变频器功率开关管总成测试装置的制作方法

1.本发明涉及变频器测试技术领域，特别是变频器功率开关管总成测试装置。


背景技术：

2.变频器(variable-frequencydrive，vfd)是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备，变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、逆变(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成，变频器靠内部功率开关管的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到了非常广泛的应用。
3.目前，在对风电机组功率变频器进行检修的过程中，技术人员要对变频器核心部件功率开关管总成进行测试，因其需要的信号量种类多且要求测试的精度高，在以往的测试过程中采用的是分散式仪器仪表测试，工序过于繁琐，检修人员需要耗费大量的时间(测试时间的80％以上)是在调试仪器仪表，导致检修人员检修效率十分低下。


技术实现要素：

4.本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
5.因此，本发明所要解决的技术问题是：检修人员采用分散式仪器仪表对变频器核心部件功率开关管总成进行测试，工序过于繁琐，检修人员需要耗费大量的时间，检修效率十分低下。
6.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：变频器功率开关管总成测试装置，其包括控制单元，将直流母线电压加到变频器功率开关管总成的集电极与发射极，对变频器功率开关管总成交流端的电压与电流进行采集；检测单元，与控制单元连接，对控制单元传输的信号进行接收，将电流转化成电流功率信息，检测单元内预先设置有功率阈值，并将所述电流功率信息与所述功率阈值进行比较。
7.作为本发明所述变频器功率开关管总成测试装置的优选方案，其中：所述控制单元包括供能模块，所述供能模块用于提供电流；转化模块，与所述供能模块电性连接，将电流进行转化，并将转化后的电流输入到变频器功率开关管总成的集电极与发射极；采集模块，通过与变频器功率开关管总成交流端电性连接，对变频器功率开关管总成交流端的电流电压信号进行采集；传输模块，对采集模块采集的电流电压信号进行传输，传输模块与采集模块电性连接。
8.作为本发明所述变频器功率开关管总成测试装置的优选方案，其中：所述转化模块包括处理器，所述处理器接收从供能模块产生的电流，并转成能够与变频器功率开关管总成匹配的测试脉冲；驱动电路，对测试脉冲经过转化放大，输入变频器功率开关管总成控
制端，对变频器功率开关管总成进行有效驱动测试。
9.作为本发明所述变频器功率开关管总成测试装置的优选方案，其中：所述采集模块包括采集电路，所述采集电路对变频器功率开关管总成输出端的电流电压信号进行采集；模数转换器，采集电路将采集的所述电流电压信号输入到模数转换器，模数转换器将电流电压信号转化成数字信号，并将所述数字信号输入传输模块。
10.作为本发明所述变频器功率开关管总成测试装置的优选方案，其中：所述检测单元包括接收模块，所述传输模块与接收模块之间建立联系，对传输模块传输的数字信号进行接收，并进行识别；分析模块，将数字信号转化成电流功率信息，所述接收模块将所述数字信号输入到分析模块。
11.作为本发明所述变频器功率开关管总成测试装置的优选方案，其中：所述接收模块电性连接分析模块。
12.作为本发明所述变频器功率开关管总成测试装置的优选方案，其中：所述分析模块内设置有预先设置的功率阈值。
13.作为本发明所述变频器功率开关管总成测试装置的优选方案，其中：所述分析模块取得电流功率信息后，对所述功率阈值进行访问。
14.作为本发明所述变频器功率开关管总成测试装置的优选方案，其中：所述处理器产生不同频率的测试脉冲信号。
15.作为本发明所述变频器功率开关管总成测试装置的优选方案，其中：所述处理器内设置有死区时间。
16.本发明的有益效果：能够使用移动电源提供测试用电，使用更加方便，通过分析模块将接收的电流电压信号，转化成数字信号，经过脉宽调制技术生成正弦波形，与原有的功率阈值预设的正弦波形进行访问，通过比较对比波形的形状是否一样，就可以判断功率开关管否正常，对功率开关管完成进行测试，测试过程更加简便迅速，无需耗费大量的时间仪器仪表，有利于提高检修效率，而且能够生成不同多种不同频率的测试脉冲，对变频器功率开关管总成进行测试，有利于保证测试结果的准确性。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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将，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
18.图1为第一个实施例整体电路图。
19.图2为第一个和第二个实施例中的控制单元和检测单元电路图。
20.图3为第二个和第三个实施例中的脉宽调制电路图。
21.图4为第二个和第三个实施例中分析模块新生成的正弦波图。
22.图5为第二个和第三个实施例中分析模块中预设的正弦波图。
23.图6为第二个和第三个实施例中的控制单元电路图。
24.图7为第二个实施例中的采集电路的电路图。
25.图8为第二个实施例中的驱动电路的电路图。
26.图9为第二个实施例中的分析模块电路图。
27.图10为第二个实施例中的spwm产生原理图。
28.图11为第二个实施例中的死区时间设定原理图。
具体实施方式
29.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
30.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
31.其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
32.实施例1
33.参照图1、2，为本发明第一个实施例，该实施例提供了变频器功率开关管总成测试装置，包括控制单元100，将直流母线电压加到变频器功率开关管总成a的集电极与发射极，采用现有的蓄电池或者干电池作为电源，将直流母线电压连接到变频器功率开关管总成a的集电极与发射极，变频器功率开关管总成a是变频器的核心部件，功率管是三极管分类中的一种，集电极和发射极是三极管的两个极，可以采用现有的igbt(insulated gate bipolar transistor)，绝缘栅双极型晶体管；对变频器功率开关管总成a交流端的电压与电流进行采集，通过与变频器功率开关管总成交流端进行电性连接，控制单元100能够采集电压与电流信息，并将采集的信息传输到检测单元200。
34.检测单元200与控制单元100连接，对控制单元100传输的信号进行接收，将电流转化成电流功率信息，检测单元200中采用现有的模数转换器(即模拟数字转换器即a/d转换器，或简称adc，通常是指一个将模拟信号转变为数字信号的电子元件adc)，通过现有的脉宽调制技术生成脉宽调制波形，生成正弦波(脉冲宽度调制就是对逆变电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等但宽度不一致的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或所需要的波形，也就是在输出波形的半个周期中产生多个脉冲，使各脉冲的等值电压为正弦波形，所获得的输出平滑且低次谐波少)，将从控制单元100接受到的电流转化成正弦波形，检测单元200内预先设置有功率阈值，功率阈值是预先设置在检测单元200的正弦波形，主要并将电流功率信息的正弦波形与功率阈值预设的正弦波形进行比较，对比波形的形状是否一样，就可以判断功率开关管否正常，对功率开关管完成进行测试。
35.实施例2
36.参照图2～11，为本发明第二个实施例，该实施例基于上一个实施例，控制单元100包括供能模块101，供能模块101用于提供电流，可以采用现有的蓄电池或者干电池作为电源，使用直流电源；转化模块102与供能模块101电性连接，将电流进行转化，将电流进行放大，使电流能够用于对变频器功率开关管总成a进行有效驱动(由于风电机组功率变频器，一般采用大功率变频器，直接采用移动电源输入的方式，不足以对功率开关管进行完全驱动)，并将转化后的电流输入到变频器功率开关管总成a的集电极与发射极，放大后的电流
从变频器功率开关管总成a的集电极与发射极进入。
37.在本实施例实施方式中，采集模块103通过与变频器功率开关管总成a交流端电性连接，对变频器功率开关管总成a交流端的电流电压信号进行采集，通过采集电路103a对变频器功率开关管总成a输出端的电流电压信号进行采集，将采集的电流电压信号输入到模数转换器103b，模数转换器103b将电流电压信号转化成数字信号，并将数字信号输入传输模块104，传输模块104对采集模块103采集的电流电压信号进行传输，传输模块104与采集模块103电性连接。
38.在本实施例实施方式中，转化模块102包括处理器102a，处理器102a采用现有的tms320f2802732位处理器，处理器102a接收从供能模块101产生的电流，并转成能够与变频器功率开关管总成a匹配的测试脉冲，tms320f2802732位处理器上的引脚与现有的蓄电池或者干电池连接，tms320f2802732位处理器能够把电电流转化成与变频器功率开关管总成a匹配的测试脉冲，并且能够转化成多种不同频率的测试脉冲；驱动电路102b能够对测试脉冲经过转化放大，tms320f2802732位处理器上的引脚与驱动电路102b电性连接，驱动电路102b将测试脉冲进行放大，使测试脉冲能够用于对变频器功率开关管总成a进行有效驱动，输入变频器功率开关管总成a控制端，对变频器功率开关管总成a进行有效驱动测试。
39.在本实施例实施方式中，采集模块103包括采集电路103a，采集电路103a对变频器功率开关管总成a输出端的电流电压信号进行采集,采集电路103a以差分放大器与电压跟随器为设计主线，实现对电流的采集与整形；采集电路103a将采集的电流电压信号输入到现有的模数转换器103b中，模数转换器103b将电流电压信号转化成数字信号，并将数字信号输入传输模块104，模数转换器103b与传输模块104的引脚之间电性连接，通过传输模块104能够对数字信号进行传输。
40.在本实施例实施方式中，检测单元200包括接收模块201，传输模块104与接收模块201之间建立联系，传输模块104与接收模块201可以是无线连接方式，使用时更加方便，接收模块201对传输模块104传输的数字信号进行接收，并进行识别；分析模块202，将数字信号转化成电流功率信息，接收模块201将数字信号输入到分析模块202，分析模块202通过现有的脉宽调制技术生成脉宽调制波形。
41.在本实施例实施方式中，接收模块201电性连接分析模块202，接收模块201能够把数字信号输入到分析模块202。
42.在本实施例实施方式中，分析模块202内设置有预先设置的功率阈值，功率阈值是预先设置在检测单元200的正弦波形，是预先使用正常变频器功率开关管总成a，用测试脉冲进行驱动测试，然后采集测试的信息，通过脉宽调制技术生成的正弦波形，分析模块202将数字信号转化成电流功率信息，也就是对需要检测的变频器功率开关管总成a交流端，采集的电流电压信号，转化成数字信号，经过脉宽调制技术生成正弦波形，与原有的功率阈值预设的正弦波形进行访问，通过比较对比波形的形状是否一样，就可以判断功率开关管否正常，对功率开关管完成进行测试。
43.在本实施例实施方式中，处理器102a产生不同频率的测试脉冲信号，通过生成不同频率的测试脉冲信号，满足功率开关管测试所需不同频率的测试脉冲信号，有利于保证测试结果的准确性。
44.在本实施例实施方式中，处理器102a内设置有死区时间，(在igbt驱动信号中的死
区时间就是常用于功率开关控制信号翻转时避免发生误触发。很多电源管理类芯片都会通过检测反馈电流或反馈电压，对一个或多个外部功率器件进行控制，例如mosfet或igbt等等；这些反馈电流或电压信号，常常会被功率器件开关时产生的噪声所影响，导致输入芯片内部的信号叠加了一些由导线寄生电感和芯片寄生电容引起的spike，这些spike噪声会导致芯片内部产生误触发，输出错误的控制信号；为了避免spike噪声的影响，通常在控制信号翻转后到反馈信号稳定的一端时间内，对反馈信号的运算电路进行屏蔽，这段时间就是死区时间)，利用tms320f2802732位处理器输出两路互补spwm来驱动功率开关管的上下桥臂，其中各路驱动脉冲，频率(周期)相同，输出脉冲占空比独立可调且输出始终保持同步，同时两路spwm波形可以很方便的设置死区时间，以保障功率开关管上下桥臂不会同时导通而击穿，(本发明中采用24mhz时钟频率，pwm周期为2400，正弦表幅度为2300，向上偏移60个时钟，正弦采样点为200，则输出正弦波频率为24000000/2400/200＝50hz)。
45.实施例3
46.参照图3～6，为本发明第三个实施例，该实施例基于以上两个实施例，使用时，采用现有的蓄电池或者干电池作为电源，使用直流电源，处理器102a接收从供能模块101产生的电流，并转成能够与变频器功率开关管总成a匹配的测试脉冲，并且能够转化成多种不同频率的测试脉冲，处理器102a采用现有的tms320f2802732位处理器，tms320f2802732位处理器上的引脚与驱动电路102b电性连接，驱动电路102b将测试脉冲进行放大，使测试脉冲能够用于对变频器功率开关管总成a进行有效驱动，通过采集电路103a对变频器功率开关管总成a输出端的电流电压信号进行采集,采集电路103a以差分放大器与电压跟随器为设计主线，实现对电流的采集与整形；将采集的电流电压信号输入到现有的模数转换器103b中，模数转换器103b将电流电压信号转化成数字信号，并将数字信号输入传输模块104。
47.传输模块104与接收模块201之间建立联系，传输模块104与接收模块201可以是无线连接方式，使用时更加方便，接收模块201对传输模块104传输的数字信号进行接收，分析模块202将数字信号转化成电流功率信息，分析模块202通过现有的脉宽调制技术生成脉宽调制波形，分析模块202内设置有预先设置的功率阈值，功率阈值是预先设置在检测单元200的正弦波形，是预先使用正常变频器功率开关管总成a，用测试脉冲进行驱动测试，然后采集测试的信息，通过脉宽调制技术生成的正弦波形，分析模块202将数字信号转化成电流功率信息，也就是对需要检测的变频器功率开关管总成a交流端，采集的电流电压信号，转化成数字信号，经过脉宽调制技术生成正弦波形，与原有的功率阈值预设的正弦波形进行访问，通过比较对比波形的形状是否一样，就可以判断功率开关管否正常，对功率开关管完成进行测试，测试过程更加简便迅速，无需耗费大量的时间仪器仪表，有利于提高检修效率，而且能够生成不同多种不同频率的测试脉冲，对变频器功率开关管总成a进行测试，有利于保证测试结果的准确性。
48.重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本技术的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目
或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。
49.此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本发明不相关的那些特征)。
50.应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。
51.应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。