大电流直流电抗器测试系统的制作方法

1.本实用新型涉及器件测试设备技术领域，具体涉及一种大电流直流电抗器测试系统。


背景技术：

2.随着大功率直流电源市场的兴起，大功率buck/boost电路应用越来越普遍。但在客户现场测试过程中经常出现温升、噪音以及不同开关频率工作时电抗器出现异常的情况，会给企业生产带来巨大风险和损失，影响交期和生产成本。主要是因为电抗器制造厂家由于没有对应的测试电源，导致在设计生产过程中，很难对产品进行优化，一些磁性替换、工艺升级无法实施，导致此类工作进展周期长，成本高，从而造成此类工作无法开展或必须供应商配合，造成设计的巨大浪费。若纯靠设计仿真导致效率低下，如果直接送样给客户，导致客户测试周期长，成本高。因此，直流电抗器的检测一直是生产研发的痛点。
3.目前，市场上的lcr测试仪只能测试器件的静态特性，无法测试器件的动态特性，导致无法在固定频率和纹波电流的情况下测试器件的动态参数；且测试电抗器的温升不准确，因为无法叠加纹波，测试的仅为阻抗温升，然后设计厂家再预留一定的余量，导致电抗器在使用过程中经常出现温升，导致报废浪费。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题在于如何提供一种测试器件的动态参数的测试系统。
5.本实用新型通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
6.提出了一种大电流直流电抗器测试系统，所述系统包括测试电源、工控机、示波器、万用表和交换机，所述测试电源接有待测电抗器，所述示波器的电压探头和电流探头接入所述测试电源中的电压检测点和电流检测点，所述测试电源、所述示波器和所述万用表均经所述交换机与所述工控机连接。
7.本实用新型设置四通道示波器配合电压探头和电流探头，接入测试电源测试母线电压、输出电压、感流纹波的峰峰值及时间，实现电抗器的动态参数的测量；利用万用表测试母线电压和输出电压，计算电抗器的动态特征；并且利用交换机将各个模块的数据进行交互，统一上传至工控机，工控机与各模块进行通讯，结合测试数据输出测试报告。
8.进一步地，所述系统还包括噪音计，所述噪音计经所述交换机与所述工控机连接。
9.进一步地，所述系统还包括温度巡检仪，所述温度巡检仪经所述交换机与所述工控机连接。
10.进一步地，所述系统还包括扫码枪，所述扫码枪经所述交换机与所述工控机连接。
11.进一步地，所述系统还包括三色灯，所述三色灯与所述工控机连接。
12.进一步地，所述测试电源包括三相可控整流电路、buck电路和被测电抗器模块，所述三相可控整流电路的输入接三相交流电网，所述三相可控整流电流输出与所述buck电路
连接，所述述buck电路的输出与所述被测电抗器模块连接。
13.进一步地，所述三相可控整流电路包括变压器和三相桥式整流电路，所述三相交流电网的输出接变压器的原边，所述三相桥式整流电路的输入端经滤波电感接所述变压器的副边，所述三相桥式整流电流的输出接所述buck电路的输入端。
14.进一步地，所述buck电路包括电阻r1、电阻r2、电容c1、电容c2、电容c3、开关管q1、开关管q2和电感l1，电阻r1和电容c1并联后接在所述三相桥式整流电路的输出端，电容c1的一端分别接所述被测电抗器模块和接开关管q1的集电极，电容c1的另一端分别接所述被测电抗器模块和接开关管q2的发射极，开关管q1的发射极与开关管q2的集电极连接后与电感l1的一端连接，电容c2、电阻r2和电容c3并联后的一端接电感l1的另一端、另一端接开关管q2的发射极；
15.所述三相桥式整流电路输出与电阻r1接线处作为母线电压采样点，电容c1的一端与开关管q1集电极的接线处作为母线电流采样点，该母线电流采样点与所述电流探头连接，电容c3与所述被测电抗器模块输入之间接线处作为输出电压采样点，该母线电压采样点和该输出电压采样点与所述电压探头连接。
16.进一步地，所述被测电抗器模块包括开关管q3、开关管q4、开关k1和开关k2，开关管q3的发射极与开关管q4的集电极连接，所述电容c2、所述电阻r2和所述电容c3并联后的一端与开关管q3的集电极连接、另一端与开关管q4的发射极连接；
17.所述被测电抗器的一端经开关k1与所述电容c1连接、另一端经开关k2接入开关管q3的发射极，开关k2与开关管q3的发射极接线处作为感流采样点，所述感流采样点与所述电流探头连接。
18.本实用新型的优点在于：
19.(1)本实用新型设置四通道示波器配合电压探头和电流探头，接入测试电源测试母线电压、输出电压、感流纹波的峰峰值及时间，实现电抗器的动态参数的精准测量；利用万用表测试母线电压和输出电压，计算电抗器的动态特征；并且利用交换机将各个模块的数据进行交互，统一上传至工控机，工控机与各模块进行通讯，结合测试数据输出测试报告。
20.(2)设置噪音计和温度巡检仪，并与系统集成通讯，用于测量电抗器的噪音和记录了电抗器进行温升实验的数据，将测试的噪音数据和温升数据加入测试报告中，避免厂家在整机测试过程中因温升、噪音、电压电流指标差异，最终判定电抗器不良。
21.(3)设置扫码枪，用于对每个器件进行条码扫描，输出实验报告及方便追踪器件。
22.(4)设置三色灯，用于指示系统的工作状态，其中，白灯指示系统上电，绿灯指示系统工作并且工作正常，红灯指示系统工作故障。
23.(5)测试电源具有宽频率范围、宽电压电流范围，可以模拟目前大功率直流电抗器的各种工况测试；并且该电源采用内循环的方式，只需要从电网取损耗部分的能量，节省能耗，具备节能的功能同时体积小，设计成本低。
24.本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
25.图1是本实用新型中大电流直流电抗器测试系统的原理框图；
26.图2是本实用新型中大电流直流电抗器测试系统的结构图。
具体实施方式
27.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例，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作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。
28.参照图1，本实施例提出了一种大电流直流电抗器测试系统，所述系统包括测试电源1、工控机2、示波器3、万用表4和交换机5，所述测试电源1接有待测电抗器6，所述示波器3的电压探头31和电流探头32接入所述测试电源1中的电压检测点和电流检测点，所述测试电源1、所述示波器3和所述万用表4均经所述交换机5与所述工控机2连接。
29.本实施例设置四通道示波器3配合电压探头31和电流探头32，接入测试电源1来测试母线电压、输出电压、感流纹波的峰峰值及时间，实现电抗器的动态参数的精准测量；利用万用表4测试母线电压和输出电压，计算电抗器的动态特征；并且利用交换机5将各个模块的数据进行交互，统一上传至工控机2，工控机2与各模块进行通讯，结合测试数据输出测试报告。
30.需要说明的是，万用表4可安装在整个系统的正面板，便于观察。
31.其中，感流纹波的峰峰值可依据公式ipp＝(vd-vo)vo/(vd*f*l)计算得到，其中，ipp是感流纹波峰峰值，vd是母线电压，vo是输出电压，f是开关频率，l是电感量。
32.在一实施例中，所述系统还包括噪音计7，所述噪音计7经所述交换机5与所述工控机2连接。
33.本实施例中，噪音计7采用无线式噪音计。
34.需要说明的是，设置噪音计7并与系统集成通讯，用于测量电抗器的噪音，将测试的噪音数据加入测试报告中，避免厂家在整机测试过程中因噪音、电压电流指标差异，最终判定电抗器不良。
35.在一实施例中，所述系统还包括温度巡检仪8，所述温度巡检仪8经所述交换机5与所述工控机2连接。
36.需要说明的是，设置温度巡检仪8，用于记录电抗器进行温升实验的数据，并将温升数据加入测试报告中，避免厂家在整机测试过程中因温升、噪音、电压电流指标差异，最终判定电抗器不良。
37.在一实施例中，所述系统还包括扫码枪9，所述扫码枪9经所述交换机5与所述工控机2连接。
38.需要说明的是，通过设置扫码枪9，用于对每个器件进行条码扫描，输出实验报告及方便追踪器件。通过生成实验报告，节省实验人员编写报告的时间，加快测试效率。
39.在一实施例中，所述系统还包括三色灯，所述三色灯与所述工控机2连接。
40.具体来说，本实施例设置三色灯，用于指示系统的工作状态，可安装在整个系统框
架结构的顶部，其中，白灯指示系统上电，绿灯指示系统工作并且工作正常，红灯指示系统工作故障。
41.在一实施例中，参照图2，所述测试电源1包括三相可控整流电路10、buck电路20和被测电抗器模块30，所述三相可控整流电路10的输入接三相交流电网，所述三相可控整流电流输出与所述buck电路20连接，所述述buck电路20的输出与所述被测电抗器模块30连接。
42.需要说明的是，该测试电源1具有宽频率范围、宽电压电流范围，可以模拟目前大功率直流电抗器的各种工况测试；并且该电源采用内循环的方式，只需要从电网取损耗部分的能量，节省能耗，因此三相可控整流电路10的设计功率不用太大，设计体积小且成本低。
43.在一实施例中，所述三相可控整流电路10包括变压器和三相桥式整流电路，所述三相交流电网的输出接变压器的原边，所述三相桥式整流电路的输入端经滤波电感接所述变压器的副边，所述三相桥式整流电流的输出接所述buck电路20的输入端。
44.需要说明的是，利用三相可控整流电路10将三相交流电网输出的交流电转换为直流电，提供电抗器buck电路20的母线电压，可以模拟电抗器在不同直流电压下的特性，并在buck和boost在内循环时，提供一个损耗能量的补充。
45.在一实施例中，所述buck电路20包括电阻r1、电阻r2、电容c1、电容c2、电容c3、开关管q1、开关管q2和电感l1，电阻r1和电容c1并联后接在所述三相桥式整流电路的输出端，电容c1的一端分别接所述被测电抗器模块30和接开关管q1的集电极，电容c1的另一端分别接所述被测电抗器模块30和接开关管q2的发射极，开关管q1的发射极与开关管q2的集电极连接后与电感l1的一端连接，电容c2、电阻r2和电容c3并联后的一端接电感l1的另一端、另一端接开关管q2的发射极；
46.所述三相桥式整流电路输出与电阻r1接线处作为母线电压采样点，电容c1的一端与开关管q1集电极的接线处作为母线电流采样点，该母线电流采样点与所述电流探头32连接，电容c3与所述被测电抗器模块30输入之间接线处作为输出电压采样点，该母线电压采样点和该输出电压采样点与所述电压探头31连接。
47.需要说明的是，buck电路20将高压母线转换为一个低压母线，其给被测试电抗器提供一个压降。
48.在一实施例中，所述被测电抗器模块30包括开关管q3、开关管q4、开关k1和开关k2，开关管q3的发射极与开关管q4的集电极连接，所述电容c2、所述电阻r2和所述电容c3并联后的一端与开关管q3的集电极连接、另一端与开关管q4的发射极连接；
49.所述被测电抗器的一端经开关k1与所述电容c1连接、另一端经开关k2接入开关管q3的发射极，开关k2与开关管q3的发射极接线处作为感流采样点，所述感流采样点与所述电流探头32连接。
50.需要说明的是，被测电抗器模块30利用输出电压、母线电压、设定的开关频率以及电抗器的感量来调试出客户需求的工况。
51.本实施例大电流直流电抗器测试系统的工作过程为：
52.(1)首先连接上待测试的电抗器；
53.(2)然后测试系统供电，所有的仪器设备供电；
54.(3)进入电脑，打开上位机进入上位机操作界面
55.(4)系统进行整个测试系统的通讯检测，若每个单元系统通讯正常，系统会提示通讯正常，并对应的设备图标显示绿色；
56.(5)进入设置界面，设置各仪器仪表的工作状态；
57.(6)进入到工步界面，选择已编写的工步或自定义工步，然后开始确定参数应用，并点开机运行，设备自动运行。
58.需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际测试需求，编写特定的工艺工步，满足客户对标准电抗器的标准工步测试，提高测试效率。
59.可以利用本实施例提出的大电流直流电抗器测试系统对电抗器厂家对新设计新生产的电抗器动态性能进行摸底，模拟在整机测试过程中因温升、噪音、电压电流指标差异，测试器件的动态参数。
60.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
61.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
62.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。