专利名称：一种便携式功率单元测试仪的制作方法
技术领域：
一种便携式功率单元测试仪[0001]技术领域[0002]本实用新型属于电力电子测试技术领域，尤其涉及一种便携式功率单元测试仪。[0003]背景技术[0004]目前，随着全社会节能意识的增强，高压变频器在风机和泵类负载中得到了广泛使用，这是可持续发展的必然趋势。高压变频器的大量使用，为用户节约了大量的电能，但是用户也承担了多元件组成的结构复杂的高压变频器出现故障时设备停运所带来的风险。功率单元是大型电力电子设备的重要组成部分，特别对于功率单元串联式的高压变频器来说，一般都是用在比较重要的场合，因此，当功率单元出现故障时，判断功率单元的故障点、排除故障和快速恢复设备运行显然是非常重要的。[0005]但是现在市场上串联式的高压变频器功率单元在出现故障时，只能更换功率单元，将损坏的功率单元返厂维修；一般厂家提供给用户只有一只备用功率单元，在备用功率单元投运和损坏功率单元返厂的情况下，一旦再有功率单元损坏，设备将长时间停运，直到维修的功率单元修完寄回。对于专业的高压变频器售后服务人员，在功率单元出现问题时也只能大概的判断功率单元的故障点更换元器件，更换后是否能够完好后也不能确定，只有将功率单元放到整机上投运才能判断是否维修好；将不确定完好性的功率单元放到整机上带高压电运行是非常危险的，极易引发安全事故。[0006]实用新型内容[0007]为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本实用新型提供了一种可实现现场对功率单元的检测，以便快速查找故障点排除故障，恢复设备运行，同时也可兼做厂内和运行现场功率单元的电路板的检测、电路板维修、功率单元的初检等功能的便携式功率单元测试仪。[0008]本实用新型解决现有技术问题所采用的技术方案为:[0009]一种便携式功率单元测试仪，包括有用于与待测功率单元导通连接的主回路系统和控制系统；其中，[0010]所述主回路系统主要由一用于与所述待测功能单元导通连接并供给不同电压值电源的电源电路模块、功率变换模块和一用于与所述待测功能单元的功率输入端连接的模拟负载模块组成，所述电源电路模块、功率变换模块和模拟负载模块依次导通连接；[0011]所述控制系统主要由控制器模块、功率单元模拟模块、驱动模块组成，所述控制器模块和驱动模块相互导通连接，且所述控制器模块设有一用于对所述待测功能单元整体及其控制板进行测试时与所述待测功率单元的光纤信号输入端连接的光纤信号输出端和一用于所述待测功能单元的驱动板进行测试时与所述驱动板的PWM信号输入端连接的PWM信号输出端，所述功率模拟单元设有一用于对所述控制板进行测试时与所述控制板的PWM信号输出端连接的PWM信号输入端和一用于对所述待测功能单元的IGBT模块进行测试时与所述IGBT模块的集电极、发射极及其公共点连接的功率直流输入端，以及一用于对所述驱动板进行测试时与所述驱动板的驱动信号输出端连接的驱动信号输入端，所述驱动模块设有一用于对所述IGBT模块进行测试时与所述IGBT模块的门极、集电极和发射极对应连接的驱动信号输出端。[0012]进一步地，所述电源电路模块连接有直流电源和交流电源，所述直流电源包括5V直流电源、正负15V直流电源和24V直流电源，所述交流电源是690V交流电源。[0013]进一步地，所述电源电路模块与功率变换模块之间、所述功率变换模块与模拟负载模块分别设有第一电路控制开关和第二电路控制开关。[0014]进一步地，所述第一电路控制开关和第二电路控制开关均为控制接触器。[0015]进一步地，所述功率变换模块主要由整流桥D、直流环节电容Cl和C2、IGBT逆变电路BI B4组成，且所述整流桥、直流环节电容、IGBT逆变电路依次相互并联连接。[0016]进一步地，所述控制器模块主要由DSP控制器、CPLD逻辑处理器、光纤收发模块、光纤接口、DA转换模块、IXD显示模块、LED指示模块和控制按键，所述DSP控制器、CPLD逻辑处理器、光纤收发模块和光纤接口依次导通连接，且所述DSP控制器还与所述IXD显示模块导通连接，所述CPLD逻辑处理器还与所述LED指示模块和控制按键导通连接。[0017]进一步地，所述功率单元模拟模块主要由依次连接的24V电源、IGBT逆变组和LED指示灯组成，并与所述控制板、驱动板和IGBT模块导通连接。[0018]进一步地，所述驱动模块是一驱动板，其上设有两块能够单独驱动板桥IGBT组的IGBT半桥驱动芯片和四个功率信号输出端，所述两块IGBT半桥驱动芯片通过所述四个功率信号输出端与所述主回路系统的功率变换模块中的四路IGBT逆变电路BI B4对应连接。[0019]本实用新型的有益效果:[0020]本实用新型上述技术方案，即可直接与待测功率单元连接、通讯，提供电源、通讯信号和负载，快速测试功率单元能否正常工作，检测功率单元控制板是否能够正常接收光纤信号、发送PWM信号、正确检测功率单元状态，检测功率单元的驱动板能否正常驱动IGBT和过流保护，以及检测功率单元的IGBT模块能否正常导通，售后服务人员可以方便将该装置带到现场或随机销售给用户使用，实现现场对功率单元的检测，以便快速查找故障点排除故障，恢复设备运行，同时也可兼做厂内和运行现场功率单元的电路板的检测、电路板维修、功率单元的初检等功能。[0021]
[0022]图1是本实用新型所述一种便携式功率单元测试仪实施例的结构原理示意框图；[0023]图2是本实用新型所述一种便携式功率单元测试仪实施例中主回路系统的电路示意图；[0024]图3是本实用新型所述一种便携式功率单元测试仪实施例中控制器模块的结构原理示意框图；[0025]图4是本实用新型所述一种便携式功率单元测试仪实施例中功率单元模拟模块的电路不意图；[0026]图5是本实用新型所述一种便携式功率单元测试仪实施例中驱动模块的结构示意图。[0027]具体实施方式
[0028]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，
以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。[0029]如图1至图5中所示:[0030]本实用新型提供了一种便携式功率单元测试仪，包括有用于与待测功率单元3导通连接的主回路系统I和控制系统2 ;其中，[0031]所述主回路系统I主要由一用于与待测功能单元3导通连接并供给不同电压值电源的电源电路模块11、功率变换模块12和一用于与待测功能单元3的功率输入端连接的模拟负载模块13组成，所述电源电路模块11、功率变换模块12和模拟负载模块13依次导通连接。具体结构可以为:如图2，所述电源电路模块11通过外部输入电源接口(L接口和N接口)连接有直流电源和交流电源(图中均未表示出来)，所述直流电源主要是提供整个装置的控制电源，包括用于向待测功率单元3的控制板31进行供电的5V直流电源、用于在测试IGBT的好坏时充当驱动电源的正负15V直流电源和用于测试低压情况下IGBT的导通情况时进行供电的24V直流电源，所述交流电源是690V交流电源，主要用于向待测功率单元3提供主回路电源，所述电源电路模块11上设有待测品电源接口(图2中的M接口和N接口)，与待测功率单元3连接；所述电源电路模块11与功率变换模块12之间、所述功率变换模块12与模拟负载模块13分别设有第一电路控制开关14和第二电路控制开关15，所述第一电路控制开关14和第二电路控制开关15均为控制接触器。所述功率变换模块12主要由整流桥D、直流环节电容Cl和C2、IGBT逆变电路BI B4组成，且整流桥、直流环节电容、IGBT逆变电路依次相互并联连接，主要用于与电源模块11和负载模块13组合，供给待测功率单元3较大的电流，以便测试待测功率单元3的电路板是否正常工作；所述模拟负载模块13主要为待测功率单元3提供阻感负载，使得待测功率单元3有PWM电压输出时能够产生一定的电流，使得待测功率单元3能够带轻载运行。[0032]所述控制系统2主要由控制器模块21、功率单元模拟模块22、驱动模块23组成，所述控制器模块21和驱动模块23相互导通连接，且所述控制器模块21主要用于实现PWM信号的生成、调制、发送和控制信号的调制、发送，以及待测功率单元3上传状态的进行解析，并模拟功率单元的状态，包括有DSP控制器211、CPLD逻辑处理器212、光纤收发模块213、DA转换模块214、IXD显示模块215、LED指示模块216和控制按键217，所述DSP控制器211、CPLD逻辑处理器212和光纤收发模块213依次导通连接，且DSP控制器211还与IXD显示模块215导通连接，所述CPLD逻辑处理器212还与LED指示模块216和控制按键217导通连接；所述控制器模块21还设有一用于对待测功能单元3整体及其控制板31进行测试时与待测功率单元3的光纤信号输入端连接的光纤信号输出端和一用于待测功能单元3的驱动板32进行测试时与驱动板32的PWM信号输入端连接的PWM信号输出端；所述功率模拟单元22主要用于初步测试功率单元控制板和驱动板，包括有依次连接的24V电源221、IGBT逆变组222和LED指示灯223，并通过其上的直流电源接口(图2中的J接口和K接口)或负载接口(图2中的E接口和F接口)与控制板31、驱动板32和IGBT模块33(该IGBT模块由两个IGBT管组成)导通连接，具体可以为:所述功率模拟单元22设有一用于对控制板31进行测试时与控制板31的PWM信号输出端连接的PWM信号输入端和一用于对待测功能单元3的IGBT模块33进行测试时与IGBT模块33的集电极、发射极及其公共点连接的功率直流输入端，以及一用于对驱动板32进行测试时与驱动板32的驱动信号输出端连接的驱动信号输入端；所述驱动模块23是一驱动板，其上设有两块能够单独驱动板桥IGBT组的IGBT半桥驱动芯片231和四个功率信号输出端232，两块IGBT半桥驱动芯片231通过四个功率信号输出端232与主回路系统I的功率变换模块12中的四路IGBT逆变电路BI B4对应连接，主要用于驱动功率变换模块12中的四路IGBT逆变电路BI B4，所述驱动模块23还设有一用于对IGBT模块33进行测试时与IGBT模块33的门极、集电极和发射极对应连接的驱动信号输出端。[0033]本实用新型所述便携式功率单元测试仪的使用测试方法:[0034]1、测试功率单元时，将本测试仪的待测品电源接口(M接口和N接口)接到待测功率单元3的电源输入端上，并将本测试仪的光纤接口 214与待测功率单元3的光纤接口用光纤线连接，操作该本测试仪的控制按键218发送PWM信号即可。[0035]2、测试功率单元的控制板时，将本测试仪的驱动模块23与待测功率单元3的控制板31用排线连接，接好电源、电压采集、温度开关各线，操作该本测试仪的控制按键218进行测试即可。[0036]3、测试功率单元的驱动板时，将本测试仪的控制器模块21与被测试功率单元3的驱动板32用排线连接，同时将待测功率单元3的驱动板32的四个IGBT驱动信号端与本测试仪的驱动模块23的四个IGBT管BI B4对应连接(图5)，操作该本测试仪的控制按键218进行测试即可。[0037]4、测试IGBT的通断时，将本测试仪的驱动模块23的B1、B2与被测试IGBT模块(图4)的IGBT管BI和IGBT管B2的相关管脚连接起来，同时将本测试仪的直流电源接口(J接口和K接口)接到待测功率单元3的IGBT模块33的其中一个IGBT管的发射极和另一个IGBT管的集电极上，或者将本测试仪的负载接口(E接口和F接口)接到待测功率单元3的IGBT模块33的两IGBT管的集电极和发射极的公共点以及其中一个IGBT管的发射极或另一个IGBT管的集电极上，采用该两种情况分别测试。[0038]这样，通过本实用新型所述的测试仪即可直接与待测功率单元3连接、通讯，提供电源、通讯信号和负载，快速测试功率单元能否正常工作，检测功率单元控制板是否能够正常接收光纤信号、发送PWM信号、正确检测功率单元状态，检测功率单元的驱动板能否正常驱动IGBT和过流保护，以及检测功率单元的IGBT模块能否正常导通，售后服务人员可以方便将该装置带到现场或随机销售给用户使用，实现现场对功率单元的检测，以便快速查找故障点排除故障，恢复设备运行，同时也可兼做厂内和运行现场功率单元的电路板的检测、电路板维修、功率单元的初检等功能。[0039]以上内容是结合具体的优选技术方案对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种便携式功率单元测试仪，其特征在于:包括有用于与待测功率单元(3)导通连接的主回路系统(I)和控制系统(2);其中， 所述主回路系统(I)主要由一用于与所述待测功能单元(3)导通连接并供给不同电压值电源的电源电路模块(11)、功率变换模块(12)和一用于与所述待测功能单元(3)的功率输入端连接的模拟负载模块(13 )组成，所述电源电路模块(11)、功率变换模块(12 )和模拟负载模块(13)依次导通连接； 所述控 制系统(2)主要由控制器模块(21)、功率单元模拟模块(22)、驱动模块(23)组成，所述控制器模块(21)和驱动模块(23 )相互导通连接，且所述控制器模块(21)设有一用于对所述待测功能单元(3)整体及其控制板(31)进行测试时与所述待测功率单元(3)的光纤信号输入端连接的光纤信号输出端和一用于所述待测功能单元(3)的驱动板(32)进行测试时与所述驱动板(32)的PWM信号输入端连接的PWM信号输出端，所述功率模拟单元(22)设有一用于对所述控制板(31)进行测试时与所述控制板(31)的PWM信号输出端连接的PWM信号输入端和一用于对所述待测功能单元(3)的IGBT模块(33)进行测试时与所述IGBT模块(33)的集电极、发射极及其公共点连接的功率直流输入端，以及一用于对所述驱动板(32)进行测试时与所述驱动板(32)的驱动信号输出端连接的驱动信号输入端，所述驱动模块(23)设有一用于对所述IGBT模块(33)进行测试时与所述IGBT模块(33)的门极、集电极和发射极对应连接的驱动信号输出端。
2.根据权利要求1所述的便携式功率单元测试仪，其特征在于:所述电源电路模块(11)连接有直流电源和交流电源，所述直流电源包括5V直流电源、正负15V直流电源和24V直流电源，所述交流电源是690V交流电源。
3.根据权利要求2所述的便携式功率单元测试仪，其特征在于:所述电源电路模块(11)与功率变换模块(12)之间、所述功率变换模块(12)与模拟负载模块(13)分别设有第一电路控制开关(14)和第二电路控制开关(15)。
4.根据权利要求3所述的便携式功率单元测试仪，其特征在于:所述第一电路控制开关(14)和第二电路控制开关(15)均为控制接触器。
5.根据权利要求1至4中任何一项所述的便携式功率单元测试仪，其特征在于:所述功率变换模块(12)主要由整流桥D、直流环节电容Cl和C2、IGBT逆变电路BI B4组成，且所述整流桥、直流环节电容、IGBT逆变电路依次相互并联连接。
6.根据权利要求5所述的便携式功率单元测试仪，其特征在于:所述控制器模块(21)主要由DSP控制器(211)、CPLD逻辑处理器(212)、光纤收发模块(213)、光纤接口(214)、DA转换模块(215 )、LCD显示模块(216 )、LED指示模块(217)和控制按键(218)，所述DSP控制器(211)、CPLD逻辑处理器(212)、光纤收发模块(213)和光纤接口(214)依次导通连接，且所述DSP控制器(211)还与所述IXD显示模块(216)导通连接，所述CPLD逻辑处理器(212)还与所述LED指示模块(217)和控制按键(218)导通连接。
7.根据权利要求6所述的便携式功率单元测试仪，其特征在于:所述功率单元模拟模块(22)主要由依次连接的24V电源(221)、IGBT逆变组(222)和LED指示灯(223)组成，并与所述控制板(31)、驱动板(32)和IGBT模块(33)导通连接。
8.根据权利要求7所述的便携式功率单元测试仪，其特征在于:所述驱动模块(23)是一驱动板，其上设有两块能够单独驱动板桥IGBT组的IGBT半桥驱动芯片(231)和四个功率信号输出端(232)，所述两块IGBT半桥驱动芯片(231)通过所述四个功率信号输出端(232)与所述主回路系统 (I)的功率变换模块(12)中的四路IGBT逆变电路BI B4对应连接。
专利摘要本实用新型涉及一种便携式功率单元测试仪，包括有用于与待测功率单元导通连接的主回路系统和控制系统；所述主回路系统主要由依次导通连接电源电路模块、功率变换模块和模拟负载模块组成，且电源电路模块和模拟负载模块与待测功率单元导通连接；所述控制系统主要由控制器模块、功率单元模拟模块、驱动模块组成，控制器模块和驱动模块相互导通连接，且控制器模块与待测功率单元的控制板和驱动板导通连接，所述驱动模块与功率变换模块和待测功率单元的IGBT模块导通连接，功率单元模拟模块与控制板、驱动板和IGBT模块导通连接。通过本测试仪即可实现现场对功率单元的检测，快速查找、排除故障，同时也可兼做厂内和运行现场功率单元的检修。
文档编号G01R31/28GK203025271SQ20122070906
公开日2013年6月26日 申请日期2012年12月20日 优先权日2012年12月20日
发明者韦延清, 洒国栋, 黄明星, 陈峻岭, 马剑青, 范强军, 李政霖, 邓志浩 申请人:珠海万力达电气股份有限公司