专利名称：对电驱动装置中的电路板进行诊断测试的测试装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及工业驱动领域，具体涉及一种用于对电驱动装置中的各个电路板进行诊断测试的测试装置。
背景技术：
在工业驱动领域，广泛应用各种电驱动装置来驱动电机以带动机器设备运行。所述电驱动装置包括但不限于，变频器、逆变器中的一个或多个。另外，在电驱动装置中存在各种电路板，诸如信号检测/采样板、控制信号处理板、功率模块驱动板、控制电源板等等。由于使用数量庞大，现场工况复杂，以及缺少维护出现的老化，不可避免的会出现一些故障。如何准确、快速地判断出存在故障的电路板，并进行维修或更换，是能否提高设备的可靠性和工作效率的关键，也是迫切需要解决的问题。目前，在对电驱动装置中的电路板进行故障判断时，常常采用替换法。具体而言，根据装置出现的故障，进行初步分析，判断可能存在故障的电路板并拆卸下来；通过万用表的简单的测量和个人经验，然后决定是更换此板还是继续拆卸装置中其他电路板进行测量；进而利用新的电路板，替换被认为有故障的电路板，装机测试。如果故障没有消除，则继续拆卸替换，直到测试通过。然而，这种方法在对电路板进行诊断测试时，会存在以下问题:首先，电驱动装置中的电路板拆卸和安装都费时费力。电路板常常在装置内部，导致对测试点的测量不便，给故障诊断带来困难。如果不能准确判断故障电路板，则需要反复拆装测试，因此会花费很大的人力，效率极低。其次，要测试电驱动装置，一般要启动该电驱动装置，装置启动必须满足主回路直流母线电压达到一定值才能启动。这个电压往往比较高，而且主回路的高电压对测量人员带来了潜在的危险。此外，如果故障电路板没有被完全替换，功率模块在高电压下工作时，很可能会导致昂贵的功率器件(诸如IGBT)被损坏，造成很大的损失。第三，电驱动装置都带有大的电容器组，在装置中存在故障电路板的情况下，可能会出现功率模块上下桥臂直通，从而导致电容器组上存储的能量瞬间释放，造成功率模块损坏。此外，大的电容器组即使在断电之后，也需要等待一段时间使其放电到安全电压以下才能拆卸，拆装时间长、效率低。最后，如果利用电驱动装置直接驱动电机进行测试，在出现故障时，有时不能准确判断是电机存在问题还是装置本身有问题。如果装置本身存在故障，则可能会出现电机堵转，震动等情况，严重时还有可能会损毁电机。因此，期望提供一种能够安全、高效地对电驱动装置中的电路板进行测试的技术方案，从而提高工业设备的维护效率和可靠性。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型提出了一种对电驱动装置的电路板进行诊断测试的测试装置，其能够安全和高效地对电驱动装置中的电路板进行诊断和测试，提高工作效率。根据本实用新型的一实施例，提出了一种对电驱动装置中的电路板进行诊断测试的测试装置，包括机架，其特征在于，还包括在机架上布置的以下组件:功率模块；以及AC/DC整流单元，其输入端连接到交流电压源，其输出端连接到功率模块的直流母线；其中，在所述机架上为待测试的电路板预留了安装位置，使得待测试的电路板被安装到所述机架上以形成用于驱动所述功率模块的控制回路。优选地，根据本实用新型的一实施例，在所述机架上还布置了负载单元，连接到所述功率模块的输出端。优选地，根据本实用新型的一实施例，所述交流电压源为220V交流电压源。优选地，根据本实用新型的实施例，所述负载单元为电阻性负载或电感性负载。优选地，根据本实用新型的一实施例，所述电阻性负载为星形连接的多个电灯泡。优选地，根据本实用新型的一实施例，所述机架上还布置有倍压整流单元，所述倍压整流单元的输入端连接所述交流电压源，其输出端向直流母线电压检测回路输出供启动功率模块所需的直流电压。优选地，根据本实用新型的一实施例，所述倍压整流单元输出的直流电压为600V。优选地，根据本实用新型的一实施例，所述机架上不布置用于功率模块的直流中间环节的电容器。优选地，根据本实用新型的一实施例，所述待测试的各个电路板包括电驱动装置的功率模块驱动板、电驱动装置的检测信号转换板、电驱动装置的控制信号处理板、电驱动装置的控制电源板中的至少一个。优选地，根据本实用新型的一实施例，所述机架上设置了多个卡槽或者孔，所述待测试的各个电路板以表面安装方式布置在所述机架上。 优选地，根据本实用新型的一实施例，所述机架上还布置有一个或多个电缆接口，以便连接到用于人机交互的显示面板和PC机中的至少一个。优选地，根据本实用新型的一实施例，所述电驱动装置包括变频器或逆变器中的至少一个。根据本实用新型的测试装置，由于利用机架以表面安装方式布置待测电路板，极大的缩短了拆装时间，并且方便了测试点的测量，使故障诊断变得简单快捷，提高了工作效率。此外，由于功率模块的直流母线主回路和测量回路分开供电，一方面降低了主回路的工作电压，另一方面还能够满足装置的启动要求，不但减少了测试人员在测试时的危险性，使得测试更加安全。另外，由于采用了无直流母线电容的方式，减小了出现功率模块的上下桥臂直通短路时产生的故障电流，有效的防止了功率器件的损坏，节约了测试成本。同时，使用星形连接的多个灯泡代替了交流电机作为功率模块的负载，利用对阻性负载的电压电流测量，能简单真实的反映电路板的工作状况，还避免了带电机测试可能出现的堵转，震动等问题.[0027]而且，根据本实用新型的测试装置，采用220V交流电压作为供电电源，对测试场所的电源要求较低，便于使用。
下面将通过参照附图详细描述本实用新型的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本实用新型的上述及其它特征和优点，附图中:图1图示了根据本实用新型的一实施例的测试装置的主要结构的示意图；图2图示了根据本实用新型的另一实施例的测试装置的主要结构的示意图；图3图示了根据本实用新型又一实施例的测试装置的主要结构的示意图；图4图示了根据本实用新型的再一实施例的测试装置的主要结构的示意图；以及图5图示了根据本实用新型的测试装置中的功率模块的主拓扑结构连接示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本实用新型进行进一步详细说明。参见图1，根据本实用新型的一实施例的测试装置包括机架1，在机架I上布置了AC/DC整流单元2、功率模块3。优选地，根据本实用新型的另一实施例，还可以在机架上布置负载单元，如图2所示。其中，机架I上可以设置多个卡槽或者孔(未在图中示出)，便于对其上安装的各个组件进行更换，并且机架I可以采用背板或底板的形式。根据本实用新型的一实施例，在机架上为待测试的各个电路板预留了安装位置，使得待测试的电路板被安装到所述机架上以形成用于驱动所述功率模块的控制回路。优选地，机架I足够大，以便容纳用于驱动功率模块所需的电驱动装置中的所有必要的电路板所形成的控制回路。利用上述多个卡槽或者孔，可以在机架上以表面安装方式来布置电驱动装置中的各个电路板。根据需要，可以随时选择更换要测试的电路板。其中，电驱动装置中的各个电路板可以包括但不限于，检测/米样信号转换板51、控制信号处理板52、功率模块驱动板53、控制电源板54。仅仅以上述的各个电路板作为示例，来阐述本实用新型的技术方案。例如，检测/采样信号板51检测并采样与电驱动装置有关的各种信号，诸如输入到直流母线的直流电压、功率模块输出的电流、功率模块的温度等等，进行必要的处理后送入控制信号处理板52 ;控制信号处理板52对反馈的电压电流等信号进行各种处理，计算相应控制指令，并且将其输出给功率模块驱动板53 ;功率模块驱动板53接收来自控制信号处理板52的PWM信号，进行处理和放大后送入功率模块的栅极以便控制功率模块的运行；控制电源板54将经过AC/DC整流变换后的电压转换为控制电压，诸如±24V、±15V以及±5V等等，提供给其它各个电路板作为电源。在机架I上还安装了 AC/DC整流单元2，用于向功率模块3的直流母线提供主回路直流电压。功率模块3的输出端被连接到负载单元4，向负载单元4输出逆变后的AC电压。优选地，根据本实用新型的一实施例，AC/DC整流单元2为不控整流单元，其输入电源为220V单相交流电压源，向功率模块3的直流母线输出大约200V的直流电压。考虑到某些电驱动装置的功率单元在直流侧电压低时会产生欠电压报警，因此本领域技术人员可以采用各种方式来屏蔽该报警，例如，可以利用电驱动装置的控制单元来设置模拟运行功能，或者利用硬件屏蔽该欠电压报警，以便功率单元正常运行。优选地，根据本实用新型的另一实施例，如图3所示，在机架上还布置有倍压整流单元，所述倍压整流单元的输入端连接所述220V单相交流电压源，其输出端为直流母线电压检测回路提供600V的直流电压，可以避免功率模块产生欠电压报警，从而直接启动功率模块。在该实施例中，由于功率模块的直流母线主回路和测量回路分开供电，一方面降低了主回路的工作电压，减少了测试人员测试时可能受到的危险，并且降低了在故障状态下流过功率模块的电流，保证了功率模块不易被损坏，另一方面还能够满足装置的启动要求，使得测试更加方便。优选地，根据本实用新型的一实施例，在机架上不布置用于功率模块的中间直流环节的电容器。采用这种无直流母线电容的方式，减小了故障电路板可能导致的功率模块的上下桥臂直通短路时所产生的故障电流，有效的防止了功率器件的损坏。同时，由于主回路中不存在大的电容器，没有电容的放电过程，在转换测试时不需要等待放电完成，提高了测试效率。优选地，根据本实用新型的又一实施例，利用星形连接的三支灯泡取代通常的交流电机作为功率模块的负载。利用对阻性负载的电压电流测量，通过测量灯泡上的电压电流波形，可以判断电路板的工作是否正常。同时，通过灯泡的亮暗程度还能直观的看出输出负载电流的大小。既能简单真实地反映电驱动装置的待测试的电路板的工作状况，又避免了带电机测试可能出现的堵转，震动等问题。优选地，在本实用新型的实施例中，控制单元3或者机架I上可以配置有一个或多个诸如以太网接口、USB接口之类的电缆接口，或者无线接口，以便有线/无线连接到有关显示面板或者PC机上，使得可以向测试人员显示有关状态参数或者供测试人员设置有关控制参数。优选地，还可以在机架上布置模拟式或者数字式显示仪表，以便直接显示功率模块的输出电流或者电压以及其他参数。优选地，根据本实用新型的实施例，可以在机架上布置散热装置，例如风机，以便对机架上的发热组件进行冷却散热。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种对电驱动装置中的电路板进行诊断测试的测试装置，包括机架，其特征在于，还包括在机架上布置的以下组件: 功率模块；以及 AC/DC整流单元，其输入端连接到交流电压源，其输出端连接到功率模块的直流母线； 其中，在所述机架上为待测试的电路板预留了安装位置，使得待测试的电路板被安装到所述机架上以形成用于驱动所述功率模块的控制回路。
2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述机架上还布置了负载单元，连接到所述功率模块的输出端。
3.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述交流电压源为220V交流电压源。
4.根据权利要求2所述的测试装置，其特征在于，所述负载单元为电阻性负载或电感性负载。
5.根据权利要求4所述的测试装置，其特征在于，所述电阻性负载为星形连接的多个电灯泡。
6.根据权利要求3所述的测试装置，其特征在于，所述机架上还布置有倍压整流单元，所述倍压整流单元的输入端连接所述交流电压源，其输出端向直流母线电压检测回路输出供启动功率模块所需的直流电压。
7.根据权利要求6所述的测试装置，其特征在于，所述倍压整流单元输出的直流电压为 600V。
8.根据权利要求1-7任一项所述的测试装置，其特征在于，所述机架上不布置用于功率模块的直流中间环节的电容器。
9.根据权利要求1-7任一项所述的测试装置，其特征在于，所述待测试的电路板包括电驱动装置的功率模块驱动板、电驱动装置的检测信号转换板、电驱动装置的控制信号处理板、电驱动装置的控制电源板中的至少一个。
10.根据权利要求1-7中任一项所述的测试装置，其特征在于，所述机架上设置了多个卡槽或者孔，所述待测试的电路板以表面安装方式布置在所述机架上。
专利摘要本实用新型公开了一种对电驱动装置中的电路板进行诊断测试的测试装置。根据本实用新型的测试装置，由于利用机架以表面安装方式布置待测电路板，极大的缩短了拆装时间，并且方便了测试点的测量，使故障诊断变得简单快捷，提高了工作效率。
文档编号G01R31/28GK202929167SQ20122049456
公开日2013年5月8日 申请日期2012年9月25日 优先权日2012年9月25日
发明者管华明 申请人:西门子工厂自动化工程有限公司