本實用新型涉及電力電子技術領域，具體涉及一種高壓變頻器的主控制器測試裝置及電子設備。

背景技術：

現有高壓變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換成頻率、電壓可調的電源的控制裝置?，F有高壓變頻器一般由移相整流變壓器、逆變部分、控制部分組成。逆變部分即功率單元柜，由若干個串聯的功率單元組成，形成三相輸出，直接輸出到電機。控制部分用于實現正弦波脈寬調制(Sinusoidal pulse width modulation簡稱SPWM)算法的控制，驅動開關元件動作。

高壓變頻器負載設備為高壓電機，工業(yè)生產中對其工作連續(xù)性和穩(wěn)定性要求很高，所以高壓變頻器控制部分邏輯復雜，控制器軟硬件穩(wěn)定性要嚴格把握。為此，各高壓變頻器生產廠家都有一套嚴格的控制器測試、檢驗裝置和流程。

現有技術中采用220V開關電源和逆變器件組成的小型功率單元，三相輸出共計30個功率單元模塊作為測試工裝，單個功率單元輸出電壓為40V左右，級連最高輸出線電壓為400V。

因此，在發(fā)明人設計所述高壓變頻器的主控制器測試過程中，發(fā)現現有技術中至少存在如下技術問題：

現有技術中主控制器測試工裝體積大，成本高，且操作復雜，安全系數低。

技術實現要素：

本實用新型提供了一種高壓變頻器的主控制器測試裝置及電子設備，以解決現有技術中逆變部分的測試工裝體積大，成本高，且操作負責，安全系數低的問題。

根據本實用新型的一個方面，提供了一種高壓變頻器的主控制器測試裝置，該裝置包括：光纖接收模塊、信息處理模塊、硬件波形產生模塊和光纖發(fā)送模塊；

所述光纖接收模塊，用于接收待測高壓變頻器的主控制器發(fā)送的正弦波脈寬調制參數，并轉發(fā)給所述信息處理模塊；

所述信息處理模塊，用于根據所述光纖接收模塊接收的正弦波脈寬調制參數，生成所述待測高壓變頻器中各個功率單元的波形信號，并輸出給所述硬件波形產生模塊；以及接收配置信號，根據所述配置信號，觸發(fā)和復位功率單元的故障，通過所述光纖發(fā)送模塊送入所述待測高壓變頻器的主控制器；

所述硬件波形產生模塊，用于接收信息處理模塊輸出的所述待測高壓變頻器中各個功率單元的波形信號，輸出正弦波脈寬調制波形信號。

根據本實用新型的另一個方面，提供了一種電子設備，該電子設備包括：如上所述的高壓變頻器的主控制器測試裝置。

本實用新型的有益效果是：通過所述光纖接收模塊，用于接收待測高壓變頻器的主控制器發(fā)送的正弦波脈寬調制參數，并轉發(fā)給所述信息處理模塊；所述信息處理模塊，用于根據所述光纖接收模塊接收的正弦波脈寬調制參數，生成所述待測高壓變頻器中各個功率單元的波形信號，并輸出給所述硬件波形產生模塊；以及接收配置信號，根據所述配置信號，觸發(fā)和復位功率單元的故障，通過所述光纖發(fā)送模塊送入所述待測高壓變頻器的主控制器；所述硬件波形產生模塊，用于接收信息處理模塊輸出的所述待測高壓變頻器中各個功率單元的波形信號，輸出正弦波脈寬調制波形信號，實現了高壓變頻器的主控制器的測試；采用本實用新型技術方案不但簡化了主控制器測試工裝復雜度，降低測試成本及縮小了測試工裝體積，還提高了測試安全性。

附圖說明

圖1是本實用新型一個實施例的一種高壓變頻器的主控制器測試裝置的結構示意圖；

圖2是本實用新型另一個實施例的一種高壓變頻器的主控制器測試裝置實現原理圖；

圖3是本實用新型另一個實施例的一種高壓變頻器的主控制器測試裝置中硬件波形產生模塊減法電路圖；

圖4是本實用新型另一個實施例的一種高壓變頻器的主控制器測試裝置中硬件波形產生模塊加法電路圖。

具體實施方式

本實用新型技術方案是通過模擬高壓變頻器功率單元，實現高壓變頻器的主控制器的測試。其中，所述高壓變頻器的工作原理如下：

所述高壓變頻器由主控制器、移相變壓器和若干個功率單元組成，根據所述高壓變頻器級數不同，功率單元個數也不同；例如：所述高壓變頻器為5級，則高壓變頻器的三相A/B/C輸入需要共15個功率單元；所述高壓變頻器為6級，則高壓變頻器的三相A/B/C輸入需要共18個功率單元；所述高壓變頻器為8級，則高壓變頻器的三相A/B/C輸入需要共24個功率單元；所述高壓變頻器為10級，則高壓變頻器的三相A/B/C輸入需要共30個功率單元；每個功率單元通過光纖與主控制器通信，主控制器發(fā)送給每個功率單元的絕緣柵雙極型晶體管(Insulated Gate BipolarTransistor，簡稱IGBT)左右橋臂通斷指令，單個功率單元輸出波形為SPWM波，同相功率單元級聯后輸出正弦階梯波，所述功率單元的故障信號也通過光纖反饋至主控制器。

本實用新型設計的高壓變頻器的主控制器測試裝置，可以用來模擬30個功率單元，即A相的10個功率單元A1-A10、B相的10個功率單元B1-B10、C相的10個功率單元C1-C10完成對主控制器的測試工作。該高壓變頻器的主控制器測試裝置上有一塊FPGA芯片和一些外圍電路，現場可編程門陣列(Field-Programmable GateArray，簡稱FPGA)芯片是控制核心，通過光纖接收模塊接收主控制器發(fā)出的波形信號，轉換至自身I/O輸出控制每個功率單元IGBT左右橋臂開關信號。

實施例一

圖1是本實用新型一個實施例的一種高壓變頻器的主控制器測試裝置的結構示意圖，參見圖1，該裝置包括：光纖接收模塊101，信息處理模塊102，硬件波形產生模塊103和光纖發(fā)送模塊104；

所述光纖接收模塊101，用于接收待測高壓變頻器的主控制器發(fā)送的正弦波脈寬調制參數，并轉發(fā)給所述信息處理模塊102；

所述信息處理模塊102，用于根據所述光纖接收模塊101接收的正弦波脈寬調制參數，生成所述待測高壓變頻器中各個功率單元的波形信號，并輸出給所述硬件波形產生模塊103；以及接收配置信號，根據所述配置信號，觸發(fā)和復位功率單元的故障，通過所述光纖發(fā)送模塊104送入所述待測高壓變頻器的主控制器；

所述硬件波形產生模塊103，用于接收信息處理模塊輸出的所述待測高壓變頻器中各個功率單元的波形信號，輸出正弦波脈寬調制波形信號。

需要說明的是，所述信息處理模塊可以采用現場可編程門陣列芯片實現。

所述硬件波形產生模塊包括：至少一路減法電路和三個加法電路；

所述減法電路如圖3所示，所述減法電路的輸入為所述現場可編程門陣列芯片輸出的單個功率單元的開關管左右橋臂波形信號，所述減法電路的輸出為所述單個功率單元的正弦波脈寬調制波，即三種電平-1.2V/0V/+1.2V；圖3中，一路減法電路的輸出U_AOUT1，經計算U_Aout1＝12/33*(U_AL1-U_AR1)。

所述加法電路如圖4所示，所述加法電路的輸入為至少一路同相的所述減法電路的輸出相加；所述加法電路輸出波形為所述高壓變頻器整機輸出；即所述加法電路的輸出為同一相上的所有功率單元級聯后輸出的階梯波形。

圖4中，所述高壓變頻器一相輸出UAout，經計算UAout＝UAout1+UAout2+…+UAout10。

需要說明的是，如圖3的減法電路和如圖4的加法電路在硬件設計上根據被測主控制器的級數和功率單元的個數確定；例如：當被測主控制器為5級時，所述撥碼開關設置為5，所述FPGA芯片輸出只有A1-A5、B1-B5、C1-C5的波形信號，需要15個如圖3所示的減法電路；當被測主控制器為10級時，所述撥碼開關設置為10，所述FPGA芯片輸出只有A1-A10、B1-B10、C1-C10的波形信號，需要30個如圖3所示的減法電路。

由于所述加法電路輸出波形為所述高壓變頻器整機輸出；而所述高壓變頻器整機輸出為三相輸出，即A、B、C相輸出，則需要3個加法電路；例如：當被測主控制器為10級時，則每個加法電路的輸入端接收所述減法電路的10個輸出波形信號；即A相輸出端對應的加法電路輸入端接收A1-A10輸出波形信號；B相輸出端對應的加法電路輸入端接收B1-B10輸出波形信號；C相輸出端對應的加法電路輸入端接收C1-C10輸出波形信號。

實施例二

設本實用新型中在低壓輸入(±15V、5V)、低壓輸出(±12V)下完成高壓變頻器主控制器的軟/硬件調試?；谝陨蠈嵤├?，圖2是本實用新型另一個實施例的一種高壓變頻器的主控制器測試裝置，參見圖2，該裝置還包括：光纖接收模塊、信息處理模塊、硬件波形產生模塊和光纖發(fā)送模塊；其中，所述信息處理模塊包括：脈沖波形產生子模塊，故障檢測及處理子模塊，設置子模塊。

所述脈沖波形產生子模塊，用于根據所述光纖接收模塊接收的正弦波脈寬調制參數，生成所述待測高壓變頻器的各個功率單元的波形信號，并輸出；所述故障檢測及處理子模塊，用于接收配置信號，根據所述配置信號，觸發(fā)和復位功率單元的故障，通過所述光纖發(fā)送模塊送入所述待測高壓變頻器的主控制器；所述設置子模塊，用于接收設置信號，根據所述設置信號進行功率單元故障設置、功率單元直流母線功率單元級數設置和功率單元直流母線電壓設置。

需要說明的是，該裝置還包括：按鍵開關和撥碼開關；

所述按鍵開關，用于設置所述功率單元故障和所述功率單元級數；

所述撥碼開關，用于設置所述功率單元直流母線電壓。

還需要說明是，該裝置還包括：顯示模塊和驅動模塊；

所述顯示模塊，用于顯示當前設置的所述功率單元直流母線電壓；所述顯示模塊采用共陰數碼管；

所述驅動模塊，用于驅動所述顯示模塊工作；所述驅動模塊采用共陰數碼管驅動模塊。

該測試裝置最主要的功能是模擬高壓變頻器的功率單元輸出SPWM波。測試裝置通過光纖與被測主控制器通信，接收主控發(fā)出的單元左右橋臂開關信號，送入脈沖波形產生子模塊，通過計算控制芯片I/O口動作，驅動硬件電路產生波形。

所述脈沖波形產生子模塊通過運算放大器LM324搭建出的減法電路實現30個單元波形的輸出；通過LM324搭建出的加法電路可實現10級單元級聯后的輸出波形。

30個功率單元波形輸出功能：通過FPGA輸出的3.3V開關信號送入LM324搭建的減法電路中，模擬實際功率器件IGBT動作，LM324輸出為+1.2V、0V、-1.2V的SPWM信號，從而實現每個單元的波形輸出。

功率單元級聯A/B/C三相輸出波形：一相10個單元的輸出波形送入由LM324搭建的加法電路中，疊加后為±12V的階梯波，從而實現每一相單元的波形輸出。

按鍵開關通過6個按鍵設置功率單元的6種故障，通過4個按鍵設置單元的直流母線電壓?？刂品绞綖榕c控制芯片FPGA的I/O口直連。

所述功率單元故障，分別為過壓、欠壓、缺相、驅動、通信、過熱。

所述直流母線電壓按鍵分別為設置、上升、下降、確認。

通過3個數碼管顯示直流母線電壓的設置值；控制方式為FPGA的I/O口輸出直接控制，數碼管采用共陰極連接。

所述FPGA的I/O口通過非門74HC14增強驅動能力后驅動共陰數碼管，數碼管顯示值為實際直流母線電壓值。

通過4位撥碼開關實現變頻器級數1-10的設置。

該測試裝置與被測主控制器通過30對光纖實現信號的收發(fā)。需要說明的是，所述30對光纖也根據所述變頻器級數確定。

光纖接收模塊的接收信號功能：主控制器通過光纖傳過來的信號，由該低壓電路上光纖座2521接收送入非門74HC14，再經過74LVX4245將5V信號轉換成3.3V信號送入FPGA。

光纖發(fā)送模塊發(fā)送信號功能：FPGA發(fā)出的信號，經過74LVX4245將3.3V信號轉換成5V信號，再經過非門74HC1傳送至光纖座1521，由光纖送入主控制器。

實施例三

本實用新型一個實施例的一種電子設備，該電子設備包括：如上所述高壓變頻器的主控制器測試裝置。

該裝置具體信號流向及原理與上述實施例一和實施例二相同，此處不再贅述。

本實用新型的有益效果是：通過所述光纖接收模塊，用于接收待測高壓變頻器的主控制器發(fā)送的正弦波脈寬調制參數，并轉發(fā)給所述信息處理模塊；所述信息處理模塊，用于根據所述光纖接收模塊接收的正弦波脈寬調制參數，生成所述待測高壓變頻器中各個功率單元的波形信號，并輸出給所述硬件波形產生模塊；以及接收配置信號，根據所述配置信號，觸發(fā)和復位功率單元的故障，通過所述光纖發(fā)送模塊送入所述待測高壓變頻器的主控制器；所述硬件波形產生模塊，用于接收信息處理模塊輸出的所述待測高壓變頻器中各個功率單元的波形信號，輸出正弦波脈寬調制波形信號，實現了高壓變頻器的主控制器的測試；采用本實用新型技術方案不但簡化了主控制器測試工裝測試復雜度，降低測試成本及縮小了測試工裝體積，還提高了測試安全性。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并非用于限定本實用新型的保護范圍。凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換、改進等，均包含在本實用新型的保護范圍內。