变频器的电路板的测试装置的制作方法

本实用新型涉及变频器的电路板的测试技术领域，尤其涉及变频器的电路板的测试装置。

背景技术：

变频器(Variable Frequency Drive，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IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极型晶体管)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。西门子MASTERDRIVES变频器是西门子开发的变频器，在各个行业中应用广泛。

一些变频器，例如大功率的变频器，在钢铁，冶金等领域广泛使用。由于现场条件恶劣，为了能让这些装置长期可靠运行，客户需要定期对变频器进行预防性维护。预维护是对变频器定期进行检查、清洁和维护，包括对变频器进行拆卸，清洁，对内部电路板进行测试诊断，以及时发现可能存在的风险，做到提前处理，减少生产过程中的故障停机时间。

现有的解决方案中，在预维护过程中拆卸下来的电路板只能通过目检和简单的万用表测量进行初步检查，然后再将电路板装回原装置中进行检测。如果检测不通过，还需要工程师再次拆卸装置，更换可能的故障电路板后再次进行检测，直到检测通过才能确认所有电路板是否正常。

技术实现要素：

本实用新型的目的之一是提供变频器的电路板的测试装置，其能够同时测量一个或多个被测电路板，效率高。另外，被测电路板安装、拆卸非常便捷，无需装机测试，大大节约了装机测试安装、拆卸的工时。

本实用新型的一个方面提供了变频器的电路板的测试装置，包括：

一电源单元；

一接口板，其与电源单元电连接；

一控制单元，其与接口板电连接；

一IGBT门驱动单元，其与电源单元电连接；

一预充电控制单元，其与接口板电连接；

一PLC，其分别与电源单元、接口板、控制单元、IGBT门驱动单元和预充电控制单元电连接；

一断路器；

一第一支路和一第二支路，第一支路和第二支路并联于断路器和电源单元之间，其中，第一支路包括串联的一第一电压转换模块、一第一电流检测模块和一第一开关，第二支路包括串联的一第二电压转换模块、一第二电流检测模块和一第二开关；

一第三电压转换模块，其电连接于断路器和PLC之间；和

一人机交互界面，其与PLC电连接。

在变频器的电路板的测试装置的一种示意性的实施方式中，测试装置还包括：

一第三开关，其电连接于电源单元和IGBT门驱动单元之间；和

一第四开关，其电连接于接口板和预充电控制单元之间。

在变频器的电路板的测试装置的另一种示意性的实施方式中，测试装置还包括一操作参数单元，其电连接于控制单元和PLC之间。

在变频器的电路板的测试装置的再一种示意性的实施方式中，测试装置还包括一通讯板，其安装于控制单元并与PLC通过总线连接。

在变频器的电路板的测试装置的又一种示意性的实施方式中，第一支路还包括一第五开关，第一开关和第五开关分别位于第一电压转换模块的两端；PLC分别控制第一开关、第二开关、第三开关、第四开关和第五开关的开关状态。

在变频器的电路板的测试装置的又一种示意性的实施方式中，测试装置还包括：

一箱体，其包括一上盖和一下盖；

一翻板，其设置于上盖和下盖之间，并能够绕一轴旋转，电源单元、接口板、控制单元、IGBT门驱动单元和预充电控制单元设置于翻板。

附图说明

下文将以明确易懂的方式通过对优选实施例的说明并结合附图来对本实用新型上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明，其中：

图1是本实用新型的一个实施例提供的变频器的电路板的测试装置的电路结构示意图；

图2为是本实用新型的一个实施例提供的变频器的电路板的测试装置的侧视结构示意图。

标号说明：

变频器的电路板的测试装置10

电源单元11

接口板12

控制单元13

IGBT门驱动单元14

预充电控制单元15

PLC 16

断路器17

第一支路18

第一电压转换模块181

第一电流检测模块182

第一开关183

第五开关184

第二支路19

第二电压转换模块191

第二电流检测模块192

第二开关193

第三电压转换模块20

人机交互界面21

第三开关22

第四开关23

操作参数单元24

通讯板25

箱体26

上盖261

下盖262

翻板27

具体实施方式

为了对实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。

下面讨论的各图以及被用来描述在该专利文档中的本公开的原理的各种实施例仅以说明的方式并且无论如何不应该被解释成限制本公开的范围。本领域技术人员将会理解，可以在任何适当布置的设备中实施本公开的原理。将参考示例性非限制实施例来描述本申请的各种创新教导。

在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地示出了其中的一个，或仅标出了其中的一个。

图1是本实用新型的一个实施例提供的变频器的电路板的测试装置的电路结构示意图。从图1中可以看出，该变频器的电路板的测试装置10包括：

一电源单元11；

一接口板12，其与电源单元11电连接；

一控制单元13，其与接口板12电连接；

一IGBT门驱动单元14，其与电源单元11电连接；

一预充电控制单元15，其与接口板12电连接；

一PLC(Programmable Logic Controller)16，其分别与电源单元11、接口板12、控制单元13、IGBT门驱动单元14和预充电控制单元15电连接；

一断路器17；

一第一支路18和一第二支路19，第一支路18和第二支路19并联于断路器17和电源单元11之间，其中，第一支路18包括串联的一第一电压转换模块181、一第一电流检测模块182和一第一开关183，第二支路19包括串联的一第二电压转换模块191、一第二电流检测模块192和一第二开关193；

一第三电压转换模块20，其电连接于断路器17和PLC16之间；和

一人机交互界面21，其与PLC16电连接。

具体而言，断路器17的具有第一端和第二端(图中未标识)，第一端用于输入外部电压，例如220V的交流电压。第二端分别与第一支路18的第一电压转换模块181、第二支路19的第二电压转换模块191和第三电压转换模块20电连接。这样第一电压转换模块181将外部电压(例如220V的交流电压)转换为第一电压(例如540V的直流电压)，第二电压转换模块191将外部电压(例如220V的交流电压)转换为第二电压(例如24V的直流电压)，第三电压转换模块20将外部电压(例如220V的交流电压)转换为第三电压(例如24V的直流电压)。

电源单元11为Power Supply Unit，简称PSU，用于为接口板12、控制单元13、IGBT门驱动单元14和预充电控制单元15提供电源。电源单元11的电压输入端有两个，分别为第一输入端和第二输入端(图中未标识)，该第一输入端与第一支路18电连接，第二输入端与第二支路19电连接。也就是说，第一支路18的第一电压转换模块181为电源单元11提供第一电压，第二支路19的第二电压转换模块181为电源单元11提供第二电压。该第一电压和第二电压不相同，例如第一电压大于第二电压。PLC16控制第一开关183和第二开关193的开关状态来控制输入电源单元11的电压是第一电压还是第二电压。接口板12为Inverter Interface，简称IVI，用于采集信号并转换变送。例如采集变频器的直流母线电压、电流、温度等第一信号并传送至控制单元13。控制单元13为Control Unit Vector Control，简称CUVC，是变频器的控制板，用于进行矢量运算和控制。IGBT门驱动单元14为IGBT Gate Driver，简称IGD。预充电控制单元15为Pre-charging Control Unit，简称PCC，用于预充电的控制。电源单元11将其产生的电压信号传送至PLC16。接口板12将其从变送器、传感器等采集的第一信号传送至PLC16。接口板12将其采集的第一信号输入至控制单元13进行处理后得到第二信号，然后该第二信号被传输至PLC16。IGBT门驱动单元14将IGBT的状态信号发送给PLC16。预充电控制单元15将变频器的整流信号晶闸管的状态信号发送给PLC16。第一电流检测模块182用于检测第一支路18的第一电流，并传输至PLC16。第二电流检测模块192用于检测第二支路19的第二电流，并传输至PLC16。在一个示意性的实施方式中，第一电流检测模块182和第二电流检测模块192均为电流传感器。人机交互界面21为Human Machine Interface，简称HMI，用于接收用户对检测过程的控制和向用户输出检测结果。通常，电源单元11、接口板12、控制单元13、IGBT门驱动单元14和预充电控制单元15均为电路板，是构成变频器的重要模块。测试装置中这些电路板是功能和结构完整的模块。测试时，用被测电路板替换测试装置中与其功能对应的模块进行测试。单次可以测试单个电路板，也可以多个甚至所有电路板一起测试。该变频器的电路板的测试装置10能够同时测量一个或多个被测电路板，效率高。

使用该变频器的电路板的测试装置10进行测试的流程如下：

步骤S10：先闭合Q1，测试装置得电。

步骤S20：PLC16控制第二开关193闭合,其余开关断开，第二支路19的第二电压转换模块191为电源单元11提供第二电压(如24V直流电压)。第二电流检测模块192测量流经电源单元11、接口板12、控制单元13的第二电流，并传输给PLC16。PLC内有比较器和一预设的第二阈值范围。PLC16将第二电流与该第二阈值范围进行比较，根据该比较结果判断电源单元11、接口板12、控制单元13的功耗是否正常。当该第二电流在该第二阈值范围内时，电源单元11、接口板12、控制单元13的功耗均是正常的；否则，电源单元11、接口板12、控制单元13中至少有一个的功耗是不正常的。PLC16将结果由人机交互界面21输出显示，记录数据以报告初步判断这三块板子的功耗是否正常，是否短路，避免短路时测试产生人身和/或设备损伤。

这里，如果电源单元11、接口板12、控制单元13中有一个是被测电路板，那么当该第二电流不在该第一阈值范围内时，判断该被测电路板的功耗不正常。

如果电源单元11、接口板12、控制单元13中有两个是被测电路板，那么当该第二电流不在该第一阈值范围内时，判断该两个被测电路板中至少有一个的功耗不正常。

如果电源单元11、接口板12、控制单元13均是被测电路板，那么当该第二电流不在该第一阈值范围内时，判断该三个被测电路板中至少有一个的功耗不正常。

步骤S30：将电源单元11、接口板12、控制单元13中可能存在功耗异常的被测电路板逐个更换为对应的功能正常的标准模块，对剩余被测电路板重新执行步骤10和20，直至判断电源单元11、接口板12、控制单元13中所有的被测电路板的功耗是否正常。

经过步骤S30后能够判断该变频器的电路板的测试装置10中的被测的电源单元11在第二电压供电方式下功耗是否正常，被测的接口板12和被测的控制单元13的功耗是否正常。

若被测的电源单元11在第二电压供电方式下功耗正常，则继续执行步骤S40。

步骤S40：PLC16对电源单元11产生的电压信号(输入电压为第二电压时)进行测量并记录测量数据，根据测量数据判断电源单元11的输出电压是否正常。

此时，电源单元11的输入端为第二输入端(例如24V)，输出端有多个(多路直流输出)。PLC16测量电源单元11的所有输出端口的直流电压，任意一个输出直流电压不在预设范围内均判断其不正常。步骤S40判断电源单元11在第二电压的供电方式下输出电压是否正常。

若被测的电源单元11在第二电压供电方式下输出电压正常，则继续执行步骤S50。

步骤S50：PLC16控制第二开关193断开、第一开关183闭合，第一支路18的第一电压转换模块181为电源单元11提供第一电压(如540V直流电压)。第一电流检测模块182测量流经电源单元11、接口板12、控制单元13的第一电流，并传输给PLC16。PLC内有比较器和一预设的第一阈值范围。PLC16将第一电流与该第一阈值范围进行比较，根据该比较结果判断电源单元11在第一电压供电方式下功耗是否正常(步骤S30后接口板12、控制单元13的功耗是否正常已经确定)。当该第一电流在该第一阈值范围内时，电源单元11的功耗均是正常的；否则，电源单元11的功耗是不正常的。PLC16将结果由人机交互界面21输出显示，记录数据以报告初步判断电源单元11在第一电压供电方式下功耗是否正常，是否短路，避免短路时测试产生人身和/或设备损伤。

若被测的电源单元11在第一电压供电方式下功耗正常，则继续执行步骤S60。

步骤S60：PLC16对电源单元11产生的电压信号(输入电压为第一电压时)进行测量并记录测量数据，根据测量数据判断电源单元11的输出电压是否正常。

此时，电源单元11的输入端为第一输入端(例如540V)，输出端有多个(多路直流输出)。PLC16测量电源单元11的所有输出端口的直流电压，任意一个输出直流电压不在预设范围内均判断其不正常。步骤S60判断电源单元11在第一电压的供电方式下输出电压是否正常。

经过上述步骤S10-S60能够快速从功耗上初步判断电源单元11、接口板12、控制单元13是否正常，效率高。

在一个示意性的实施方式中，测试装置10还包括：

一第三开关22，其电连接于电源单元11和IGBT门驱动单元14之间；和

一第四开关23，其电连接于接口板12和预充电控制单元15之间。

该第三开关22和第四开关23的开关状态均由PLC16控制，以分别对IGBT门驱动单元14和预充电控制单元15进行测试。测试时，用被测的电路板替换对应功能的模块。

对IGBT门驱动单元14的测试采用步骤S70：PLC16控制第二开关193闭合，第一开关183断开，第三开关22闭合，第四开关23断开。第二电流检测模块192测量得到一第三电流电流。PLC16将该第三电流与一预设的第三阈值进行比较，判断IGBT门驱动单元14供电是否正常。

对预充电控制单元15的测试采用步骤S80：PLC16控制第二开关193闭合，第一开关183断开，第三开关22断开，第四开关23闭合。第二电流检测模块192测量得到一第四电流电流。PLC16将该第四电流与一预设的第四阈值进行比较，判断预充电控制单元15供电是否正常。

通过第三开关22和第四开关23选择性地对IGBT门驱动单元14和预充电控制单元15进行测试。

在一个示意性的实施方式中，测试装置10还包括一操作参数单元24，其电连接于控制单元13和PLC16之间。操作参数单元24为Operation and Parameter Unit，检测PMU，用于参数的显示和修改，显示控制单元13的运行状态。操作参数单元24具有232通讯口，能够用于对控制单元13的测试。

在一个示意性的实施方式中，测试装置10还包括一通讯板25，其安装于控制单元13并与PLC16通过总线连接。通讯板25为Communication board Profibus，简称CBP，安装在控制单元13上，用于PROFIBUS通讯。

PLC16通过DP通讯启动控制单元13，通过通讯板25读取控制单元13采集到的第二信号(对应直流母线的电压值、变频器的温度、变频器的输出电流值等经控制单元13处理后的值)，并记录。PLC16通过通讯板25对控制单元13进行控制，并根据PLC16从接口板12检测到的第一信号(对应对应直流母线的电压值、变频器的温度、变频器的输出电流值等的实际值)进行比较，判断控制单元13的信号处理和控制等功能是否正常。

在一个示意性的实施方式中，第一支路18还包括一第五开关184，第一开关183和第五开关184分别位于第一电压转换模块181的两端；PLC16分别控制第一开关183、第二开关193、第三开关22、第四开关23和第五开关184的开关状态。第一支路18的供电电源为540V，电压较高。采用第五开关184能够确保在安全的状态下测试装置采用540电压，提供安全性。

图2为是本实用新型的一个实施例提供的变频器的电路板的测试装置的侧视结构示意图。从图2可以看出，该变频器的电路板的测试装置还包括：一箱体26，其包括一上盖261和一下盖262；

一翻板27，其设置于上盖261和下盖262之间，并能够绕一轴旋转，电源单元11、接口板12、控制单元13、IGBT门驱动单元14和预充电控制单元15设置于翻板27。

上盖261能够相对于下盖262绕着该轴旋转，翻板27也能够绕着该轴旋转。电源单元11、接口板12、控制单元13、IGBT门驱动单元14和预充电控制单元15设置于翻板27的一侧或相对的两侧(第一侧和第二侧)。例如，电源单元11设置于该翻板27的第一侧，接口板12、控制单元13、IGBT门驱动单元14和预充电控制单元15设置于翻板27的第二侧。第一电压转换模块181设置于翻板27的第一侧。该测试装置采用箱体和翻板结构，搬运携带和各模块/电路板的拆装方便。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施方式描述的，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。