一种应用于电力电子变流器控制板卡的检测系统的制作方法

1.本实用新型涉及电力电子的技术领域，尤其涉及一种应用于电力电子变流器控制板卡的检测系统。


背景技术：

2.为了提高供电系统的安全可靠性，目前越来越多的电力电子并网变流器产品被应用到各个行业(电力、机场、医院、轨道交通等)，包括有源电力滤波器、静止无功补偿器或三相不平衡补偿装置等。该类型产品的工作原理基本相同，即将检测到的电网、系统或负载中电压、电流值，送入电力电子并网变流器的控制器板卡中，控制器板卡通过闭环控制，输出所需要的电压或电流指令，在脉冲宽度调制为pwm波后经过驱动单元，控制主回路的功率器件动作 (igbt/mosfet等开关管)，输出高压的pwm脉冲最后经过高频滤波后，产生电网或者负载所需的电压电流。
3.针对所需较小容量的电力电子并网变流器装置，目前市场主流为模块化的产品。模块化的产品设计具有扩容性好、便于维护、成本低等优势。其控制器系统、功率单元、驱动单元等均位于模块内，功率密度高。在大批量生产过程中，为了保证产品的质量和一致性，对于控制器板卡和驱动单元在pcba焊接生产完成后都需要对其进行检测。
4.模块化电力电子并网变流器的控制器板卡设计原理按功能划分一般包括控制芯片(dsp或fpga等)、采样调理电路、驱动电路、开入开出电路、通讯电路等部分。其中，控制芯片为控制器的核心，实现电路所需的指令输出、对外控制、通讯等功能；采样调理电路是实现电网及负载电压电流的采集，用作控制器的闭环控制及保护；驱动电路的功能是将控制芯片输出的闭环脉冲信号送至驱动板，最终控制功率器件的动作；开入电路的功能是接收外部控制信号；开出电路功能是发出外部开关的动作指令。通讯模块则是实现与人机界面的数据交换功能。
5.因此电力电子并网变流器的控制器板卡具有功能复杂、电路测试点较多等特点，常见的aoi测试只能检测焊接的质量无法判断电路功能是否正常，常见的fct测试可以针对电路中不同的功能块，采用外接模拟电源的方式，分别给不同的模拟量，开入量，驱动信号等，以测试对应的输出结果是否与预期一致。一般测试流程复杂、时间长且成本较高。


技术实现要素：

6.本部分的目的在于概述本实用新型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实用新型名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和实用新型名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本实用新型的范围。
7.鉴于上述现有应用于电力电子变流器控制板卡的检测问题，提出了本实用新型。
8.因此，本实用新型目的是提供一种应用于模块化电力电子并网变流器控制器板卡的检测系统。该检测系统具有电路简单、功能齐全，测试方法具有测试效率高、测试覆盖率
全、测试成本较低等优点。
9.为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：一种应用于电力电子变流器控制板卡的检测系统，包括，模拟量测试电路模块，与控制器板卡连接，包括驱动板、模拟量电路输入端和模拟量电路输出端；开关量测试电路模块，包括开关量电路输入端和开关量电路输出端；以及，人机交互单元模块，包括电脑、通讯电路和人机交互单元界面。
10.作为本实用新型所述应用于电力电子变流器控制板卡的检测系统的一种优选方案，其中：所述控制器板卡包括控制芯片、驱动电路、采样电路、通讯电路、开出电路和开入电路。
11.作为本实用新型所述应用于电力电子变流器控制板卡的检测系统的一种优选方案，其中：所述驱动电路设置有驱动电路输出端和驱动电路输入端，所述采样电路设置有采样电路输出端和采样电路输入端。
12.作为本实用新型所述应用于电力电子变流器控制板卡的检测系统的一种优选方案，其中：所述控制器板卡内部的驱动电路输出端连接模拟量电路输入端，模拟量电路输出端连接所述控制器板卡内部的采样电路输入端。
13.作为本实用新型所述应用于电力电子变流器控制板卡的检测系统的一种优选方案，其中：所述控制器板卡的开出电路的输出连接开关量测试电路输入端，开关量测试电路输出端连接控制器板卡的开入电路的输入。
14.作为本实用新型所述应用于电力电子变流器控制板卡的检测系统的一种优选方案，其中：所述控制器板卡下侧设置有测试底板，所述控制器板卡通过端子直插在测试底板上，所述模拟量测试电路模块、开关量测试电路模块和人机交互单元模块均固定在所述测试底板上。
15.作为本实用新型所述应用于电力电子变流器控制板卡的检测系统的一种优选方案，其中：所述测试底板上侧设置有pwm信号接口和io信号接口，所述pwm信号接口连接控制器板卡与驱动板。
16.作为本实用新型所述应用于电力电子变流器控制板卡的检测系统的一种优选方案，其中：所述io信号接口连接控制器板卡与开关量测试电路模块。
17.作为本实用新型所述应用于电力电子变流器控制板卡的检测系统的一种优选方案，其中：所述pwm信号接口内的pwm信号，模拟量测试电路模块内的模拟量信号和开关量测试电路模块内的开关信号通过连接端子在控制器板卡和测试底板之间传递。
18.本实用新型的有益效果：通过所设计的检测系统，可快速检测控制器板卡内部的各功能电路(包括控制芯片、采样电路、驱动电路、开入开出电路、通讯电路)是否工作正常，从而提升大规模生产过程中对控制器板卡的检验效率。自动化检测系统中包含所设计的模拟量测试电路、开关量测试电路以及人机交互单元，测试电路实现方便且器件均为常用的元器件，通过人机交互单元可以设置测试项目和通过判据，同时将各功能单元的测试结果自动显示。整个检测系统及方法具有成本低、各功能自动检测、操作简单快捷、结果显示直观、测试覆盖率全且测试效率高的特点。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
20.图1为本实用新型应用于电力电子变流器控制板卡的检测系统的结构简图。
21.图2为本实用新型应用于电力电子变流器控制板卡的检测系统的运行流程图。
22.图3为本实用新型应用于电力电子变流器控制板卡的检测系统的模拟量测试电路电路原理图。
23.图4为本实用新型应用于电力电子变流器控制板卡的检测系统的开关量测试电路电路原理图。
具体实施方式
24.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。
25.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型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实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
26.其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本实用新型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。
27.再其次，本实用新型结合示意图进行详细描述，在详述本实用新型实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本实用新型保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
28.实施例1
29.参照图1～2，一种应用于电力电子变流器控制板卡的检测系统，包括模拟量测试电路模块100，模拟量测试电路模块100与控制器板卡400连接，包括驱动板101、模拟量电路输入端102和模拟量电路输出端103；开关量测试电路模块200，开关量测试电路模块200包括开关量电路输入端201和开关量电路输出端202；以及，人机交互单元模块300，人机交互单元模块300包括电脑 301、通讯电路302和人机交互单元界面303。
30.具体的，如图1所示，通过本实用新型所设计的检测系统，可快速检测控制器板卡内部的各功能电路是否工作正常，从而提升大规模生产过程中对控制器板卡的检验效率。自动化检测系统中包含所设计的模拟量测试电路100、开关量测试电路200以及人机交互单元300。模拟量测试电路模块100与控制器板卡 400连接，包括驱动板101、模拟量电路输入端102和模拟量电路输出端103。开关量测试电路模块200包括开关量电路输入端201和开关量电路输出端202；以及，人机交互单元模块300包括电脑301、通讯电路302和人机交互单元界面303。测试电路实现方便且器件均为常用的元器件，通过人机交互单元300可以设置测试项目和通过判据，同时将各功能单元的测试结果自动显示。整个检测系统及方法具有成本低、各功能自动检测、操作简单快捷、结果显示直观、测试覆盖率全且测试效率高的特点。
31.进一步的，模拟量测试电路100测试包括：被测控制器板卡400的控制芯片 401接
受人机交互单元300的测试开始指令后，给驱动电路402输入指定的pwm 脉冲波；该pwm脉冲经过驱动电路402输出放大后，经过模拟量测试电路100 中的rc电容滤波电路和电平变换变成相应直流信号。直流信号再经电平隔离转换电路后，送入被测控制器板卡400的采样电路403中。当采样电路数多于输入信号时，可1组直流信号对应多个采样调理电路，被测控制器板采样电路403 的输出信号，送入被测控制器板的控制芯片401中进行a/d转换等数据处理。控制芯片401将a/d转换后的数字量与设定值相比较，如结果在设置的偏差范围内则自动判定为被测控制器板401的驱动单元正常、采样单元正常、控制芯片正常；如超出设置的偏差范围则自动判断被测控制器板401的驱动单元或采样单元正常或控制芯片不正常。
32.进一步的，开关量测试电路200包括如下测试步骤：被测控制器板卡400 的控制芯片401开出电路输出信号连接至开关量测试电路200，测试电路的输出级连接至控制器板卡400的开入电路部分；控制芯片通过对比开出与开入信号的电平一致，则自动判定开入开出电路正常，否则判断开入或开出电路异常。控制器板卡400通过通讯电路与人机交互单元300相连，并将测试数据及结果在人机交互单元界面显示，如人机交互单元300发现通讯异常，则判断且显示被测控制器板卡400的通讯电路异常。
33.实施例2
34.参照图1～3，该实施例不同于第一个实施例的是：该实施例公开了应用于电力电子变流器控制板卡的检测系统各元器部件连接方式以及各模块工作模式。其中，控制器板卡400包括控制芯片401、驱动电路402、采样电路403、通讯电路404、开出电路405和开入电路406。驱动电路402设置有驱动电路输出端402a和驱动电路输入端402b，所述采样电路403设置有采样电路输出端 403a和采样电路输入端403b。控制器板卡400内部的驱动电路输出端402a连接模拟量电路输入端102，模拟量电路输出端103连接所述控制器板卡400内部的采样电路输入端403b。控制器板卡的开出电路405的输出连接开关量测试电路输入端202，开关量测试电路输出端203连接控制器板卡的开入电路406 的输入。
35.具体的，如图2所示，其中，控制器板卡400包含控制芯片401(dsp、fpga 等)、采样电路403、驱动电路402、开入电路406、开出电路405、通讯电路404 等部分组成。被测的控制器板卡400的测试系统主要包括：模拟量测试电路100、开关量测试电路200、人机交互单元300。
36.进一步的，模块化电力电子并网变流器的控制器板卡设计原理按功能划分一般包括控制芯片401(dsp或fpga等)、采样调理电路403、驱动电路402、开入开出电路、通讯电路404等部分。其中，控制芯片401为控制器的核心，实现电路所需的指令输出、对外控制、通讯等功能；采样调理电路403是实现电网及负载电压电流的采集，用作控制器的闭环控制及保护；驱动电路402的功能是将控制芯片输出的闭环脉冲信号送至驱动板101，最终控制功率器件的动作；开入电路406的功能是接收外部控制信号；开出电路405功能是发出外部开关的动作指令。通讯模块302则是实现与人机界面的数据交换功能。
37.图3所示为模拟量测试电路的内部电路，其电路原理为:vin输入端为控制器驱动电路输出的脉冲信号，该脉冲信号为一固定占空比，经rc滤波电路后，得到一固定电平值。(驱动电平以高电平v 为15v，低电平v-为-10v，占空比为 0.6为例，则输出电平的平均值为15*0.6-10*0.4＝5v)。为了避免信号间干扰，该固定电平输出接一隔离电路(核心为c87b芯片)。隔离后的电压值，经运放调理后，送入控制器板卡的采样电路单元。该电平值作为各采
样电路的输入，从而可用来检测各采样电路功能是否正常。
38.进一步的，如图4所示为开关量测试电路的内部电路，其电路原理为:控制芯片开出电路输出信号ko1(几种信号对应几组测试电路2)，经三极管q1后，连接至继电器j1的控制线圈，继电器的主回路节点一端接地，另一端连接至光耦u1的输入端，光耦经电阻受的输出信号kin1连接至控制器的开入信号。测试时，只需控制器芯片给ko1输出一高电平信号，对应的kin1即输出对应的电平跳变信号。控制器通过检测电平对应跳变时，则判定电路功能正常。
39.进一步的，控制器通过通讯电路(can/485/232)连接至测试人机交互单元。通过测试通讯数据是否收发正常，则判定通讯电路功能是否正常。同时，通过一键开始指令，通过最终结果判定，即可自动判断控制系统功能是否正常，并在右下角显示判断结果。整个控制系统测试流程简单易操作，且测试覆盖率全。
40.实施例3
41.参照图1～4，该实施例不同于第一个实施例的是：该实施例公开了应用于电力电子变流器控制板卡的检测系统各元器部件配合关系。其中，控制器板卡400 下侧设置有测试底板407，被测控制器板卡400通过端子直插在测试底板407上，模拟量测试电路模块100、开关量测试电路模块200和人机交互单元模块300均固定在测试底板407上。测试底板407上侧设置有pwm信号接口408和io信号接口409，pwm信号接口408连接控制器板卡400与驱动板101。io信号接口409连接控制器板卡400与开关量测试电路模块200。pwm信号接口408内的 pwm信号，模拟量测试电路模块100内的模拟量信号和开关量测试电路模块200 内的开关信号通过连接端子在控制器板卡400和测试底板407之间传递。
42.具体的，控制器板卡400下侧设置有测试底板407，被测控制器板卡400通过端子直插在测试底板407上，模拟量测试电路模块100、开关量测试电路模块 200和人机交互单元模块300均固定在测试底板407上。测试底板407在整个测试系统中，起到支撑和配合的作用。测试底板407上侧设置有pwm信号接口408 和io信号接口409，pwm信号接口408连接控制器板卡400与驱动板101。驱动板101设置在模拟量测试电路模块100内。被测控制器板卡407通过pwm信号接口408发出pwm信号，pwm信号通过测试底板407传输到驱动板101，驱动板101连接到模拟量测试电路模块100，模拟量测试电路模块100连接模拟量电路输出端103，输出端将pwm信号传回被测控制器板卡407。
43.进一步的，io信号接口409连接控制器板卡400与开关量测试电路模块200。开关量测试电路模块200通过io信号接口409，将io信号在开关测试电路模块 200与控制器板块400之间传输。pwm信号接口408内的pwm信号，模拟量测试电路模块100内的模拟量信号和开关量测试电路模块200内的开关信号通过连接端子在控制器板卡400和测试底板407之间传递。
44.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实用新型的范围内。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。在不背离本实用新型的范围的前提下，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，本实用新型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。
45.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实用新型的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本实用新型不相关的那些特征)。
46.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。
47.应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。