CN103487678A - 一种便携式功率模块测试***及试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种便携式功率模块测试***,包括供电单元、控制单元和测量单元,所述供电单元和控制单元的输入端均经由第一交流开关连接单相交流市电,所述供电单元为待测功率模块供电;所述控制单元分别通过发送光纤和接收光纤连接待测功率模块;所述测量单元与待测功率模块连接,检测该待测功率模块的输入和输出电压,并将测量值传送至控制单元。此种测试***简单可靠,成本低廉,便于携带和使用,自动化程度高,适用于电力电子设备,尤其是光伏逆变器、风电逆变器、链式静止无功发生器和柔性直流输电***等功率模块的出厂测试、现场检测和故障检修,易于在类似应用场合推广。本发明还公开一种便携式功率模块测试***的试验方法。
Description
技术领域
本发明属于电力电子设备测试技术领域,特别涉及一种便携式功率模块测试***及试验方法。
背景技术
随着电力电子技术在电力***中的应用和发展,电力电子设备向着高压大容量模块化方向发展,尤其在光伏逆变器、风电逆变器、链式静止无功发生器和柔性直流输电***等领域得到广泛的应用,一般由若干个串联或者并联连接的功率模块组成。
功率模块在厂内测试时需要对其进行详细完备的出厂测试,以提高测试效率和准确性,在现场运行发生故障时,需要对其进行快速简便的现场测试,以确定故障点,同时在检修好后需要对其进行专项的性能测试,以确定是否可以投入使用。
现在功率模块测试及试验主要依靠辅助电源、万用表等工具进行,这些工具不易携带,且测试的快速性和准确性不能兼顾,测试方法并不成熟,测试手段比较单一,因此亟需简便有效的测试***及其试验方法,提高测试的快速性和准确性,本案正是基于此种考虑而产生。
发明内容
本发明的目的,在于提供一种便携式功率模块测试***及试验方法,其简单可靠,成本低廉,便于携带和使用,自动化程度高,适用于电力电子设备,尤其是光伏逆变器、风电逆变器、链式静止无功发生器和柔性直流输电***等功率模块的出厂测试、现场检测和故障检修,易于在类似应用场合推广。
为了达成上述目的,本发明的解决方案是:
一种便携式功率模块测试***,包括供电单元、控制单元和测量单元,所述供电单元和控制单元的输入端均经由第一交流开关连接单相交流市电,所述供电单元的输出端连接待测功率模块,为该待测功率模块供电;所述控制单元分别通过发送光纤和接收光纤连接待测功率模块;所述测量单元与待测功率模块连接,检测该待测功率模块的输入和输出电压,并将测量值传送至控制单元。
上述供电单元包括第一控制开关和1个原边绕组,所述第一控制开关的一端作为供电单元的一个输入端,第一控制开关的另一端连接原边绕组的一端,而所述原边绕组的另一端作为供电单元的另一个输入端;
所述供电单元还包括第一副边绕组、第一电阻、第二电阻、第二控制开关、第一整流桥、第一熔断器、第三控制开关和第三电阻,其中,所述第一电阻与第二电阻串联后,一端连接第一副边绕组的一端,该串联连接的另一端连接第一整流桥的一个交流输入端,且第二控制开关并接在第一电阻的两端;前述第一副边绕组的另一端连接第一整流桥的另一个交流输入端,且该第一副边绕组与原边绕组耦合;所述第一整流桥的一个直流输出端连接第一熔断器的一端,所述第一熔断器的另一端作为供电单元的直流输出正端;所述第一整流桥的另一个直流输出端作为供电单元的直流输出负端;所述第三控制开关与第三电阻串联后,两端分别连接直流输出正、负端。
上述供电单元还包括第二副边绕组,所述第二副边绕组与原边绕组耦合,且该第二副边绕组的两端分别作为供电单元的交流输出端。
上述供电单元、控制单元和测量单元均采用模块化插装式结构。
基于如前所述的一种便携式功率模块测试***的试验方法,包括如下步骤:
(1)控制单元进行测试***自检,根据自动测试和单项测试的要求发送控制指令至供电单元,发送控制指令和触发脉冲信号至待测功率模块,其中,自动测试指按照设定步骤自动执行,单项测试指选择某个单独的项目进行;
(2)测试***工作时,控制单元判断接收到的待测功率模块回报的控制命令和状态信息,若未收到回报控制命令或者接收异常状态信息则判断待测功率模块故障,立即封锁脉冲并提示故障信息,若无异常,转步骤(3);
(3)控制单元接收测量单元的测量值作为测试判断依据并实时显示,若测量值有异常则判断待测功率模块故障,立即封锁脉冲并提示故障信息,若无异常则继续测试;
(4)测试***完成测试后,控制单元实时显示测试结果,断开供电单元并给待测功率模块直流侧放电。
上述步骤(1)的详细内容是:将供电单元的输出端与待测功率模块连接,将控制单元的发送光纤和接收光纤接至待测功率模块,将测量单元与待测功率模块连接,然后闭合第一交流开关,控制单元进行***自检,根据自动测试和单项测试的要求发送控制指令至供电单元;首先闭合第一控制开关,给直流侧电容充电,待直流侧电压充到设定值后,控制单元闭合第二控制开关,再发送控制指令和触发脉冲信号至待测功率模块。
上述步骤(2)的详细内容是:控制单元通过发送光纤发送控制指令和待测功率模块的脉冲信号至待测功率模块,接收光纤接收待测功率模块返回的控制指令和待测功率模块的状态信息,同时接收测量单元的测量值,若未收到回报控制指令或者接收异常状态信息,则判断待测功率模块故障,立即封锁脉冲并提示故障信息,若无异常,转步骤(3)。
上述步骤(4)的详细内容是:测试***完成测试后,控制单元实时显示测试结果,断开第一控制开关和第二控制开关,然后闭合第三控制开关,通过第三电阻给待测功率模块直流侧放电。
采用上述方案后,本发明具有以下特点:
(1)本发明的功率模块测试***操作简单、性能可靠、成本低廉,当待测功率模块发生故障时,能够快速检测出故障并回报给控制单元,控制单元可以迅速响应,通过光纤封锁触发脉冲同时显示故障原因,有效可靠地保护功率模块;
(2)本发明的功率模块测试***可以根据需要选择自动测试或者单项测试,可实现对功率模块的各个组件进行详细完整的性能测试,控制简单,实现方便,对于试验装置的安全性十分有利;
(3)本发明的功率模块测试***各组成单元均为模块化插装结构,结构紧凑,体积小,重量轻,方便维护更换,整个测试***仅需提供方便易得的单相交流市电作为电源即可;
(4)本发明的功率模块测试***的供电单元可以根据功率模块供电方式的不同进行更换,适应性较强,可以应用于光伏逆变器、风电逆变器、链式静止无功发生器和柔性直流输电***的功率模块测试场合,适用范围广。
附图说明
图1是本发明功率模块测试***采用双绕组隔离变压器的电路示意图;
图2是本发明功率模块测试***采用三绕组隔离变压器的电路示意图。
具体实施方式
以下将结合附图,对本发明的技术方案进行详细说明。
本发明提供一种便携式功率模块测试***,包括供电单元P、控制单元C和测量单元M,其中,单相交流市电L、N经由第一交流开关K1分别连接供电单元P的输入端和控制单元C的输入端,所述供电单元P的输出端连接待测功率模块,为所述待测功率模块供电;所述控制单元C分别通过发送光纤TX和接收光纤RX连接待测功率模块,实现信息传输;所述测量单元M与待测功率模块连接,检测待测功率模块的输入和输出电压,并将测量值传送至控制单元C;在测试***启动、运行和停止时,严格控制测试***内的控制开关的闭合、断开的先后逻辑顺序。
如图1所示,是本发明测试***的第一种实施电路图,所述供电单元P包括第一控制开关RLY1、双绕组隔离变压器T1、第一电阻R1、第二电阻R2、第二控制开关RLY2、第一整流桥RF1、第一熔断器F1、第三控制开关RLY3和第三电阻R3,双绕组隔离变压器T1包括1个原边绕组和1个第一副边绕组;其中,所述第一控制开关RLY1的一端作为供电单元P的一个输入端,经由第一交流开关K1连接单相交流市电L端,RLY1的另一端连接双绕组隔离变压器T1原边绕组的一端,而T1原边绕组的另一端作为供电单元P的另一个输入端,经由第一交流开关K1连接单相交流市电N端;所述第一电阻R1与第二电阻R2串联后,一端连接双绕组隔离变压器T1第一副边绕组的一端,另一端连接第一整流桥RF1的一个交流输入端,且第二控制开关RLY2并接在第一电阻R1的两端;所述双绕组隔离变压器T1第一副边绕组的另一端连接第一整流桥RF1的另一个交流输入端;所述第一整流桥RF1的一个直流输出端连接第一熔断器F1的一端,所述第一熔断器F1的另一端作为供电单元P的直流输出端DC+(直流输出正端);所述第一整流桥RF1的另一个直流输出端作为供电单元P的直流输出端DC-(直流输出负端),供电单元P通过直流输出端DC+、DC-为待测功率模块供电;所述第三控制开关RLY3与第三电阻R3串联后,两端分别连接直流输出端DC+、DC-。
所述测量单元M检测待测功率模块最大6路的输入和输出电压M1-M6,并将测量值传送至控制单元C作为测试的判断依据。
所述控制单元C通过发送光纤TX对待测功率模块发送控制命令,并通过接收光纤RX接收待测功率模块返回的状态信息,监视第一控制开关RLY1、第二控制开关RLY2和第三控制开关RLY3的辅助节点,判断其位置信息,作为防误操作的联锁机制使用,同时接收测量单元M的测量值。
如图2所示,是本发明测试***的第二种实施电路图,其中,供电单元P的组成部件与前述第一种实施例类似,包括第一控制开关RLY1、第一电阻R1、第二电阻R2、第二控制开关RLY2、第一整流桥RF1、第一熔断器F1、第三控制开关RLY3和第三电阻R3,不同的是,在本实施例中,采用三绕组隔离变压器T2,T2包括1个原边绕组和第一、第二副边绕组;所述供电单元P具有两个输入端和4个输出端AC1、AC2、DC+、DC-,具体的连接结构是:第一控制开关RLY1的一端作为供电单元P的一个输入端,经由第一交流开关K1连接单相交流市电L端,RLY1的另一端连接三绕组隔离变压器T2的原边绕组的一端,而T2原边绕组的另一端作为供电单元P的另一个输入端,经由第一交流开关K1连接单相交流市电N端;所述三绕组隔离变压器T2的第二副边绕组两端分别作为供电单元P的交流输出端AC1、AC2;所述第一电阻R1与第二电阻R2串联后,一端连接三绕组隔离变压器T2第一副边绕组的一端,另一端连接第一整流桥RF1的一个交流输入端,且第二控制开关RLY2并接在第一电阻R1的两端;所述三绕组隔离变压器T2第一副边绕组的另一端连接第一整流桥RF1的另一个交流输入端;所述第一整流桥RF1的一个直流输出端连接第一熔断器F1的一端,所述第一熔断器F1的另一端作为供电单元P的直流输出端DC+(直流输出正端);所述第一整流桥RF1的另一个直流输出端作为供电单元P的直流输出端DC-(直流输出负端),供电单元P根据需要通过交流输出端AC1、AC2和直流输出端DC+、DC-为待测功率模块供电;所述第三控制开关RLY3与第三电阻R3串联后,两端分别连接直流输出端DC+、DC-。
所述测量单元M检测待测功率模块最大6路的输入和输出电压M1-M6,并将测量值传送至控制单元C作为测试的判断依据。
所述控制单元C通过发送光纤TX对待测功率模块发送控制命令,并通过接收光纤RX接收待测功率模块返回的状态信息,监视第一控制开关RLY1、第二控制开关RLY2和第三控制开关RLY3的辅助节点,判断其位置信息,作为防误操作的联锁机制使用,同时接收测量单元M的测量值。
在前述两种实施例中,第一交流开关K1选用船型开关作为测试***的供电开关,第一电阻R1和第二电阻R2作为直流侧充电的限流电阻,第三电阻R3作为直流侧放电的限流电阻,第一电阻R1的阻值为600Ω,第二电阻R2的阻值为100Ω,第三电阻R3的阻值为1kΩ。第一控制开关RLY1作为供电单元P的供电开关,第二控制开关RLY2作为第一电阻R1的旁路开关,第三控制开关RLY3作为直流侧电容的放电开关,均选用带辅助节点的继电器。双绕组隔离变压器T1的变比为三绕组隔离变压器T2的变比为
控制单元C通过第一控制开关RLY1、第二控制开关RLY2和第三控制开关RLY3的辅助节点判断其位置信息进行联锁,具体联锁机制为:测试前必须通过辅助节点判断RLY1、RLY2和RLY3均为分位才允许闭合RLY1,并进行反校;待直流侧电压达到预定值时必须通过辅助接点判断RLY2和RLY3为分位,且RLY1为合位时才允许闭合RLY2,并进行反校;测试过程中必须通过辅助接点判断RLY1和RLY2始终为合位,RLY3始终为分位;测试结束后必须先断开RLY2,再断开RLY1,通过辅助节点判断RLY1、RLY2和RLY3均为分位才允许闭合RLY3并进行反校。若上述出现任意一个控制开关位置信息有误,则立刻断开第一控制开关RLY1、第二控制开关RLY2和第三控制开关RLY3并显示故障信息。
所述供电单元P、控制单元C和测量单元M均可采用模块化插装式结构,便于安装与拆卸,且前述两种实施电路中的双绕组隔离变压器T1和三绕组隔离变压器T2的外形尺寸一致,在对不同供电方式的功率模块进行供电和测试时,只需要更换供电单元P,而不需要更换控制单元C和测量单元M即可实现,操作简单。
对于前述两种实施电路,本发明还公开一种便携式功率模块测试***的试验方法,包括如下步骤:
(1)测试前将供电单元P的DC+、DC-接至待测功率模块(对于第二种电路,则还需要将AC1、AC2连接待测功率模块),控制单元C的发送光纤TX和接收光纤RX接至待测功率模块,测量单元M的M1-M6按需求接至待测功率模块,然后闭合第一交流开关K1,控制单元C进行***自检,根据自动测试和单项测试的要求发送控制指令至供电单元P,所述自动测试是指按照设定的步骤自动执行,单项测试是指可以选择某个单独的项目进行;首先闭合第一控制开关RLY1,给直流侧电容充电,对第二种实施电路来说,还同时给待测功率模块的交流电源端供电,待直流侧电压充到设定值后,控制单元C闭合第二控制开关RLY2,将第一电阻R1切除以降低功耗,再发送控制指令和触发脉冲信号至待测功率模块;
(2)测试功率模块过程中,控制单元C通过发送光纤TX发送控制指令和待测功率模块的脉冲信号至待测功率模块,通过接收光纤RX接收待测功率模块返回的控制指令和待测功率模块的状态信息,同时接收测量单元M的测量值,若未收到回报控制指令或者接收异常状态信息,则判断待测功率模块故障,立即封锁脉冲并提示故障信息,若无异常,转步骤(3);
(3)控制单元C接收测量单元M的测量值作为测试判断依据并实时显示,若测量值有异常则判断待测功率模块故障,立即封锁脉冲并提示故障信息,若无异常则继续测试;
(4)测试***完成测试后,控制单元C实时显示测试结果,断开第一控制开关RLY1和第二控制开关RLY2,然后闭合第三控制开关RLY3,通过第三电阻R3给待测功率模块直流侧放电。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想,不能以此限定本发明的保护范围,凡是按照本发明提出的技术思想,在技术方案基础上所做的任何改动,均落入本发明保护范围之内。
Claims (9)
1.一种便携式功率模块测试***,其特征在于:包括供电单元、控制单元和测量单元,所述供电单元和控制单元的输入端均经由第一交流开关连接单相交流市电,所述供电单元的输出端连接待测功率模块,为该待测功率模块供电;所述控制单元分别通过发送光纤和接收光纤连接待测功率模块;所述测量单元与待测功率模块连接,检测该待测功率模块的输入和输出电压,并将测量值传送至控制单元。
2.如权利要求1所述的一种便携式功率模块测试***,其特征在于:所述供电单元包括第一控制开关和1个原边绕组,所述第一控制开关的一端作为供电单元的一个输入端,第一控制开关的另一端连接原边绕组的一端,而所述原边绕组的另一端作为供电单元的另一个输入端;
所述供电单元还包括第一副边绕组、第一电阻、第二电阻、第二控制开关、第一整流桥、第一熔断器、第三控制开关和第三电阻,其中,所述第一电阻与第二电阻串联后,一端连接第一副边绕组的一端,该串联连接的另一端连接第一整流桥的一个交流输入端,且第二控制开关并接在第一电阻的两端;前述第一副边绕组的另一端连接第一整流桥的另一个交流输入端,且该第一副边绕组与原边绕组耦合;所述第一整流桥的一个直流输出端连接第一熔断器的一端,所述第一熔断器的另一端作为供电单元的直流输出正端;所述第一整流桥的另一个直流输出端作为供电单元的直流输出负端;所述第三控制开关与第三电阻串联后,两端分别连接直流输出正、负端。
3.如权利要求2所述的一种便携式功率模块测试***,其特征在于:所述供电单元还包括第二副边绕组,所述第二副边绕组与原边绕组耦合,且该第二副边绕组的两端分别作为供电单元的交流输出端。
4.如权利要求1至3中任意一项所述的一种便携式功率模块测试***,其特征在于:所述供电单元、控制单元和测量单元均采用模块化插装式结构。
5.基于如权利要求1所述的一种便携式功率模块测试***的试验方法,其特征在于包括如下步骤:
(1)控制单元进行测试***自检,根据自动测试和单项测试的要求发送控制指令至供电单元,发送控制指令和触发脉冲信号至待测功率模块,其中,自动测试指按照设定步骤自动执行,单项测试指选择某个单独的项目进行;
(2)测试***工作时,控制单元判断接收到的待测功率模块回报的控制命令和状态信息,若未收到回报控制命令或者接收异常状态信息则判断待测功率模块故障,立即封锁脉冲并提示故障信息,若无异常,转步骤(3);
(3)控制单元接收测量单元的测量值作为测试判断依据并实时显示,若测量值有异常则判断待测功率模块故障,立即封锁脉冲并提示故障信息,若无异常则继续测试;
(4)测试***完成测试后,控制单元实时显示测试结果,断开供电单元并给待测功率模块直流侧放电。
6.基于如权利要求2所述的一种便携式功率模块测试***的试验方法,其特征在于包括如下步骤:
(1)控制单元进行测试***自检,根据自动测试和单项测试的要求发送控制指令至供电单元,发送控制指令和触发脉冲信号至待测功率模块,其中,自动测试指按照设定步骤自动执行,单项测试指选择某个单独的项目进行;
(2)测试***工作时,控制单元判断接收到的待测功率模块回报的控制命令和状态信息,若未收到回报控制命令或者接收异常状态信息则判断待测功率模块故障,立即封锁脉冲并提示故障信息,若无异常,转步骤(3);
(3)控制单元接收测量单元的测量值作为测试判断依据并实时显示,若测量值有异常则判断待测功率模块故障,立即封锁脉冲并提示故障信息,若无异常则继续测试;
(4)测试***完成测试后,控制单元实时显示测试结果,断开供电单元并给待测功率模块直流侧放电。
7.如权利要求5所述的一种便携式功率模块测试***的试验方法,其特征在于:所述步骤(1)的详细内容是:将供电单元的输出端与待测功率模块连接,将控制单元的发送光纤和接收光纤接至待测功率模块,将测量单元与待测功率模块连接,然后闭合第一交流开关,控制单元进行***自检,根据自动测试和单项测试的要求发送控制指令至供电单元;首先闭合第一控制开关,给直流侧电容充电,待直流侧电压充到设定值后,控制单元闭合第二控制开关,再发送控制指令和触发脉冲信号至待测功率模块。
8.如权利要求5所述的一种便携式功率模块测试***的试验方法,其特征在于:所述步骤(2)的详细内容是:控制单元通过发送光纤发送控制指令和待测功率模块的脉冲信号至待测功率模块,接收光纤接收待测功率模块返回的控制指令和待测功率模块的状态信息,同时接收测量单元的测量值,若未收到回报控制指令或者接收异常状态信息,则判断待测功率模块故障,立即封锁脉冲并提示故障信息,若无异常,转步骤(3)。
9.如权利要求5所述的一种便携式功率模块测试***的试验方法,其特征在于:所述步骤(4)的详细内容是:测试***完成测试后,控制单元实时显示测试结果,断开第一控制开关和第二控制开关,然后闭合第三控制开关,通过第三电阻给待测功率模块直流侧放电。
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