一種風(fēng)力發(fā)電機組變流控制器測試儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種風(fēng)力發(fā)電機組變流控制器測試儀，該測試儀包括通過電纜與變流控制器連接的信號接口板、與信號接口板連接進行信號給定或故障判斷的中央控制板及與中央控制板連接的控制按鍵安裝板，中央控制板包括電源生成電路、模擬信號檢測電路和數(shù)字信號檢測電路，所述的數(shù)字信號檢測電路包括多個IGBT單元。本測試儀可對變流控制器進行全面測定、維修方便，并可對信號進行給定，解決了以往需要使用信號發(fā)生器連接的問題。
【專利說明】一種風(fēng)力發(fā)電機組變流控制器測試儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及風(fēng)力發(fā)電設(shè)備測試領(lǐng)域，特別是涉及一種風(fēng)力發(fā)電機組變流控制器測試儀。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)電行業(yè)的迅速發(fā)展的同時也帶來了備件的嚴重消耗，想要保證風(fēng)電廠商有較低的運行成本，遍地的備件維修廠家興起，維修技術(shù)也參差不齊。風(fēng)電行業(yè)的工控設(shè)備具有維修難度大、故障復(fù)雜等特點，給維修造成很大的困難?，F(xiàn)有的工控器件維修只能依托于傳統(tǒng)的儀器儀表:示波器、萬用表、函數(shù)信號發(fā)生器及邏輯分析儀等，測試板級故障時信號的輸入與輸出只能使用電纜將其引出，信號大于IOOpin以上對于電纜引出測試根本不可能完成，且容易出現(xiàn)電纜斷路。
[0003]變流器是風(fēng)力發(fā)電機組中常用設(shè)備，參照圖1所示，變流控制器主要由前面板、接口板、基板、控制板構(gòu)成。前面板主要完成變流控制器的狀態(tài)與故障顯示功能；接口板主要完成控制器與PLC(模擬量與數(shù)字量)、IGBT的通信；基板由模擬電路搭建，實現(xiàn)預(yù)充電控制、信號監(jiān)測采樣、故障邏輯及顯示功能；控制板實現(xiàn)功率計量、PWM控制、鎖相功能。
[0004]現(xiàn)有變流控制器的測試是將控制器與PLC、IGBT的通信信號使用導(dǎo)線引出，使用常規(guī)的測試儀器如示波器、萬用表、函數(shù)信號發(fā)生器進行信號的測試與信號的給定。測試過程中需要將249個信號接口引出，其中包含與PLC通信的37pin模擬信號與數(shù)字信號及與IGBTl…10通信的15pin信號，測試的信號包含數(shù)字信號、模擬信號停機與運行觸發(fā)邏輯信號，測試信號非常復(fù)雜與繁多，導(dǎo)致測試非常困難，并且由于引出的信號使用導(dǎo)線與變流控制器信號接口板焊接，焊接點容易出現(xiàn)虛焊和導(dǎo)線斷裂。
[0005]廠間的檢測方法是將變流控制器直接上機運行檢測，因廠間測試與現(xiàn)場運行時存在差異，導(dǎo)致廠間測試無法測試斬波升壓，同時出廠測試沒有故障閥值檢測功能，導(dǎo)致維修檢測不全面，且廠間高壓測試環(huán)境`較為危險。因此，導(dǎo)致變流控制器維修時間成本增加、可靠性難于把控。
[0006]由此可見，上述現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電機組變流控制器測試裝置在結(jié)構(gòu)與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進一步改進。如何能創(chuàng)設(shè)一種可對信號進行全面監(jiān)測且維修測試方便的新的風(fēng)力發(fā)電機組變流控制器測試儀，成為當(dāng)前業(yè)界極需改進的目標(biāo)。
實用新型內(nèi)容
[0007]本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種風(fēng)力發(fā)電機組變流控制器測試儀，使其可對變流控制器進行的全面測定，且維修方便，并可對信號進行給定，從而克服現(xiàn)有的信號測試裝置連接復(fù)雜、測試維修困難的不足。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種風(fēng)力發(fā)電機組變流控制器測試儀，包括通過電纜與變流控制器連接的信號接口板、與信號接口板連接進行信號給定或故障判斷的中央控制板、以及與中央控制板連接的控制按鍵安裝板，所述的中央控制板包括電源生成電路、模擬信號檢測電路和數(shù)字信號檢測電路，所述的數(shù)字信號檢測電路包括多個IGBT單元。
[0009]作為一種改進，所述的信號接口板包括:所述的信號接口板上標(biāo)注有信號名稱并設(shè)有對應(yīng)的運行指示燈和/或故障指示燈。
[0010]所述的中央控制板的電源生成電路通過磁珠對模擬信號電路及數(shù)字信號電路進行隔離。
[0011]所述的電源生成電路將24V輸入電壓經(jīng)過隔離電源U6后生成±15V電源。
[0012]所述的輸入電壓的接點與隔離電源U6之間還設(shè)有防插錯二極管D2，并在隔離電源U6的輸出端連接有LC濾波電路。
[0013]所述的模擬信號檢測電路主要由將電源生成電路輸出的電壓轉(zhuǎn)換為參考信號的芯片U2，以及產(chǎn)生正負模擬信號的運算放大器U1A、U1B、U1C、UlD組成。
[0014]所述的數(shù)字信號檢測電路包括十個IGBT單元，所述的IGBT單元采用可復(fù)位開關(guān)電路。
[0015]所述的可復(fù)位開關(guān)電路采用船型開關(guān)。
[0016]所述的測試儀還包括面板，所述的面板上設(shè)有:IGBT信號接口模塊，I/O接口模塊，測試信號輸出模塊，狀態(tài)顯示模塊，信號源給定模塊，萬用表接口，變流控制器供電端口，數(shù)字量信號給定模塊，模擬量信號給定模塊，測試儀電源開關(guān)和變流控制器電源開關(guān)。
[0017]采用這樣的設(shè)計后，本實用新型至少具有以下優(yōu)點:
[0018]1、本測試儀引出所有信號接口，并將所有的信號使用LED指示燈顯示，方便維修工程師進行維修工作。
[0019]2、變流控制器測試儀將變流控制器249個信號接口引出到PCB板上，使用示波器連接到相應(yīng)的測試點并可完成測試，解決了以往使用導(dǎo)線連接容易出現(xiàn)導(dǎo)線斷裂的問題。
[0020]3、變流控制器測試儀可以對邏輯控制器信號進行給定，解決了以往需要使用信號發(fā)生器連接的問題。
[0021]4、可方便的維修與測試變流控制器是否合格，通過維修備件變廢為寶，將減少公司備件消耗，減少經(jīng)濟損失；并且加快了變流控制器維修進度，節(jié)省了維修工程師的寶貴時間；同時測試儀不需要昂貴的專用維修設(shè)備(如信號發(fā)生器、電子電路在線維修測試儀)，節(jié)省了公司的設(shè)備采購。
[0022]5、變流控制器測試儀的測試信號較為全面，可以測試變流控制器的所有功能模塊，解決了以往廠家無法測試故障信號閥值與斬波升壓不可測試的困難，同時避免了維修工程師高壓觸電的危險。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]上述僅是本實用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實用新型的技術(shù)手段，以下結(jié)合附圖與【具體實施方式】對本實用新型作進一步的詳細說明。
[0024]圖1是現(xiàn)有的變流控制器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖2是本實用新型的測試儀與變流控制器的連接關(guān)系圖。
[0026]圖3是電源生成部分原理圖。
[0027]圖4是本實用新型的磁珠電路圖。[0028]圖5是電感與電容的LC濾波電路圖。
[0029]圖6是模擬信號檢測電路原理圖。
[0030]圖7是數(shù)字信號檢測電路原理圖。
[0031]圖8是變流控制器的使能信號電路圖。
[0032]圖9是變流控制器運行狀態(tài)指示電路圖。
[0033]圖10是萬用表接口電路圖。
【具體實施方式】
[0034]參照圖2所示，本實用新型提供一種風(fēng)力發(fā)電機組變流控制器測試儀，包括通過電纜與變流控制器連接的信號接口板、與信號接口板連接進行信號給定或故障判斷的中央控制板、以及與中央控制板連接的控制按鍵安裝板，所述的中央控制板包括電源生成電路、模擬信號檢測電路和數(shù)字信號檢測電路，所述的數(shù)字信號檢測電路包括多個IGBT單元。
[0035]下面以Freqcon變流系統(tǒng)為例，對本實用新型進一步解釋:
[0036]變流控制器通過10根15pin的扁平電纜與測試儀信號接口板的IGBT接口連接，采集10組IGBT單元數(shù)據(jù)；通過兩根37pin的電纜與測試儀信號接口板的模擬接口與數(shù)字接口連接，實現(xiàn)了數(shù)字與模擬信號的連接；通過I根25pin的電纜與信號接口板的高壓IO板進行連接。37pin的電纜傳遞的數(shù)字信號中包括充電反饋信號、接觸器吸合反饋信號、網(wǎng)側(cè)過流信號、網(wǎng)側(cè)過壓信號等。信號接口板將所有的控制信號引到信號接口板的PCB板上，扁平電纜可直接插拔進行連接，解決了原有測試中使用導(dǎo)線連接信號的問題。信號接口板還可連接有運行指示燈和/或故障指示燈，并在接口板的PCB的絲印層標(biāo)記控制信號的名稱，方便信號的檢測與維修。
[0037]中央控制板是測試儀的控制核心，此板采用模擬電路技術(shù)，即所有的控制信號、采樣信號、參考信號都使用模擬電路組成。
[0038]中央控制板主要包括電源生成電路、模擬信號檢測電路及數(shù)字信號檢測電路，各部分原理參照圖3-7所示。
[0039]請參閱圖3所示，電源生成電路是將24V輸入電壓，經(jīng)過防插錯二極管D2后提供給隔離電源U6產(chǎn)生±15V電源，產(chǎn)生的±15V電源再經(jīng)過電感與電容的LC濾波后為中央控制板中運算放大器與標(biāo)準(zhǔn)信號源提供供電電壓，并通過磁珠L5對系統(tǒng)的模擬信號電路與數(shù)字信號電路進行隔離。磁珠L5的電路圖如圖4所示，磁珠L5使用了節(jié)點連接方式，只要物理標(biāo)號相同即可連接到此點。圖5所示為電感與電容的LC濾波電路，與芯片U6的電源輸出端連接，同樣使用節(jié)點連接，可以起到去耦的作用。
[0040]參照圖6所示，電源生成電路生成的15V電源信號輸入模擬信號檢測電路后，經(jīng)過U2產(chǎn)生+IOV的參考信號，此參考信號經(jīng)運算放大器U1A、U1B、U1C、U1D產(chǎn)生正負模擬信號，通過調(diào)節(jié)運算放大器的反饋比例，對變流控制器的模擬信號進行調(diào)節(jié)，從而得到不同幅值的模擬信號。
[0041]參照圖7所示，IGBT信號檢測電路包括十個IGBT單元，用于對變流控制器的故障信號給定，所述的IGBT單元采用可復(fù)位開關(guān)電路?？蓮?fù)位開關(guān)JP13到JP22的I腳和3腳分別為IGBT故障信號的輸入、輸出管腳，變流控制器檢測IGBTl到IGBTlO的故障狀態(tài)為高電平時，變流控制器正常，當(dāng)檢測到IGBTl到IGBTlO任意一個按鍵為低電平時，變流控制器將通過15pin的扁平電纜檢測到此信號，通過此測試儀的故障顯示判斷變流控制器是否正常。參照圖8所示，變流控制器的使能信號是通過37pin的數(shù)字信號接口給定。參照圖9所示，變流控制器運行狀態(tài)指示電路通過37pin的數(shù)字接口反饋到測試儀。參照圖10所示，萬用表接口電路的信號是通過圖6的電路連接到測試儀接口板，之后通過接口板的萬用表接口使用網(wǎng)線連接到萬用表。
[0042]因變流控制對外的IGBT信號接口邏輯電平“I”為24V，邏輯電平“O”為0V，所以此控制板與變流控制器的連接時基于“24V”與“0V”。通過船型開關(guān)對變流控制器給定IGBT信號“24V”與“0V”。此方法簡單適用，非常適合此控制器的檢測。
[0043]控制按鍵安裝板為PCB板，主要是將中央控制板中的按鍵接口固定到此安裝板上，起到牢固按鍵的功能，并在相應(yīng)按鍵位置的PCB絲印層打印出按鍵的功能。
[0044]此外，變流控制器測試儀還包括面板，面板上設(shè)有相關(guān)的功能模塊區(qū)域:
[0045]A、IGBT信號接口模塊:包含10個15pin接口，與變流控制器相連，采集10組IGBT單元數(shù)據(jù)。
[0046]B、I/O接口模塊:包含I個37pin的數(shù)字量信號接口、I個37pin的模擬量信號接口以及高壓I/o板接口，用于信號的采集，與變流控制器進行數(shù)據(jù)交換。
[0047]C、測試信號輸出模塊:將信號接口板中的對應(yīng)信號使用測試點焊接出來，用于測量IGBT脈沖輸出、IGBT電流反饋、溫度反饋等信息。
[0048]D、狀態(tài)顯示模塊:與變流控制器運行狀態(tài)指示電路連接，包括運行指示燈、故障指示燈等，用于顯示變流控制器當(dāng)前的反饋指示、故障指示等狀態(tài)。
[0049]E、信號源給定模塊:通過船型開關(guān)與模擬信號檢測電路連接，用于連接外部信號源，對變流控制器進行特定的檢測。
[0050]F、萬用表接口:內(nèi)置萬用表接口電路，使用接口板將運放輸出的信號引到接口板，萬用表接口電路通過模擬信號檢測電路連接到測試儀接口板。將萬用表的測量接口通過轉(zhuǎn)換板轉(zhuǎn)換成網(wǎng)口結(jié)構(gòu)，通過網(wǎng)線與測試儀上的萬用表接口相連，對模擬量進行測量時，避免了用表筆去測量測試點，方便簡潔。
[0051]G、變流控制器供電端口:用于給待測控制器提供24V電源輸出。
[0052]H、數(shù)字量信號給定模塊:與各信號給定電路連接，包括IGBT故障給定信號，電流信號，溫度信號，電壓信號的選擇等。
[0053]1、模擬量信號給定模塊:與模擬信號檢測電路連接，通過旋轉(zhuǎn)電位計對模擬量信號進行輸出調(diào)節(jié)。
[0054]J、測試儀電源開關(guān)與控制器電源開關(guān):與在24V總電源開關(guān)并聯(lián)設(shè)置。
[0055]本實用新型所述測試儀還可用萬用表和示波器監(jiān)控信號狀態(tài)，使用外部信號源校準(zhǔn)內(nèi)部信號源，并可配套使用，通過船型開關(guān)實現(xiàn)兩種狀態(tài)檢測；實現(xiàn)信號給定可調(diào)功能，同時可以使用示波器測量引出接口檢測IGBT脈沖狀態(tài)，使用萬用表與示波器地線夾夾到測試儀的地線上(GND)，將兩外一只表筆或探針夾到被測試信號觸點，即可實現(xiàn)被測試信號的檢測。此變流控制器測試儀將變流控制器249個信號接口引出到PCB板上，使用示波器連接到相應(yīng)的測試點并可完成測試，解決了以往使用導(dǎo)線連接容易出現(xiàn)導(dǎo)線斷裂的問題。
[0056]使用時，首先連接變流控制器與測試儀的電源線，其次將變流控制器與測試儀的25pin電纜和2根37pin電纜連接，最后連接變流控制器與測試儀的IGBT模塊的10根15pin扁平電纜，連接時需要將10根電纜依次連接，即每次連接一根15pin線到測試儀，因此可以達到測試每只IGBT的設(shè)定值是否能達到報故障與電流反饋的目的。
[0057]以IGBTl的檢測為例，將“IGBT1故障”開關(guān)撥到“I”狀態(tài)，將“控制器電源”開關(guān)與“測試儀電源”開關(guān)撥到“O”狀態(tài)。檢測接線無誤后，將測試儀右側(cè)的220V/AC電源開關(guān)撥到“ I”狀態(tài)，即提供電源到測試儀，并依次將“測試儀電源”開關(guān)與“控制電源”開關(guān)撥到“ I ”狀態(tài)，這時狀態(tài)顯示區(qū)內(nèi)會有紅燈亮起。將變流器系統(tǒng)復(fù)位撥到“ I ”狀態(tài)，復(fù)位掉虛假故障，此時測試儀與變流控制器的相關(guān)指示燈亮起。由于只連接了 IGBT1，所以控制器上只有IGBTl不亮故障燈，同時測試儀上會報出故障信息，如斬波升壓IGBT故障、網(wǎng)側(cè)IGBT故障、制動單元IGBT故障等，變流控制器數(shù)字信號檢測成功。
[0058]變流控制器測試儀可以對邏輯控制器信號進行給定，如充電使能信號反饋、主控開吸合信號反饋、變流器復(fù)位信號、變流器調(diào)制使能信號等，解決了以往需要使用信號發(fā)生器連接的問題。
[0059]以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型作任何形式上的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許簡單修改、等同變化或修飾，均落在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種風(fēng)力發(fā)電機組變流控制器測試儀，其特征在于:包括通過電纜與變流控制器連接的信號接口板、與信號接口板連接進行信號給定或故障判斷的中央控制板、以及與中央控制板連接的控制按鍵安裝板，所述的中央控制板包括電源生成電路、模擬信號檢測電路和數(shù)字信號檢測電路，所述的數(shù)字信號檢測電路包括多個IGBT單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)力發(fā)電機組變流控制器測試儀，其特征在于:所述的信號接口板上標(biāo)注有信號名稱并設(shè)有對應(yīng)的運行指示燈和/或故障指示燈。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種風(fēng)力發(fā)電機組變流控制器測試儀，其特征在于:所述的中央控制板的電源生成電路通過磁珠對模擬信號電路及數(shù)字信號電路進行隔離。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種風(fēng)力發(fā)電機組變流控制器測試儀，其特征在于:所述的電源生成電路將24V輸入電壓經(jīng)過隔離電源U6后生成土 15V電源。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種風(fēng)力發(fā)電機組變流控制器測試儀，其特征在于:所述的輸入電壓的接點與隔離電源U6之間還設(shè)有防插錯二極管D2，并在隔離電源U6的輸出端連接有LC濾波電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種風(fēng)力發(fā)電機組變流控制器測試儀，其特征在于:所述的模擬信號檢測電路主要由將電源生成電路輸出的電壓轉(zhuǎn)換為參考信號的芯片U2，以及產(chǎn)生正負模擬信號的運算放大器U1A、U1B、U1C、UlD組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種風(fēng)力發(fā)電機組變流控制器測試儀，其特征在于:所述的數(shù)字信號檢測電路包括十個IGBT單元，所述的IGBT單元采用可復(fù)位開關(guān)電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種風(fēng)力發(fā)電機組變流控制器測試儀，其特征在于:所述的可復(fù)位開關(guān)電路采用船型開關(guān)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種風(fēng)力發(fā)電機組變流控制器測試儀，其特征在于還包括面板，所述的面板上設(shè)有:IGBT信號接口模塊，I/O接口模塊，測試信號輸出模塊，狀態(tài)顯示模塊，信號源給定模塊，萬用表接口，變流控制器供電端口，數(shù)字量信號給定模塊，模擬量信號給定模塊，測試儀電源開關(guān)和變流控制器電源開關(guān)。
【文檔編號】G05B23/02GK203606695SQ201320699057
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月6日
【發(fā)明者】賈紅福, 田峰, 岳健 申請人:北京天源科創(chuàng)風(fēng)電技術(shù)有限責(zé)任公司