本实用新型属于变频器技术领域，具体涉及一种变频器串扰测试系统。
背景技术：
目前电磁兼容对外骚扰检测主流方法是传导骚扰测试，使用射频接收机和线路阻抗稳定网络(Line Impedance Stabilization Network，简称LISN)检测变频器电源端口的对外干扰发射。其优势为可以在一个频率段范围内很精准的检测干扰发射水平，但其缺点有：无法有针对性的检测出变频器对外干扰是否会导致敏感设备的失效，即仅能定量，无法定性；无法模拟变频器所处的实际电网情况。
技术实现要素：
本实用新型实施例提出一种变频器串扰测试系统，用于与不同的配电模拟系统配合使用以定性测试变频器工作时对外围设备的串扰情况。
本实用新型实施例提出一种变频器串扰测试系统，包括：变频器、电机、可编程逻辑控制器以及上位机；所述变频器的输入电源接线端子连接至配电模拟系统的第一供电模块，所述变频器的负载接线端子连接至电机，所述可编程逻辑控制器的电源输入端连接至所述配电模拟系统的第二供电模块，所述可编程逻辑控制器通过设有屏蔽层的通讯线与上位机相连以建立起通讯，所述屏蔽层分别连接所述可编程逻辑控制器的外壳以及所述上位机的外壳，所述变频器的外壳上设置有第一地线，所述第一地线连接至第一目标点，所述第一目标点为可编程逻辑控制器的外壳，所述电机的外壳上设置有第二地线，所述第二地线用于连接至第二目标点。
其进一步技术方案为，所述配电模拟系统为TN-S配电模拟系统，所述第二目标点为可编程逻辑控制器的外壳。
其进一步技术方案为，所述上位机上设置有第三地线，所述第三地线用于连接至第三目标点。
其进一步技术方案为，所述配电模拟系统为TN-S配电模拟系统，所述第二目标点为地，所述第三目标点为所述配电模拟系统的第二供电模块的电源中性点。
其进一步技术方案为，所述配电模拟系统为TN-S配电模拟系统，所述第二目标点为可编程逻辑控制器的外壳，所述第三目标点为所述配电模拟系统的第二供电模块的电源中性点。
其进一步技术方案为，所述配电模拟系统为TT配电模拟系统，所述第二目标点为地，所述第三目标点为地。
其进一步技术方案为，所述配电模拟系统为IT配电模拟系统，所述第二目标点为地，所述第三目标点为地。
其进一步技术方案为，所述配电模拟系统为TN-S配电模拟系统，所述第二目标点为可编程逻辑控制器的外壳；所述可编程逻辑控制器的外壳上设置有第四地线，所述第四地线连接至第四目标点，所述第四目标点为所述配电模拟系统的第二供电模块的电源中性点。
其进一步技术方案为，所述配电模拟系统为TT配电模拟系统，所述第二目标点为可编程逻辑控制器的外壳，所述第三目标点为地；所述可编程逻辑控制器的外壳上设置有第四地线，所述第四地线连接至第四目标点，所述第四目标点为地。
其进一步技术方案为，所述第一供电模块为380V供电模块，所述第二供电模块为220V供电模块。
与现有技术相比，本实用新型实施例提出的变频器串扰测试系统，用于与不同的配电模拟系统配合使用以测试变频器工作时对外围设备的串扰情况。测试时，将变频器串扰测试系统分别接入到不同配电模拟系统来模拟不同的配电环境：可编程逻辑控制器与上位机通过设有屏蔽层的通讯线建立起正常通讯，开启变频器，其输出三相PWM信号以驱动电机运行，PWM信号波形较大的du/dt信号对电机内绕组之间的分布电容进行充放电，设置于变频器外壳上的第一地线以及电机外壳上的第二地线均会产生高频共模电流，通过在可编程逻辑控制器件和/或上位机上增设地线，并调整系统中地线所接入的目标点，可以验证不同地线接法下，共模电流流经通讯线的屏蔽层对线芯内通讯信号的干扰情况，利用上位机监控与可编程逻辑控制器的通讯以获取通讯的丢帧情况，依据丢帧情况可定性分析变频器工作时对外围设备的串扰情况，从而可发现变频器在电磁兼容设计中存在的缺陷，进而可以有针对性地提高产品的应用可靠性，以达到确保变频器在任何一种配电环境中都不会干扰同系统中其他敏感设备的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例一的变频器串扰测试系统应用于TN-S配电模拟系统的示意性框图；
图2是本实用新型实施例二的变频器串扰测试系统应用于TN-S配电模拟系统的示意性框图；
图3是本实用新型实施例三的变频器串扰测试系统应用于TN-S配电模拟系统的示意性框图；
图4是本实用新型实施例四的变频器串扰测试系统应用于TN-S配电模拟系统的示意性框图；
图5是本实用新型实施例五的变频器串扰测试系统应用于TT配电模拟系统的示意性框图；
图6是本实用新型实施例六的变频器串扰测试系统应用于TT配电模拟系统的示意性框图；
图7是本实用新型实施例七的变频器串扰测试系统应用于IT配电模拟系统的示意性框图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
传统上将电力系统划分为发电系统、输电系统和配电系统。发电系统发出的电能经由输电系统的输送，最后由配电系统分配给各个用户。一般将电力系统中从降压配电变电站出口到用户端的这一段系统成为配电系统。配电系统是由多种配电设备和配电设施所组成的变换电压和直接向终端用户分配电能的一个电力网络系统。低压配电系统按接地方式的不同，可以分为以下三类：
TN-S配电系统：TN-S配电系统的电源中性点直接接地，而用电设备外露可导电部分通过PE线(Protecting Earth，简称PE线，又称为地线)连接至电源中性点。N线(Neutral Line，简称N线，又称为零线)与PE线在系统中性点分开后，不能再有任何电气连接。TN-S配电系统安全可靠，适用于工业与民用建筑等低压供电系统。
TT配电系统：TT配电系统的电源中性点直接接地，而用电设备外露可导电部分也直接接地。通常将电源中性点的接地叫工作接地，而设备外露可导电部分的接地叫保护接地。TT配电系统的设备在正常运行时外壳不带电，发生故障时，设备的外壳高电位不会沿着PE线传递至整个系统。因此，TT配电系统适用于对电压敏感的数据处理设备以及精密电子设备，在爆炸和火灾等危险性场所具有优势。
IT配电系统：IT配电系统的电源中性点不接地，而用电设备外露可导电部分直接接地。IT配电系统具有泄露电流小、可带故障运行等优点，因此在医疗场所、地下矿井、化工企业、船舶、电信、冶金、石油化工以及交通工程等领域，系统得到了广泛的应用。
本实用新型实施例提出的变频器串扰测试系统，用于与不同的配电模拟系统(具体包括与上述三种配电系统相对应的三种配电模拟系统)配合使用以测试变频器在不同工作环境时对外围设备的串扰情况。
如图1所示，其展示了本实用新型实施例一的变频器串扰测试系统10，所述变频器串扰测试系统10包括：变频器100、电机101、可编程逻辑控制器102以及上位机103；所述变频器100的输入电源接线端子连接至配电模拟系统20的第一供电模块200，所述变频器100的负载接线端子连接至电机101，所述可编程逻辑控制器102的电源输入端连接至所述配电模拟系统20的第二供电模块201，所述可编程逻辑控制器102通过设有屏蔽层的通讯线104与上位机103相连以建立起通讯，所述屏蔽层分别连接所述可编程逻辑控制器102的外壳以及所述上位机103的外壳，所述变频器100的外壳上设置有第一地线108，所述第一地线108连接至第一目标点，所述第一目标点为可编程逻辑控制器102的外壳，所述电机101的外壳上设置有第二地线109，所述第二地线109用于连接至第二目标点，所述第二目标点为可编程逻辑控制器102的外壳。在某些实施例，例如本实施例中，所述第一供电模块为380V供电模块，所述第二供电模块为220V供电模块。
在本实施例一中，所述配电模拟系统20为TN-S配电模拟系统。在测试时，所述可编程逻辑控制器102与上位机103通过设有屏蔽层的通讯线104建立起正常通讯，之后开启变频器100，所述变频器100输出PWM信号(Pulse Width Modulation，简称PWM信号)以驱动电机101，所述PWM信号产生的du/dt信号经变频器100内部的IGBT模块与散热器之间的分布电容形成共模电流，所述共模电流的流通路径为：传至所述变频器100的外壳，并通过第一地线108传至可编程逻辑控制器102，所述共模电流驱动可编程逻辑控制器102外壳的杂散电感形成干扰源，驱动屏蔽层形成杆状天线，进而影响通讯线104的正常通讯；另外，所述PWM信号产生的du/dt信号经电机定转子之间的分布电容形成共模电流，所述共模电流传至电机101的外壳，然后经由第二地线109流至可编程逻辑控制器102的外壳。通过上位机103监控与可编程逻辑控制器102的通讯，若所述共模电流干扰了通讯线104的信号传输，上位机103获取到通讯的丢帧情况，便可验证在此系统设置上，所述变频器100正常工作时会对系统中其他敏感设备产生干扰。
如图2所示，其展示了本实用新型实施例二的变频器串扰测试系统11，应用于配电模拟系统20中，所述配电模拟系统20为TN-S配电模拟系统，所述变频器串扰测试系统11和实施例一的变频器串扰测试系统10不同的是，在上位机103上设置有第三地线110，所述第三地线110连接至第三目标点，所述第三目标点为配电模拟系统20的第二供电模块201的电源中性点，其余部分均与是实施例一的变频器串扰测试系统10相同，详情可参见实施例一，此处不再赘述。
本实施例二于测试时，所形成的共模电流及流通路径为：所述变频器100输出PWM信号以驱动电机101，所述PWM信号产生的du/dt信号经变频器100内部的IGBT模块与散热器之间的分布电容形成共模电流，所述共模电流传至所述变频器100的外壳，并通过第一地线108传至可编程逻辑控制器102，经屏蔽层对通讯线104的分布电容对通讯产生干扰；另外，所述共模电流经屏蔽层传至上位机103，经由第三地线110回流至配电模拟系统20；此外，所述PWM信号产生的du/dt信号经电机定转子之间的分布电容形成共模电流，所述共模电流传至电机101的外壳，并经由第二地线109传至可编程逻辑控制器102。通过上位机103监控与可编程逻辑控制器102的通讯，若所述共模电流干扰了通讯线104的信号传输，上位机103获取到通讯的丢帧情况，便可验证在此系统设置上，所述变频器100正常工作时会对系统中其他敏感设备产生干扰。
如图3所示，其展示了本实用新型实施例三的变频器串扰测试系统12，应用于配电模拟系统20中，所述配电模拟系统20为TN-S配电模拟系统，所述变频器串扰测试系统12和实施例一的变频器串扰测试系统10不同的是，在可编程逻辑控制器102上设置有第四地线111，所述第四地线111连接至第四目标点，所述第四目标点为配电模拟系统20的第二供电模块201的电源中性点，其余部分均与是实施例一的变频器串扰测试系统10相同，详情可参见实施例一，此处不再赘述。
本实施例三于测试时，所形成的共模电流及流通路径为：所述变频器100输出PWM信号以驱动电机101，所述PWM信号产生的du/dt信号经变频器100内部的IGBT模块与散热器之间的分布电容形成共模电流，所述共模电流传至所述变频器100的外壳，并通过第一地线108传至可编程逻辑控制器102，所述共模电流驱动可编程逻辑控制器件102的杂散电感形成干扰源，驱动屏蔽层形成杆状天线，进而影响通讯线104的正常通讯；另外，所述共模电流经设于可编程逻辑控制器102上的第四地线111回流至配电模拟系统20；此外，所述PWM信号产生的du/dt信号经电机定转子之间的分布电容形成共模电流，所述共模电流传至电机101的外壳，并经由第二地线109传至可编程逻辑控制器102。通过上位机103监控与可编程逻辑控制器102的通讯，若所述共模电流干扰了通讯线104的信号传输，上位机103获取到通讯的丢帧情况，便可验证在此系统设置上，所述变频器100正常工作时会对系统中其他敏感设备产生干扰。
如图4所示，其展示了本实用新型实施例四的变频器串扰测试系统13，应用于配电模拟系统20中，所述配电模拟系统20为TN-S配电模拟系统，与实施例二所述的变频器串扰测试系统11不同的是，所述变频器串扰测试系统13，所述电机101上的第二地线108连接的第二目标点为地，其余部分均与是实施例二的变频器串扰测试系统11相同，详情可参见实施例二，此处不再赘述。
本实施例四于测试时，所形成的共模电流及流通路径为：所述变频器100输出PWM信号以驱动电机101，所述PWM信号产生的du/dt信号经变频器100内部的IGBT模块与散热器之间的分布电容形成共模电流，所述共模电流传至所述变频器100的外壳，并通过第一地线108传至可编程逻辑控制器102，经屏蔽层对通讯线104的分布电容对通讯产生干扰；另外，所述共模电流经屏蔽层传至上位机103，经由第三地线110回流至配电模拟系统20。通过上位机103监控与可编程逻辑控制器102的通讯，若所述共模电流干扰了通讯线104的信号传输，上位机103获取到通讯的丢帧情况，便可验证在此系统设置上，所述变频器100正常工作时会对系统中其他敏感设备产生干扰。
如图5所示，其展示了本实用新型实施例五的变频器串扰测试系统14，应用于配电模拟系统20中，所述配电模拟系统20为TT配电模拟系统，除了配电系统20的类别不同外，与实施例四所述的变频器串扰测试系统13不同的是，在所述变频器串扰测试系统14中，所述上位机103上的第三地线110连接的第三目标点为地，其余部分均与是实施例四的变频器串扰测试系统13相同，详情可参见实施例四，此处不再赘述。
本实施例五于测试时，所形成的共模电流及流通路径为：所述变频器100输出PWM信号以驱动电机101，所述PWM信号产生的du/dt信号经变频器100内部的IGBT模块与散热器之间的分布电容形成共模电流，所述共模电流传至所述变频器100的外壳，并通过第一地线108传至可编程逻辑控制器102，经屏蔽层对通讯线104的分布电容对通讯产生干扰；另外，所述共模电流经屏蔽层传至上位机103，经由第三地线110回流至配电模拟系统20。通过上位机103监控与可编程逻辑控制器102的通讯，若所述共模电流干扰了通讯线104的信号传输，上位机103获取到通讯的丢帧情况，便可验证在此系统设置上，所述变频器100正常工作时会对系统中其他敏感设备产生干扰。
如图6所示，其展示了本实用新型实施例六的变频器串扰测试系统15，应用于配电模拟系统20中，所述配电模拟系统20为TT配电模拟系统，与实施例五所述的变频器串扰测试系统14不同的是，在所述变频器串扰测试系统15中，所述电机101上的第二地线109连接的第二目标点为可编程逻辑控制器102的外壳；所述可编程逻辑控制器102的外壳上设置有第四地线111，所述第四地线连接至第四目标点，所述第四目标点为配电模拟系统20的第二供电模块201的电源中性点，其余部分均与是实施例五的变频器串扰测试系统14相同，详情可参见实施例四，此处不再赘述。
本实施例六于测试时，所形成的共模电流及流通路径为：所述变频器100输出PWM信号以驱动电机101，所述PWM信号产生的du/dt信号经变频器100内部的IGBT模块与散热器之间的分布电容形成共模电流，所述共模电流传至所述变频器100的外壳，并通过第一地线108传至可编程逻辑控制器102，经屏蔽层对通讯线104的分布电容对通讯产生干扰；另外，所述共模电流经屏蔽层传至上位机103，经由第三地线110回流至配电模拟系统20；此外，所述共模电流经由设于可编程逻辑控制器102上的第四地线111回流至配电模拟系统20；并且，所述PWM信号产生的du/dt信号经电机定转子之间的分布电容形成共模电流，所述共模电流传至电机101的外壳，并经由第二地线109传至可编程逻辑控制器102。通过上位机103监控与可编程逻辑控制器102的通讯，若所述共模电流干扰了通讯线104的信号传输，上位机103获取到通讯的丢帧情况，便可验证在此系统设置上，所述变频器100正常工作时会对系统中其他敏感设备产生干扰。
如图7所示，其展示了本实用新型实施例七的变频器串扰测试系统16，应用于配电模拟系统20中，所述配电模拟系统20为IT配电模拟系统，实施例七与实施例五的区别在于配电模拟系统20的不同，在实施例七中采用的是IT配电模拟系统，而在实施例五中配电模拟系统20为TT配电模拟系统。对本实施例的系统描述，可参见实施例五，此处不再赘述。
与现有技术相比，本实用新型实施例提出的变频器串扰测试系统，用于与不同配电模拟系统配合使用以验证变频器工作时对外围设备的干扰。该变频器串扰测试系统包括：变频器、电机、可编程逻辑控制器以及通过设有屏蔽层的通讯线与可编程逻辑控制器建立起通讯的上位机。测试时，具体地，通过对所述变频器依次接入不同配电模拟系统的第一电压输出，以模拟变频器所处的实际电网环境；变频器输出PWM信号以驱动电机，变频器外壳通过第一地线连接至可编程逻辑控制器的外壳，可编程逻辑控制器通过带屏蔽层的通讯线连接至上位机以进行通讯；当变频器工作时输出PWM信号至电机，其产生的共模电流将经由第一地线传至可编程逻辑控制器，进而传至通讯线的屏蔽层，进而对可编程逻辑控制器与上位机建立的通讯产生干扰；利用上位机监测其与可编程逻辑控制器之间通讯过程的丢帧情况，可验证变频器工作时对外围设备的干扰情况。此外，通过在可编程逻辑器件和/或上位机上增设地线，以及调整系统中地线所接入的目标点，可构建出多种不同测试系统，据此可以验证在上述各种不同系统中变频器工作时对外围设备的干扰情况。基于此可发现变频器在电磁兼容设计中存在的缺陷，进而可以有针对性地改善产品的应用可靠性，以达到确保变频器在任何一种配电环境中都不会干扰同系统中其他敏感设备的目的。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。