CN103884941A - 一种高压变频器、功率单元及其测试方法和测试*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开的高压变频器、功率单元及其测试方法和测试***，通过高电势采集单元与高压变频器的功率单元的数据接口相连，采集所述功率单元的被测信息、并将所述被测信息转换为光信号；然后通过低电势测试单元将所述光信号转换为电信号、并对所述电信号进行测试；所述高电势采集单元仅与需要测试的所述功率单元相连，也即只需采集一个需要测试的功率单元的被测信息即可，无需现有技术中采集所有功率单元的被测信息后再调取其中需要的信息，使得整个功率单元测试***需要处理的数据量大大减小，保证了实时性。

Description

一种高压变频器、功率单元及其测试方法和测试***
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，更具体地说，涉及一种高压变频器、功率单元及其测试方法和测试***。
背景技术
单元级联型高压变频器，如图1所示，其三相输出电压U、V、W分别由内部多个低压功率单元Unit_1至Unit_N的输出电压相互串联叠加得到；由于串联后功率单元的电势相累加形成高电势，普通的测试仪器设备不能做到安全的电气隔离，工程师无法在线测试监控其运行，给设备的现场测试带来很多的不便。现有技术采用对其中每个功率单元分别进行在线测试的方法，其主要有单个功率单元低压上电测试及整机上高压电而各个功率单元不串联测试两种方式，但上述两种测试方式都需要借助大量的测试仪器经过反复拆装才能得到其所需测量的多种信息，且不能模拟整机环境及其带负载能力。
因此现有技术多采用图1所示的利用高速光纤在线测试功率单元的方法，每一相的功率单元Unit_1至Unit_N完整连接，上高压电运行，所有功率单元的运行数据通过其内部芯片输出，再全部通过高速光纤上传给主控板101；现场测试人员利用上位机测试设备102通过数据线/网线读取主控板101上相应单元上传上来的数据进行测试监控，但此方法中主控板101的处理数据量大，其实时性难以保证。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种高压变频器、功率单元及其测试方法和测试***，以解决现有技术实时性差的问题。
一种功率单元测试***，应用于高压变频器的功率单元的测试，所述功率单元包括数据接口，所述功率单元测试***包括：
采集所述功率单元的被测信息、并将所述被测信息转换为光信号的高电势采集单元；所述高电势采集单元的输入端作为所述功率单元测试***的输入端，与需要测试的所述功率单元的数据接口相连；
将所述光信号转换为电信号、并对所述电信号进行测试的低电势测试单元；所述低电势测试单元的输入端与所述高电势采集单元的输出端相连。
优选的，所述低电势测试单元的输入端通过光纤与所述高电势采集单元的输出端相连。
优选的，所述高电势采集单元包括：
采集所述功率单元的被测信息的数据采集卡；所述数据采集卡的输入端为所述高电势采集单元的输入端；
将所述被测信息转换为光信号的第一光电转换设备；所述第一光电转换设备的输入端通过网线与所述数据采集卡的输出端相连；
所述第一光电转换设备的输出端为所述高电势采集单元的输出端。
优选的，所述低电势测试单元包括：
将所述光信号转换为电信号的第二光电转换设备；所述第二光电转换设备的输入端为所述低电势测试单元的输入端；
对所述电信号进行测试的上位机测试设备；所述上位机测试设备的输入端通过网线与所述第二光电转换设备的输出端相连。
优选的，所述数据采集卡为分布式***设备数据采集卡。
一种功率单元，应用于高压变频器，包括：与上述任一所述的功率单元测试***的输入端相连的数据接口。
一种功率单元，应用于高压变频器，包括：与上述所述的功率单元测试***的输入端相连的数据接口，所述数据接口为分布式***设备数据接口。
一种高压变频器，包括多个功率单元，至少一个所述功率单元包括：与上述任一所述的功率单元测试***的输入端相连的数据接口。
一种高压变频器，包括多个功率单元，所述功率单元包括：与上述所述的功率单元测试***的输入端相连的数据接口，所述数据接口为分布式***设备数据接口。
一种功率单元测试方法，应用于高压变频器的功率单元测试***，所述功率单元测试***包括与需要测试的功率单元相连的高电势采集单元及与所述高电势采集单元相连的低电势测试单元，所述功率单元测试方法包括：
所述高电势采集单元采集所述功率单元的被测信息、并将所述被测信息转换为光信号；
所述低电势测试单元将所述光信号转换为电信号、并对所述电信号进行测试。
优选的，所述高电势采集单元包括：数据采集卡及第一光电转换设备；所述高电势采集单元采集所述功率单元的被测信息、并将所述被测信息转换为光信号的步骤包括：
所述数据采集卡采集所述功率单元的被测信息；
所述第一光电转换设备将所述被测信息转换为光信号。
优选的，所述低电势测试单元包括：第二光电转换设备及上位机测试设备；所述低电势测试单元将所述光信号转换为电信号、并对所述电信号进行测试的步骤包括：
所述第二光电转换设备将所述光信号转换为电信号；
所述上位机测试设备对所述电信号进行测试。
从上述的技术方案可以看出，本发明公开的功率单元测试***，通过高电势采集单元与高压变频器的功率单元的数据接口相连，采集所述功率单元的被测信息、并将所述被测信息转换为光信号；所述高压变频器完整连接，能够模拟其整机环境并检测其带负载能力；然后通过低电势测试单元将所述光信号转换为电信号、并对所述电信号进行测试；所述高电势采集单元与低电势测试单元之间通过所述光信号的传输及转换，保证了高低电势的隔离；且所述高电势采集单元仅与需要测试的所述功率单元相连，也即只需采集一个需要测试的功率单元的被测信息即可，无需现有技术中采集所有功率单元的被测信息后再调取其中需要的信息，使得整个功率单元测试***需要处理的数据量大大减小，保证了实时性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术公开的功率单元测试***示意图；
图2为本发明实施例公开的一种功率单元测试***示意图；
图3为本发明另一实施例公开的另外一种功率单元测试***示意图；
图4为本发明另一实施例公开的另外一种功率单元测试***示意图；
图5为本发明另一实施例公开的一种高压变频器与功率单元测试***连接示意图；
图6为本发明另一实施例公开的一种功率单元测试方法流程图；
图7为本发明另一实施例公开的另外一种功率单元测试方法流程图；
图8为本发明另一实施例公开的另外一种功率单元测试方法流程图；
图9为本发明另一实施例公开的另外一种功率单元测试方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种功率单元测试***，以解决现有技术实时性差的问题。
具体的，如图2所示，所述功率单元测试***，应用于高压变频器的功率单元Unit_N，功率单元Unit_N包括数据接口200，所述功率单元测试***包括：
输入端作为所述功率单元测试***的输入端，与需要测试的功率单元Unit_N的数据接口200相连的高电势采集单元201；
输入端通过光纤与高电势采集单元201的输出端相连的低电势测试单元202。
具体的工作原理为：
高电势采集单元201采集功率单元Unit_N的被测信息、并将所述被测信息转换为光信号；其中，所述被测信息为需要对功率单元Unit_N进行测试的所有信息，包括输入电流、母线电压、输出电压及其在整机环境下的带负载能力等。所述高压变频器完整连接，能够模拟其整机环境并检测其带负载能力。低电势测试单元202将所述光信号转换为电信号、并对所述电信号进行测试。高电势采集单元201从功率单元Unit_N接收高电势电压，低电势测试单元202的内部在低电势电压下工作即可，保证了高低电势的隔离，确保了测试的安全性。
本实施例公开的功率单元测试***，高电势采集单元201仅与需要测试的功率单元Unit_N相连，也即只需采集一个需要测试的功率单元Unit_N的被测信息即可，无需现有技术中采集所有功率单元的被测信息后再调取其中需要的信息，使得整个功率单元测试***需要处理的数据量大大减小，保证了实时性。
优选的，低电势测试单元202的输入端通过光纤与高电势采集单元201的输出端相连。
具体的，现有技术中采用高速光纤实现高速信号的传输，不仅成本高，且容易受干扰并干扰其他周围设备；而本实施例的高电势采集单元201与低电势测试单元202之间以普通光纤代替现有技术中的高速光纤，既可实现高低电势的隔离，确保测试的安全性，同时也实现了测试成本的降低，避免了信号和设备受到干扰。
优选的，如图3所示，高电势采集单元201包括：
输入端为高电势采集单元201的输入端的数据采集卡301；
输入端通过网线与数据采集卡301的输出端相连的第一光电转换设备302；第一光电转换设备302的输出端为高电势采集单元201的输出端。
具体的，数据采集卡301采集功率单元Unit_N的被测信息；第一光电转换设备302接收所述被测信息，并将所述被测信息转换为光信号后输出。
优选的，如图4所示，低电势测试单元202包括：
输入端为低电势测试单元202的输入端的第二光电转换设备401；
输入端通过网线与第二光电转换设备401的输出端相连的上位机测试设备402。
具体的，第二光电转换设备401通过光纤接收所述光信号，并将所述光信号转换为电信号；上位机测试设备402接收所述电信号，并对所述电信号进行测试，分析判断功率单元Unit_N的电流、电压等信息是否正常。
第一光电转换设备302将高电势的电信号转换为光信号，第二光电转换设备401将所述光信号转换为低电势的电信号，实现了高低电势的隔离。同时光信号在传输的过程中还具有低损耗，低延时，低失真的优点，可以在做到高压安全隔离的同时保证测试数据的真实有效性。
优选的，图3中的数据采集卡301为分布式***设备数据采集卡。
相应的，功率单元Unit_N采用数据接口200也为分布式***设备数据接口。也即，数据采集卡301与数据接口200之间采用PROFIBUS-DP(decentralized periphery)进行通信，为一种具体的通信方式，在实际的应用环境中可以视其实际情况进行选用，此处不做具体限定。
本发明另一实施例还提供了一种功率单元，应用于高压变频器，包括与上述实施例中任一所述的功率单元测试***的输入端相连的数据接口。
现有技术中为了实现所述功率单元的多种被测信息的输出，需要很多芯片资源，成本很高，而本实施例中的所述功率单元采用数据接口实现上述功能，从成本上得到了很大的节约。
本发明另一实施例还提供了一种高压变频器，包括多个功率单元，至少一个所述功率单元包括与上述实施例中任一所述的功率单元测试***的输入端相连的数据接口。
图5所示为一个高压变频器与功率单元测试***相连接的具体实施例，高压变频器三相高压交流电输出分别为U、V、W；每一相由相同个数的多个功率单元Unit_1至Unit_N串联得到；每相第一个单元的起始输出端连接在一起，形成“Y”型中性点O，然后每一相其他单元再依次串联，每一相串联的最后一个单元的末端输出端作为高压变频器整机的输出端；单元输出电压及机壳电势相对于“Y”型中性点O处，离中性点O越远的单元电势越高。普通的测试仪器设备及电信号数据线无法做到安全绝缘，高压电容易通过这些途径串入到低压设备，对现场测试人员和设备造成伤害；为了确保现场测试人员及设备的安全必须要做到高压隔离。
所述高压变频器内的功率单元包括与上述实施例中任一所述的功率单元测试***的输入端相连的数据接口，配合上述实施例中任一所述的功率单元测试***，通过电信号与光信号的转换，切断了高压串电通路，起到了隔离高压的作用。
在高压变频器功率单元在线测试过程中，可以使变频器整机输出端U、V、W悬空，进行变频器空载测试，测试监控变频器空载时其内部功率单元的运行情况；也可以变频器整机输出端U、V、W接电机负载，电机负载逐步从空载加载到满载，测试监控变频器带电机负载时其内部功率单元的运行情况。这样可以完整的在线测试监控所述高压变频器其内部功率单元在不同工况下的运行情况，并能够模拟其整机环境并检测其带负载能力，极大的方便了现场工程师的测试，提高了工作效率。
本发明另一实施例还提供了一种功率单元测试方法，应用于高压变频器的功率单元测试***，所述功率单元测试***包括与需要测试的功率单元相连的高电势采集单元及与所述高电势采集单元相连的低电势测试单元，所述功率单元测试方法，如图6所示，包括：
S101、所述高电势采集单元采集所述功率单元的被测信息、并将所述被测信息转换为光信号；
具体的，所述高电势采集单元采集所述功率单元的被测信息、并将所述被测信息转换为光信号；其中，所述被测信息为需要对所述功率单元进行测试的所有信息，包括输入电流、母线电压、输出电压及其在整机环境下的带负载能力等。
S102、所述低电势测试单元将所述光信号转换为电信号、并对所述电信号进行测试。
具体的，所述低电势测试单元将所述光信号转换为电信号、并对所述电信号进行测试。
本实施例公开的功率单元测试方法，所述高压变频器完整连接，能够模拟其整机环境并检测其带负载能力。且所述高电势采集单元与所述低电势测试单元之间通过所述光信号进行传输，保证了高低电势的隔离，确保了测试的安全性。同时所述高电势采集单元仅与需要测试的所述功率单元相连，也即只需采集一个需要测试的所述功率单元的被测信息即可，无需现有技术中采集所有功率单元的被测信息后再调取其中需要的信息，使得整个功率单元测试***需要处理的数据量大大减小，保证了实时性。
优选的，所述高电势采集单元包括：数据采集卡及第一光电转换设备；所述功率单元测试方法，如图7所示，包括：
S201、所述数据采集卡采集所述功率单元的被测信息；
所述数据采集卡采集所述功率单元的被测信息，此时的所述被测信息为高电势电信号；
S202、所述第一光电转换设备将所述被测信息转换为光信号；
所述第一光电转换设备将所述高电势的电信号转换为光信号，以便于传输至所述低电势测试单元；
S203、所述低电势测试单元将所述光信号转换为电信号、并对所述电信号进行测试。
所述高电势采集单元内由所述数据采集卡采集所述高电势电信号的被测信息，并转换为所述光信号后进行传输，以保证高低电势的隔离，确保测试的安全性。
优选的，所述低电势测试单元包括：第二光电转换设备及上位机测试设备；所述功率单元测试方法，如图8所示，包括：
S301、所述高电势采集单元采集所述功率单元的被测信息、并将所述被测信息转换为光信号；
S302、所述第二光电转换设备将所述光信号转换为电信号；
所述第二光电转换设备将所述光信号转换为低电势的电信号，实现了高低电势的隔离；
S303、所述上位机测试设备对所述电信号进行测试；
具体的，所述上位机测试设备分析判断所述功率单元的电流、电压等信息是否正常；所述上位机测试设备对所述低电势的电信号进行测试，确保了测试的安全性。
优选的，所述功率单元测试方法，也可以如图9所示，包括：
S401、所述数据采集卡采集所述功率单元的被测信息；
S402、所述第一光电转换设备将所述被测信息转换为光信号；
S403、所述第二光电转换设备将所述光信号转换为电信号；
S404、所述上位机测试设备对所述电信号进行测试。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种功率单元测试***，其特征在于，应用于高压变频器的功率单元的测试，所述功率单元包括数据接口，所述功率单元测试***包括：
采集所述功率单元的被测信息、并将所述被测信息转换为光信号的高电势采集单元；所述高电势采集单元的输入端作为所述功率单元测试***的输入端，与需要测试的所述功率单元的数据接口相连；
将所述光信号转换为电信号、并对所述电信号进行测试的低电势测试单元；所述低电势测试单元的输入端与所述高电势采集单元的输出端相连。
2.根据权利要求1所述的功率单元测试***，其特征在于，所述低电势测试单元的输入端通过光纤与所述高电势采集单元的输出端相连。
3.根据权利要求1或2所述的功率单元测试***，其特征在于，所述高电势采集单元包括：
采集所述功率单元的被测信息的数据采集卡；所述数据采集卡的输入端为所述高电势采集单元的输入端；
将所述被测信息转换为光信号的第一光电转换设备；所述第一光电转换设备的输入端通过网线与所述数据采集卡的输出端相连；
所述第一光电转换设备的输出端为所述高电势采集单元的输出端。
4.根据权利要求1或2所述的功率单元测试***，其特征在于，所述低电势测试单元包括：
将所述光信号转换为电信号的第二光电转换设备；所述第二光电转换设备的输入端为所述低电势测试单元的输入端；
对所述电信号进行测试的上位机测试设备；所述上位机测试设备的输入端通过网线与所述第二光电转换设备的输出端相连。
5.根据权利要求3所述的功率单元测试***，其特征在于，所述数据采集卡为分布式***设备数据采集卡。
6.一种功率单元，其特征在于，应用于高压变频器，包括：与权利要求1至5任一所述的功率单元测试***的输入端相连的数据接口。
7.一种高压变频器，包括多个功率单元，其特征在于，至少一个所述功率单元包括：与权利要求1至5任一所述的功率单元测试***的输入端相连的数据接口。
8.一种功率单元测试方法，其特征在于，应用于高压变频器的功率单元测试***，所述功率单元测试***包括与需要测试的功率单元相连的高电势采集单元及与所述高电势采集单元相连的低电势测试单元，所述功率单元测试方法包括：
所述高电势采集单元采集所述功率单元的被测信息、并将所述被测信息转换为光信号；
所述低电势测试单元将所述光信号转换为电信号、并对所述电信号进行测试。
9.根据权利要求8所述的功率单元测试方法，其特征在于，所述高电势采集单元包括：数据采集卡及第一光电转换设备；所述高电势采集单元采集所述功率单元的被测信息、并将所述被测信息转换为光信号的步骤包括：
所述数据采集卡采集所述功率单元的被测信息；
所述第一光电转换设备将所述被测信息转换为光信号。
10.根据权利要求8或9所述的功率单元测试方法，其特征在于，所述低电势测试单元包括：第二光电转换设备及上位机测试设备；所述低电势测试单元将所述光信号转换为电信号、并对所述电信号进行测试的步骤包括：
所述第二光电转换设备将所述光信号转换为电信号；
所述上位机测试设备对所述电信号进行测试。
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