CN202837437U - 对功率单元进行诊断测试的测试*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种对功率单元进行诊断测试的测试***。根据本实用新型的技术方案，利用了诸如24V的低直流电压作为功率单元的直流母线的电压，使得测试人员在安全电压下进行测试，保证了测试人员的安全性。此外，该测试***结构简单，并采用电抗器作为功率单元的负载，在实现动态负载电流的同时，实际耗电量相对较少，降低了测试成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及工业驱动领域，特别设计一种对功率单元进行诊断测试的测试***。
背景技术
在工业驱动领域，电驱动装置是广泛应用的电气设备，主要用于对电机的转矩、速度和位置等进行控制，以实现对相应的机械设备的驱动。所述电驱动装置，包括但不限于，变频器、逆变器中的一个或多个。因此，对电驱动装置进行诊断和测试是提高工业设备的运行可靠性以及维护效率的重要手段。
在电驱动装置中，功率单元是核心设备，也可能是故障率最高的部分。在功率单元中，主要包括诸如IGBT模块之类的功率模块和相应的驱动电路，也可能包括直流中间环节的电容组等。
在对功率单元进行带载测试时，由于其直流侧存在较高的电压（例如600V或者400V），对测试和维护人员的安全具有潜在的危险。
在现有技术中，一种方式是操作人员在电驱动装置断电的情况下，利用万用表来检测电驱动装置的功率单元。这种方法手工操作，比较简单，然而由于只能测试功率模块的有关阻值，并以此判断功率模块的好坏，因此测试手段有限，不能对功率单元进行动态带载测试。
另外，在现有技术中，还提出了一种大功率恒流源的方式来对功率模块进行带载测试，该方式可以在功率器件中产生较大电流。然而，这种方式仅仅限于静态负载电流测试，无法实现动态负载电流测试。
因此，期望提出一种能够在安全电压下对功率单元进行动态负载电流测试的方案，使得测试人员可以更安全地对功率单元中的故障点进行诊断分析。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提出了一种在安全电压下对功率单元进行动态负载电流测试的测试***，使得既保证测试人员的安全，又能够降低测试成本，保证动态负载电流测试的真实性。
根据本实用新型的一实施例，提出了一种对功率单元进行诊断测试的测试***，包括机架，其特征在于，所述机架上预留了用于安装待测试的功率单元的位置，并且布置有以下组件：AC/DC整流单元，其输入端连接到交流电压源，其输出端连接到待测试的功率单元的直流母线；控制单元，连接到待测试的功率单元，被配置为输出用于驱动待测试的功率单元的控制信号。
优选地，根据本实用新型的一实施例，在所述机架上还布置了负载单元，连接到待测试的功率单元的输出端。
优选地，根据本实用新型的一实施例，其中，所述AC/DC整流单元输出24V直流电压。
优选地，根据本实用新型的一实施例，其中，所述负载单元是负载电抗器。
优选地，根据本实用新型的一实施例，其中，所述控制单元被配置为控制所测试的功率单元输出固定频率的可变电压给所述负载电抗器。
优选地，根据本实用新型的一实施例，其中，所述固定频率是50Hz。
优选地，根据本实用新型的一实施例，其中，在机架上设置了多个卡槽或者孔，便于安装和拆卸在机架上布置的各个组件。
优选地，根据本实用新型的一实施例，其中，所述机架上还布置有测试盒，用于单独或者结合控制器向所测试的功率单元输出模拟量控制信号。
优选地，根据本实用新型的一实施例，其中，所述待测试的功率单元包括功率模块和相应的驱动电路。
优选地，根据本实用新型的一实施例，其中，所述控制单元还配置有一个或多个电缆接口，以便连接到用于人机交互的显示面板和PC机中的至少一个。
优选地，根据本实用新型的一实施例，其中，所述机架上还布置有散热装置，用于对机架上的发热组件进行散热。
根据本实用新型的上述技术方案，利用了诸如24V的低直流电压作为功率单元的直流母线的电压，使得测试人员在安全电压下进行测试，保证了测试人员的安全性。此外，该测试***结构简单，并采用电抗器作为功率单元的负载，在实现动态负载电流的同时，实际耗电量相对较少，降低了测试成本。
此外，由于利用卡或槽之类的方式来安装在机架上布置的各个组件，使得更换组件比较方便，可以适用于不同功率等级的功率单元的测试，并且提高了对批量测试的工作效率。
附图说明
下面将通过参照附图详细描述本实用新型的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本实用新型的上述及其它特征和优点，附图中：
图1示出了根据本实用新型的一实施例的用于对功率单元进行测试的测试***的结构示意图；
图2示出了根据本实用新型的另一实施例的用于对功率单元进行测试的测试***的结构示意图；
图3示出了根据本实用新型的测试***中的控制单元的主要部分的示例性框图；
图4示出了根据本实用新型的测试***的待测试功率模块的示例性连接拓扑图；
图5示出了根据本实用新型的测试***的控制单元输出的可变电压信号;以及
图6示出了采用本实用新型的测试***对变频器的功率单元进行测试时，采集的负载电抗器上相应的电压电流波形。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，以下利用实施例对本实用新型进一步详细说明。
参见图1，根据本实用新型的一实施例，测试***主要包括机架1、在机架1上布置的AC/DC整流单元2、控制单元3。其中，机架1上可以是设置多个卡槽或者孔的、便于对其上安装的各个组件进行更换的背板或底板，并且为待测试的功率单元预留了安装位置。如图2所示，在机架1上安装的控制单元3可以包括检测/采样单元31、信号处理单元32、信号输出单元33等。检测/采样单元31检测并采样与功率单元有关的各种信号，诸如输入到直流母线的直流电压、功率单元输出的电流、功率单元中功率模块的温度等等；信号处理单元32对反馈的电压电流等信号进行诸如A/D转换处理之类的各种处理，计算相应控制指令，并且将其输出给信号输出单元33；信号输出单元33根据相应的控制指令生成各种控制信号，并且向待测试的功率单元输出驱动控制信号，诸如PWM(脉宽调制)信号，控制功率单元运行。在机架1上还安装了AC/DC整流单元2，诸如380V/24V整流单元，向待测试的功率单元4的直流母线提供24V直流电压。根据本实用新型的实施例，优选地，在测试***的机架1上，还可以布置负载单元5，如图2所示。当然，根据具体情况，诸如机架的空间布局，也可以将负载单元5单独布置在机架外。待测试的功率单元4被安装到机架上预留的位置，并且其输出端被连接到负载单元5，向负载单元5输出逆变后的AC电压。优选地，功率单元可以包括IGBT或可控硅功率模块以及相应的驱动电路。考虑到某些功率单元在直流侧电压低时会产生欠电压报警，因此本领域技术人员可以采用各种方式来屏蔽该报警，例如，可以利用来设置模拟运行功能，或者利用硬件屏蔽该欠电压报警，以便功率单元正常运行。
在实际工业驱动情况下，功率单元一般直接驱动电机运行。在本实用新型的实施例的测试***中，优选地采用电抗器作为功率单元的负载，不但模拟了驱动电机运行时的电流输出，还避免了对驱动电机进行测试可能出现的堵转、震动等问题。
根据本实用新型的实施例，优选地，控制单元3可以被配置为控制所测试的功率单元4向负载单元5输出可变电压。在采用电抗器作为功率单元的负载时，控制单元3可以被配置为控制所测试的功率单元向负载单元输出诸如50Hz之类的固定频率的可变电压，在图4中示出了这种情形的示意图。由于采用了固定频率，负载电抗器的输出电抗基本上保持不变，并且产生的电流主要是无功电流，即功率单元的直流环节的电容组与负载电抗器不断地交换无功能量，因此实际耗电量较少。
在本实用新型的实施例中，优选地，机架1上还可以布置有测试盒（未在图1中示出）。所述测试盒可以单独地或者结合控制单元向待测试的功率单元发出控制指令，诸如利用测试盒上的旋钮可以给出功率单元输出的AC电压值的大小，或利用测试盒上的开关可以给出启动、停止信号，以便控制功率单元执行相应的操作。
在本实用新型的实施例中，优选地，控制单元3或者机架1上可以配置有一个或多个诸如以太网接口、USB接口之类的电缆接口，或者无线接口，以便有线/无线连接到有关显示面板或者PC机上，使得可以向测试人员显示有关状态参数或者供测试人员设置有关控制参数。另外，还可以在机架上布置模拟式或者数字式显示仪表，以便直接显示功率模块的输出电流或者电压以及其他参数。
根据本实用新型的实施例，优选地，可以在机架上布置散热装置，例如风机，以便对机架上的发热组件进行冷却散热。
图5是本实用新型的测试***在测试变频器的功率单元时，采集的有关电压、电流信号。由于频率被设置在50Hz，负载电抗器的输出电抗基本保持不变。当逐步调节电压来调节功率单元输出的电流时，在采用大功率24V电源，例如额定输出电流为40A的380V/24V AC/DC整流单元的情况下，根据负载电抗器的实际阻抗，可以输出高达100A以上的输出电流，并且输出的电压电流波形与实际情况基本一致，不但实现了对功率单元的动态负载电流测试，还保证了模拟测试的真实性。
综上所述，本实用新型的测试***利用诸如24V之类的低直流电压作为待测试的功率单元的直流母线的电压，使得测试人员能够在安全的电压条件下对功率单元进行各种测试，保证了测试人员的安全；同时，本实用新型的测试***利用负载电抗器作为待测试的功率单元的负载，可以实现负载电流的动态测试，从而模拟真实的运行环境。
此外，由于利用卡槽或者孔之类的方式在机架上安装各个组件，使得组件的更换比较方便，可以适用于不同功率等级的功率单元的测试，并且提高了对批量测试的工作效率。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种对功率单元进行诊断测试的测试***，包括机架，其特征在于，所述机架上预留了用于安装待测试的功率单元的位置，并且布置有以下组件：
AC/DC整流单元，其输入端连接到交流电压源，其输出端连接到待测试的功率单元的直流母线；以及
控制单元，连接到待测试的功率单元，被配置为输出用于驱动待测试的功率单元的控制信号。
2.根据权利要求1所述的测试***，其特征在于，所述机架上还布置了负载单元，连接到待测试的功率单元的输出端。
3.根据权利要求1所述的测试***，其特征在于，所述AC/DC整流单元输出24V直流电压。
4.根据权利要求2所述的测试***，其特征在于，所述负载单元是负载电抗器。
5.根据权利要求4所述的测试***，其特征在于，所述控制单元被配置为控制所测试的功率单元输出固定频率的可变电压给所述负载电抗器。
6.根据权利要求5所述的测试***，其特征在于，所述固定频率是50Hz。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的测试***，其特征在于，所述机架上设置了多个卡槽或者孔，便于安装和拆卸在机架上布置的各个组件。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的测试***，其特征在于，所述机架上还布置有测试盒，用于单独或者结合控制器向所测试的功率单元输出模拟量控制信号。
9.根据权利要求1-6中任一项所述的测试***，其特征在于，所述待测试的功率单元包括功率模块和相应的驱动电路。
10.根据权利要求1-6中任一项所述的测试***，其特征在于，所述控制单元还配置有一个或多个电缆接口，以便连接到用于人机交互的显示面板和PC机中的至少一个。
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