檢測功率單元控制板是否能夠正常接收光纖信號、發送PWM信號、正確檢測功率單元狀態，檢測功率單元的驅動板能否正常驅動IGBT和過流保護，以及檢測功率單元的IGBT模塊能否正常導通，售後服務人員可以方便將該裝置帶到現場或隨機銷售給用戶使用，實現現場對功率單元的檢測，以便快速查找故障點排除故障，恢復設備運行，同時也可兼做廠內和運行現場功率單元的電路板的檢測、電路板維修、功率單元的初檢等功能。[0021]
[0022]圖1是本實用新型所述一種可攜式功率單元測試儀實施例的結構原理示意框圖；[0023]圖2是本實用新型所述一種可攜式功率單元測試儀實施例中主迴路系統的電路示意圖；[0024]圖3是本實用新型所述一種可攜式功率單元測試儀實施例中控制器模塊的結構原理示意框圖；[0025]圖4是本實用新型所述一種可攜式功率單元測試儀實施例中功率單元模擬模塊的電路不意圖；[0026]圖5是本實用新型所述一種可攜式功率單元測試儀實施例中驅動模塊的結構示意圖。[0027]具體實施方式
[0028]為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，
以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。[0029]如圖1至圖5中所示:[0030]本實用新型提供了一種可攜式功率單元測試儀，包括有用於與待測功率單元3導通連接的主迴路系統I和控制系統2 ;其中，[0031]所述主迴路系統I主要由一用於與待測功能單元3導通連接並供給不同電壓值電源的電源電路模塊11、功率變換模塊12和一用於與待測功能單元3的功率輸入端連接的模擬負載模塊13組成，所述電源電路模塊11、功率變換模塊12和模擬負載模塊13依次導通連接。具體結構可以為:如圖2，所述電源電路模塊11通過外部輸入電源接口(L接口和N接口)連接有直流電源和交流電源(圖中均未表示出來)，所述直流電源主要是提供整個裝置的控制電源，包括用於向待測功率單元3的控制板31進行供電的5V直流電源、用於在測試IGBT的好壞時充當驅動電源的正負15V直流電源和用於測試低壓情況下IGBT的導通情況時進行供電的24V直流電源，所述交流電源是690V交流電源，主要用於向待測功率單元3提供主迴路電源，所述電源電路模塊11上設有待測品電源接口(圖2中的M接口和N接口)，與待測功率單元3連接；所述電源電路模塊11與功率變換模塊12之間、所述功率變換模塊12與模擬負載模塊13分別設有第一電路控制開關14和第二電路控制開關15，所述第一電路控制開關14和第二電路控制開關15均為控制接觸器。所述功率變換模塊12主要由整流橋D、直流環節電容Cl和C2、IGBT逆變電路BI B4組成，且整流橋、直流環節電容、IGBT逆變電路依次相互並聯連接，主要用於與電源模塊11和負載模塊13組合，供給待測功率單元3較大的電流，以便測試待測功率單元3的電路板是否正常工作；所述模擬負載模塊13主要為待測功率單元3提供阻感負載，使得待測功率單元3有PWM電壓輸出時能夠產生一定的電流，使得待測功率單元3能夠帶輕載運行。[0032]所述控制系統2主要由控制器模塊21、功率單元模擬模塊22、驅動模塊23組成，所述控制器模塊21和驅動模塊23相互導通連接，且所述控制器模塊21主要用於實現PWM信號的生成、調製、發送和控制信號的調製、發送，以及待測功率單元3上傳狀態的進行解析，並模擬功率單元的狀態，包括有DSP控制器211、CPLD邏輯處理器212、光纖收發模塊213、DA轉換模塊214、IXD顯示模塊215、LED指示模塊216和控制按鍵217，所述DSP控制器211、CPLD邏輯處理器212和光纖收發模塊213依次導通連接，且DSP控制器211還與IXD顯示模塊215導通連接，所述CPLD邏輯處理器212還與LED指示模塊216和控制按鍵217導通連接；所述控制器模塊21還設有一用於對待測功能單元3整體及其控制板31進行測試時與待測功率單元3的光纖信號輸入端連接的光纖信號輸出端和一用於待測功能單元3的驅動板32進行測試時與驅動板32的PWM信號輸入端連接的PWM信號輸出端；所述功率模擬單元22主要用於初步測試功率單元控制板和驅動板，包括有依次連接的24V電源221、IGBT逆變組222和LED指示燈223，並通過其上的直流電源接口(圖2中的J接口和K接口)或負載接口(圖2中的E接口和F接口)與控制板31、驅動板32和IGBT模塊33(該IGBT模塊由兩個IGBT管組成)導通連接，具體可以為:所述功率模擬單元22設有一用於對控制板31進行測試時與控制板31的PWM信號輸出端連接的PWM信號輸入端和一用於對待測功能單元3的IGBT模塊33進行測試時與IGBT模塊33的集電極、發射極及其公共點連接的功率直流輸入端，以及一用於對驅動板32進行測試時與驅動板32的驅動信號輸出端連接的驅動信號輸入端；所述驅動模塊23是一驅動板，其上設有兩塊能夠單獨驅動板橋IGBT組的IGBT半橋驅動晶片231和四個功率信號輸出端232，兩塊IGBT半橋驅動晶片231通過四個功率信號輸出端232與主迴路系統I的功率變換模塊12中的四路IGBT逆變電路BI B4對應連接，主要用於驅動功率變換模塊12中的四路IGBT逆變電路BI B4，所述驅動模塊23還設有一用於對IGBT模塊33進行測試時與IGBT模塊33的門極、集電極和發射極對應連接的驅動信號輸出端。[0033]本實用新型所述可攜式功率單元測試儀的使用測試方法:[0034]1、測試功率單元時，將本測試儀的待測品電源接口(M接口和N接口)接到待測功率單元3的電源輸入端上，並將本測試儀的光纖接口 214與待測功率單元3的光纖接口用光纖線連接，操作該本測試儀的控制按鍵218發送PWM信號即可。[0035]2、測試功率單元的控制板時，將本測試儀的驅動模塊23與待測功率單元3的控制板31用排線連接，接好電源、電壓採集、溫度開關各線，操作該本測試儀的控制按鍵218進行測試即可。[0036]3、測試功率單元的驅動板時，將本測試儀的控制器模塊21與被測試功率單元3的驅動板32用排線連接，同時將待測功率單元3的驅動板32的四個IGBT驅動信號端與本測試儀的驅動模塊23的四個IGBT管BI B4對應連接(圖5)，操作該本測試儀的控制按鍵218進行測試即可。[0037]4、測試IGBT的通斷時，將本測試儀的驅動模塊23的B1、B2與被測試IGBT模塊(圖4)的IGBT管BI和IGBT管B2的相關管腳連接起來，同時將本測試儀的直流電源接口(J接口和K接口)接到待測功率單元3的IGBT模塊33的其中一個IGBT管的發射極和另一個IGBT管的集電極上，或者將本測試儀的負載接口(E接口和F接口)接到待測功率單元3的IGBT模塊33的兩IGBT管的集電極和發射極的公共點以及其中一個IGBT管的發射極或另一個IGBT管的集電極上，採用該兩種情況分別測試。[0038]這樣，通過本實用新型所述的測試儀即可直接與待測功率單元3連接、通訊，提供電源、通訊信號和負載，快速測試功率單元能否正常工作，檢測功率單元控制板是否能夠正常接收光纖信號、發送PWM信號、正確檢測功率單元狀態，檢測功率單元的驅動板能否正常驅動IGBT和過流保護，以及檢測功率單元的IGBT模塊能否正常導通，售後服務人員可以方便將該裝置帶到現場或隨機銷售給用戶使用，實現現場對功率單元的檢測，以便快速查找故障點排除故障，恢復設備運行，同時也可兼做廠內和運行現場功率單元的電路板的檢測、電路板維修、功率單元的初檢等功能。[0039]以上內容是結合具體的優選技術方案對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能認定本實用新型的具體實施只局限於這些說明。對於本實用新型所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬於本實用新型的保護範圍。
權利要求1.一種可攜式功率單元測試儀，其特徵在於:包括有用於與待測功率單元(3)導通連接的主迴路系統(I)和控制系統(2);其中， 所述主迴路系統(I)主要由一用於與所述待測功能單元(3)導通連接並供給不同電壓值電源的電源電路模塊(11)、功率變換模塊(12)和一用於與所述待測功能單元(3)的功率輸入端連接的模擬負載模塊(13 )組成，所述電源電路模塊(11)、功率變換模塊(12 )和模擬負載模塊(13)依次導通連接； 所述控 制系統(2)主要由控制器模塊(21)、功率單元模擬模塊(22)、驅動模塊(23)組成，所述控制器模塊(21)和驅動模塊(23 )相互導通連接，且所述控制器模塊(21)設有一用於對所述待測功能單元(3)整體及其控制板(31)進行測試時與所述待測功率單元(3)的光纖信號輸入端連接的光纖信號輸出端和一用於所述待測功能單元(3)的驅動板(32)進行測試時與所述驅動板(32)的PWM信號輸入端連接的PWM信號輸出端，所述功率模擬單元(22)設有一用於對所述控制板(31)進行測試時與所述控制板(31)的PWM信號輸出端連接的PWM信號輸入端和一用於對所述待測功能單元(3)的IGBT模塊(33)進行測試時與所述IGBT模塊(33)的集電極、發射極及其公共點連接的功率直流輸入端，以及一用於對所述驅動板(32)進行測試時與所述驅動板(32)的驅動信號輸出端連接的驅動信號輸入端，所述驅動模塊(23)設有一用於對所述IGBT模塊(33)進行測試時與所述IGBT模塊(33)的門極、集電極和發射極對應連接的驅動信號輸出端。
2.根據權利要求1所述的可攜式功率單元測試儀，其特徵在於:所述電源電路模塊(11)連接有直流電源和交流電源，所述直流電源包括5V直流電源、正負15V直流電源和24V直流電源，所述交流電源是690V交流電源。
3.根據權利要求2所述的可攜式功率單元測試儀，其特徵在於:所述電源電路模塊(11)與功率變換模塊(12)之間、所述功率變換模塊(12)與模擬負載模塊(13)分別設有第一電路控制開關(14)和第二電路控制開關(15)。
4.根據權利要求3所述的可攜式功率單元測試儀，其特徵在於:所述第一電路控制開關(14)和第二電路控制開關(15)均為控制接觸器。
5.根據權利要求1至4中任何一項所述的可攜式功率單元測試儀，其特徵在於:所述功率變換模塊(12)主要由整流橋D、直流環節電容Cl和C2、IGBT逆變電路BI B4組成，且所述整流橋、直流環節電容、IGBT逆變電路依次相互並聯連接。
6.根據權利要求5所述的可攜式功率單元測試儀，其特徵在於:所述控制器模塊(21)主要由DSP控制器(211)、CPLD邏輯處理器(212)、光纖收發模塊(213)、光纖接口(214)、DA轉換模塊(215 )、LCD顯示模塊(216 )、LED指示模塊(217)和控制按鍵(218)，所述DSP控制器(211)、CPLD邏輯處理器(212)、光纖收發模塊(213)和光纖接口(214)依次導通連接，且所述DSP控制器(211)還與所述IXD顯示模塊(216)導通連接，所述CPLD邏輯處理器(212)還與所述LED指示模塊(217)和控制按鍵(218)導通連接。
7.根據權利要求6所述的可攜式功率單元測試儀，其特徵在於:所述功率單元模擬模塊(22)主要由依次連接的24V電源(221)、IGBT逆變組(222)和LED指示燈(223)組成，並與所述控制板(31)、驅動板(32)和IGBT模塊(33)導通連接。
8.根據權利要求7所述的可攜式功率單元測試儀，其特徵在於:所述驅動模塊(23)是一驅動板，其上設有兩塊能夠單獨驅動板橋IGBT組的IGBT半橋驅動晶片(231)和四個功率信號輸出端(232)，所述兩塊IGBT半橋驅動晶片(231)通過所述四個功率信號輸出端(232)與所述主迴路系統 (I)的功率變換模塊(12)中的四路IGBT逆變電路BI B4對應連接。
專利摘要本實用新型涉及一種可攜式功率單元測試儀，包括有用於與待測功率單元導通連接的主迴路系統和控制系統；所述主迴路系統主要由依次導通連接電源電路模塊、功率變換模塊和模擬負載模塊組成，且電源電路模塊和模擬負載模塊與待測功率單元導通連接；所述控制系統主要由控制器模塊、功率單元模擬模塊、驅動模塊組成，控制器模塊和驅動模塊相互導通連接，且控制器模塊與待測功率單元的控制板和驅動板導通連接，所述驅動模塊與功率變換模塊和待測功率單元的IGBT模塊導通連接，功率單元模擬模塊與控制板、驅動板和IGBT模塊導通連接。通過本測試儀即可實現現場對功率單元的檢測，快速查找、排除故障，同時也可兼做廠內和運行現場功率單元的檢修。
文檔編號G01R31/28GK203025271SQ20122070906
公開日2013年6月26日 申請日期2012年12月20日 優先權日2012年12月20日
發明者韋延清, 灑國棟, 黃明星, 陳峻岭, 馬劍青, 範強軍, 李政霖, 鄧志浩 申請人:珠海萬力達電氣股份有限公司