專利名稱：：高壓變頻器的測試系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實用新型涉及一種測試技術(shù)，特別是涉及一種高壓變頻器的測試系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：當(dāng)前開發(fā)高壓變頻器的過程中，主要的測試方法是通過定做低壓小樣機，然后進行相關(guān)測試，觀測樣機的輸出電壓及電流等相關(guān)量，以達到測試目的。但是，直接采用小樣機的測試方法雖然使用380V低壓輸入，但仍很難確保系統(tǒng)的安全及周邊人員的安全，特別是在P麗(PulseWidthModulation，脈寬調(diào)制)控制算法等存在嚴(yán)重缺陷，以及功率單元保護不夠的情況下，容易出現(xiàn)因短路、過壓、過熱等故障引起的爆炸；同時因為研發(fā)、測試人員因為要避免這類嚴(yán)重后果，不得不增加安全檢測、操作甚至審批等諸多環(huán)節(jié)，影響測試效率；此外，即使不出現(xiàn)嚴(yán)重后果，因為反復(fù)啟動系統(tǒng)及長時間工作，都會消耗大量能源。
實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種高壓變頻器的測試系統(tǒng)，其能夠在弱電環(huán)境下，直接檢測高壓變頻器控制算法及效果，以進一步確保安全，提高測試效率，減低能耗。本實用新型是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的一種高壓變頻器的測試系統(tǒng)，其特征在于，其包括P麗波檢測模塊，該模塊實時采集高壓變頻器的各路P麗波，并確定每相疊加的電壓；數(shù)據(jù)處理模塊，其根據(jù)疊加后的電壓，實時計算出電壓的頻率、有效值、平均值；人機界面模塊，其將疊加的電壓波形以及電壓頻率、有效值和平均值實時顯示出來；外圍接口模塊，P麗波檢測模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、人機界面通過外圍接口模塊與外圍設(shè)備相連。優(yōu)選地，所述P麗波檢測模塊采用現(xiàn)場可編程門陣列芯片、復(fù)雜可編程器件芯片、微控制器芯片和數(shù)字信號處理器芯片中的一種。優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)處理模塊采用現(xiàn)場可編程門陣列芯片、復(fù)雜可編程器件芯片、微控制器芯片和數(shù)字信號處理器芯片中的一種。優(yōu)選地，所述現(xiàn)場可編程門陣列芯片、復(fù)雜可編程器件芯片、微控制器芯片和數(shù)字信號處理器芯片中的一種能同時實現(xiàn)P麗波檢測模塊和數(shù)據(jù)處理模塊的功能。優(yōu)選地，所述人機界面模塊采用工控機、帶顯示屏的嵌入系統(tǒng)設(shè)備中的一種。優(yōu)選地，所述電壓波形以及電壓頻率、有效值和平均值通過電腦或帶顯示屏的嵌入系統(tǒng)顯示出來。優(yōu)選地，所述外圍接口模塊包括通信接口和DA輸出接口，P麗波檢測模塊或數(shù)據(jù)處理模塊通過通信接口與人機界面模塊連接，DA輸出接口將P麗波檢測模塊的疊加電壓以電壓方式輸出，通過示波器直接觀測疊加電壓。優(yōu)選地，所述DA輸出接口采用DA轉(zhuǎn)換芯片，DA轉(zhuǎn)換芯片通過串行接口或并行接口與數(shù)據(jù)處理模塊相連。優(yōu)選地，所述通信接口包括RS232接口、RS485接口、SPI接口、I2C接口和CAN接□。優(yōu)選地，所述P麗波檢測模塊與數(shù)據(jù)處理模塊通過10并口或串行通信接口連接。本實用新型的積極進步效果在于(1)本實用新型更加安全設(shè)備工作電壓為5V，因此對操作人員及被測設(shè)備都更加安全；(2)本實用新型能耗降低設(shè)備工作電壓為5V，因此耗能遠遠低于每個功率單元需要380V交流供電的小樣機；(3)本實用新型操作更加方便設(shè)備5V供電后，就可直接運行，不要像小樣機先后檢測功率單元，連接示波器、380V上電等一系列動作；(4)本實用新型測試效率提高除操作上帶來一列系簡便外，也不需要為測試進行過多準(zhǔn)備，此外，系統(tǒng)還可以快速反復(fù)啟動測試，大幅度提高測試效率；(5)本實用新型測試更直觀友好的人機界面可以更加直觀地觀測各類測試數(shù)據(jù)及波形。圖1為本實用新型高壓變頻器的測試系統(tǒng)的原理框圖。圖2為本實用新型第一實施例的結(jié)構(gòu)框圖。圖3為本實用新型第二實施例的結(jié)構(gòu)框圖。圖4為本實用新型第三實施例的結(jié)構(gòu)框圖。具體實施方式以下結(jié)合附圖給出本實用新型較佳實施例，以詳細(xì)說明本實用新型的技術(shù)方案。本實用新型高壓變頻器的測試系統(tǒng)應(yīng)用對象為高壓變頻器，該高壓變頻器為功率單元串聯(lián)式高壓變頻器，該類高壓變頻器通過控制各功率單元上的上下橋IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor,絕緣三雙極型功率管)的關(guān)斷導(dǎo)通實現(xiàn)電壓輸出，在各級聯(lián)電壓疊加的綜合作用下，產(chǎn)生一定電壓與頻率的交流輸出。測試系統(tǒng)將高壓變頻器每相上控制上下橋的IGBT信號作為輸出，從而可以實時推算出每相的電壓疊加波形，并可計算出電壓平均值、有效值及頻率；測試系統(tǒng)可通過DA實時輸出每相的電壓波形，同時可實時將瞬時電壓、電壓平均值、有效值以及頻率通過各種通信傳遞給PC或人機界面模塊。如圖1所示，本測試系統(tǒng)主要由四大模塊組成P麗波檢測模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、人機界面模塊及外圍接口模塊。P麗檢測模塊實時采集高壓變頻器的各路P麗波，從而確定每相疊加的電壓，其可通過FPGA(FieldProgrammableGateArray,現(xiàn)場可編程門陣列)芯片或CPLD(ComplexProgrammableLogicDevice,復(fù)雜可編程器件)芯片或MCU(MicroControllerUnit，微控制器)芯片或DSP(DigitalSignalProcessor,數(shù)字信號處理器)芯片等實現(xiàn)；數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)疊加后的電壓，實時計算出電壓的頻率、有效值、平均值等，其可通過MCU芯片或DSP芯片或FPGA芯片或CPLD芯片等實現(xiàn)；人機界面模塊將疊加的電壓波形以及計算出的電壓頻率、有效值、平均值等實時顯示出來，其可通過PC(電腦)或帶顯示屏的嵌入系統(tǒng)等實現(xiàn)；外圍接口模塊提供一些通用接口，P麗波檢測模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、人機界面通過外圍接口模塊與外圍設(shè)備相連，外圍接口模塊包括通信接口、DA(數(shù)字/模擬)輸出接口等，通信接口包括RS232接口(一種串行數(shù)據(jù)通信的接口標(biāo)準(zhǔn))、RS485接口(一種串行數(shù)據(jù)通信的接口標(biāo)準(zhǔn))、SPI接口(SerialPeripheralInterface,串行外圍設(shè)備接口)、12C接口(Inter-IntegratedCircuit,集成電路間互連總線)和CAN(ControllerAreaNetwork,控制器局域網(wǎng))接口等，DA輸出接口將P麗檢測結(jié)果等電壓數(shù)值以電壓方式輸出，測試人員通過示波器就能直接觀測疊加電壓。先介紹一般高壓變頻器從生成P麗信號到連入IGBT柵極，所經(jīng)歷的5個階段，如表1所示表1高壓變頻器P麗波經(jīng)歷的5個階段<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>以A相為例，簡略介紹P麗波的5個階段1)高壓變頻器的DSP生成A相的P麗波；2)將P麗波通過移相，為每1級聯(lián)生成左右兩路P麗波(PWM_L波、PWM_R波)；3)將PWM_L波和PWM_R波編碼，合并成1路P麗波，以便光纖傳遞給功率單元；4)功率單元將經(jīng)編碼1路光纖信號還原成PWM_L波和PWM_R波；5)根據(jù)PWM_L、PWM_R生成4路P麗波(PWM_L波、PWM_L波、PW1LR波、PWM_R波，其中""表示取反，如PWM_L表示PWM_L的取反)，分別連入IGBT的柵極。根據(jù)測試需求，可選擇將表1中(2)(5)的任一階段的P麗信號連入本實用新型的P麗檢測模塊，作為該模塊的輸入；P麗檢測模塊與數(shù)據(jù)處理模塊之間主要是將P麗檢測檢測結(jié)果數(shù)據(jù)傳遞的關(guān)系，因此，如果兩個模塊是分立的兩個芯片，則可以通過10并口或串行通信接口連接并實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞，如果兩模塊集成在一個芯片中實現(xiàn)，就是簡單的RAM(RandomAccessMemory,隨機存儲器)讀取過程；人機界面模塊負(fù)責(zé)將P麗檢測結(jié)果以及依據(jù)此計算出的相關(guān)數(shù)值以各種方式實時顯示出來，一般與數(shù)據(jù)處理模塊相連，特殊情況也可與P麗檢測模塊直接相連(如要求實時性極高的顯示檢測結(jié)果)，可利用Uart(UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter,通用異步收發(fā)傳輸器)通信接口或相關(guān)方式進行連接；外圍接口模塊包括通信接口和DA輸出接口，該模塊與數(shù)據(jù)處理模塊相連，一般這兩個模塊是通過一個芯片實現(xiàn)，此外，對于DA輸出接口，也可通過利用DA轉(zhuǎn)換芯片實現(xiàn)，根據(jù)所選DA轉(zhuǎn)換芯片可以通過串行接口或并行接口與數(shù)據(jù)處理模塊相連。實施例1如圖2所示，本實施例通過選用一塊高性能的FPGA芯片(ProASIC3系列的A3P030型)同時實現(xiàn)P麗檢測模塊和數(shù)據(jù)處理模塊的功能，選用工控機或帶顯示屏的嵌入系統(tǒng)設(shè)備實現(xiàn)人機界面模塊的功能，選用DA轉(zhuǎn)換芯片實現(xiàn)DA輸出接口的功能。FPGA芯片實時高速檢測高壓變頻器輸出的P麗波，確定每相疊加的數(shù)值，其原理是IGBT的導(dǎo)通關(guān)系，以第(3)階段P麗波為例，說明檢測P麗波的規(guī)則如表2:表2第(3)階段的P麗檢測結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>因此如果是五級聯(lián)高壓變頻器，則通過對每級聯(lián)的P麗檢測，然后疊加出該相的輸出，每相最大疊加±5;FPGA同時依據(jù)P麗檢測結(jié)果，可方便計算出輸出電壓的頻率和有效值等；FPGA芯片根據(jù)DA轉(zhuǎn)換芯片(TLC5620型)的要求，將P麗檢測結(jié)果等數(shù)值以電壓方式輸出，測試人員即可通過示波器讀出；FGPA芯片可以方便模擬RS232通信，根據(jù)約定的協(xié)議，通過RS232接口實現(xiàn)與人機界面模塊的通信。實施例2如圖3所示，本實施例通過選用一塊帶有DA輸出接口的MCU芯片(STM32F103RD型)同時實現(xiàn)P麗檢測模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和DA輸出接口的功能，選用工控機實現(xiàn)人機界面模塊的功能。MCU芯片通過10中斷實時高速檢測高壓變頻器輸出的P麗波，確定每相疊加的數(shù)值，檢測原理同實施例1;MCU芯片同時依據(jù)P麗檢測結(jié)果，可方便計算出輸出電壓頻率、有效值等；此外MCU芯片將P麗檢測結(jié)果等數(shù)值通過DA輸出接口以電壓方式輸出，測試人員即可通過示波器讀出；同時MCU芯片可提供RS232接口、SPI接口、12C接口或CAN接口等多種通信接口，根據(jù)約定的協(xié)議，實現(xiàn)與人機界面模塊的通信。實施例3如圖4所示，本實施例可以集FPGA檢測信號快速以及MCU數(shù)據(jù)處理能力強的特點于一身。FPGA芯片選用ProASIC3系列的A3P030型芯片，其實現(xiàn)P麗波檢測模塊的功能，即用于負(fù)責(zé)P麗波檢測，并將檢測的結(jié)果通過并口和I2C傳遞給MCU芯片，檢測原理同實施例1;MCU芯片選用STM32F103RD型芯片，其實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理模塊的功能，通過10并口或I2C接口讀取到FPGA芯片傳遞來的P麗檢測結(jié)果，并實時計算出電壓頻率、有效值、平均值等；同時將P麗檢測結(jié)果等數(shù)值通過DA輸出接口以電壓方式輸出，測試人員即可通過示波器讀出；此外，MCU芯片可提供RS232接口、SPI接口或CAN接口等多種通信接口，根據(jù)約定的協(xié)議，實現(xiàn)與人機界面模塊的通信。雖然以上描述了本實用新型的具體實施方式，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這些僅是舉例說明，在不背離本實用新型的原理和實質(zhì)的前提下，可以對這些實施方式做出多種變更或修改。因此，本實用新型的保護范圍由所附權(quán)利要求書限定。權(quán)利要求一種高壓變頻器的測試系統(tǒng)，其特征在于，其包括PWM波檢測模塊，該模塊實時采集高壓變頻器的各路PWM波，并確定每相疊加的電壓；數(shù)據(jù)處理模塊，其根據(jù)疊加后的電壓，實時計算出電壓的頻率、有效值、平均值；人機界面模塊，其將疊加的電壓波形以及電壓頻率、有效值和平均值實時顯示出來；外圍接口模塊，PWM波檢測模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、人機界面通過外圍接口模塊與外圍設(shè)備相連。2.如權(quán)利要求1所述的高壓變頻器的測試系統(tǒng)，其特征在于，所述P麗波檢測模塊采用現(xiàn)場可編程門陣列芯片、復(fù)雜可編程器件芯片、微控制器芯片和數(shù)字信號處理器芯片中的一種。3.如權(quán)利要求1所述的高壓變頻器的測試系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理模塊采用現(xiàn)場可編程門陣列芯片、復(fù)雜可編程器件芯片、微控制器芯片和數(shù)字信號處理器芯片中的一種。4.如權(quán)利要求2或3所述的高壓變頻器的測試系統(tǒng)，其特征在于，所述現(xiàn)場可編程門陣列芯片、復(fù)雜可編程器件芯片、微控制器芯片和數(shù)字信號處理器芯片中的一種能同時實現(xiàn)P麗波檢測模塊和數(shù)據(jù)處理模塊的功能。5.如權(quán)利要求1所述的高壓變頻器的測試系統(tǒng)，其特征在于，所述人機界面模塊采用工控機、帶顯示屏的嵌入系統(tǒng)設(shè)備中的一種。6.如權(quán)利要求1所述的高壓變頻器的測試系統(tǒng)，其特征在于，所述電壓波形以及電壓頻率、有效值和平均值通過電腦或帶顯示屏的嵌入系統(tǒng)顯示出來。7.如權(quán)利要求1所述的高壓變頻器的測試系統(tǒng)，其特征在于，所述外圍接口模塊包括通信接口和DA輸出接口，P麗波檢測模塊或數(shù)據(jù)處理模塊通過通信接口與人機界面模塊連接，DA輸出接口將P麗波檢測模塊的疊加電壓以電壓方式輸出，通過示波器直接觀測疊加電壓。8.如權(quán)利要求7所述的高壓變頻器的測試系統(tǒng)，其特征在于，所述DA輸出接口采用DA轉(zhuǎn)換芯片，DA轉(zhuǎn)換芯片通過串行接口或并行接口與數(shù)據(jù)處理模塊相連。9.如權(quán)利要求7所述的高壓變頻器的測試系統(tǒng)，其特征在于，所述通信接口包括RS232接口、RS485接口、SPI接口、12C接口和CAN接口。10.如權(quán)利要求1所述的高壓變頻器的測試系統(tǒng)，其特征在于，所述P麗波檢測模塊與數(shù)據(jù)處理模塊通過10并口或串行通信接口連接。專利摘要本實用新型公開了一種高壓變頻器的測試系統(tǒng)，其包括PWM波檢測模塊，該模塊實時采集高壓變頻器的各路PWM波，并確定每相疊加的電壓；數(shù)據(jù)處理模塊，其根據(jù)疊加后的電壓，實時計算出電壓的頻率、有效值、平均值；人機界面模塊，其將疊加的電壓波形以及電壓頻率、有效值和平均值實時顯示出來；外圍接口模塊，PWM波檢測模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、人機界面通過外圍接口模塊與外圍設(shè)備相連。本實用新型能夠在弱電環(huán)境下，直接檢測高壓變頻器控制算法及效果，以進一步確保安全，提高測試效率，減低能耗。文檔編號G01R31/00GK201464570SQ20092007277公開日2010年5月12日申請日期2009年5月22日優(yōu)先權(quán)日2009年5月22日發(fā)明者嚴(yán)昊,何杰,吳蕓,宋吉波,時迎亮,李興鶴,謝海峰,邢輝申請人:上海新時達電氣股份有限公司;上海辛格林納新時達電機有限公司