小型發(fā)電機組電氣性能自動測試平臺的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種小型發(fā)電機組電氣性能自動測試平臺，包括智能負(fù)載單元、電氣性能測量單元和系統(tǒng)測量控制單元，所述智能負(fù)載單元連接于所述發(fā)電機組的負(fù)載端，為發(fā)電機組提供不同的負(fù)載，所述智能負(fù)載單元與所述電氣性能測量單元之間通信連接，所述電氣性能測量單元和系統(tǒng)測量控制單元通過CAN總線連接；所述電氣性能測量單元檢測發(fā)電機組在不同工況、不同負(fù)載下的電壓、電流和頻率信息，并通過CAN總線傳送到所述系統(tǒng)測量控制單元進行分析。該測試平臺結(jié)構(gòu)簡單，減少了人工操作的步驟，節(jié)約了人力成本，也減小了因為人主觀因素而造成的測試誤差，測試結(jié)果更加準(zhǔn)確。
【專利說明】
小型發(fā)電機組電氣性能自動測試平臺
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及小型柴/汽油發(fā)電機組領(lǐng)域，具體涉及一種小型發(fā)電機組電氣性能自動測試平臺。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)小型柴(汽)油發(fā)電機組性能試驗方法是試驗人員根據(jù)機組測試的需要，人工外接功率不一的負(fù)載，并通過電壓表、電流表、秒表、示波器等測量并計算機組的電氣性能指標(biāo)。傳統(tǒng)方法的不足:一是負(fù)載準(zhǔn)備困難。通常進行一次測試，需要準(zhǔn)備大量的電爐、燈泡以及變壓器、調(diào)壓器、電容器等負(fù)載，這些負(fù)載的功率值可調(diào)性差、且體積大，使用時很難獲得準(zhǔn)確的設(shè)備測試所需的功率值。二是對測試人員要求高。由于人工操作，設(shè)備操縱、儀表操作、數(shù)據(jù)記錄、負(fù)載調(diào)節(jié)等工作需同時進行，所以至少需要四到五人配合工作。三是測試周期長。由于一次測試所需的負(fù)載多、儀器多，測試準(zhǔn)備周期長;在測試過程中，要經(jīng)常轉(zhuǎn)接各種負(fù)載，程序復(fù)雜且容易出錯。四是測試結(jié)果誤差大。由于測試過程復(fù)雜，人為因素眾多，以及受測試儀器和測試條件的制約，測試結(jié)果誤差大甚至無法完成測試。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本實用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、能準(zhǔn)確測試小型發(fā)電機組電氣性能的測試平臺。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種小型發(fā)電機組電氣性能自動測試平臺，包括智能負(fù)載單元、電氣性能測量單元和系統(tǒng)測量控制單元，所述智能負(fù)載單元連接于所述發(fā)電機組的負(fù)載端，為發(fā)電機組提供不同的負(fù)載，所述智能負(fù)載單元與所述電氣性能測量單元之間通信連接，所述電氣性能測量單元和系統(tǒng)測量控制單元通過CAN總線連接；
[0005]所述電氣性能測量單元檢測發(fā)電機組在不同工況、不同負(fù)載下的電壓、電流和頻率信息，并通過CAN總線傳送到所述系統(tǒng)測量控制單元進行分析。
[0006]該測試平臺結(jié)構(gòu)簡單，智能負(fù)載單元能自動為發(fā)電機組提供不同的負(fù)載，解決了準(zhǔn)確提供不同負(fù)載困難的問題，同時電氣性能測量單元測量在不同工況、不同負(fù)載下發(fā)電機組的電壓、電流和頻率信息，并且由系統(tǒng)測量控制單元進行控制和分析，整個過程都由該測試平臺自動執(zhí)行，減少了人工操作的步驟，節(jié)約了人力成本，也減小了因為人主觀因素而造成的測試誤差，測試結(jié)果更加準(zhǔn)確。
[0007]進一步的，所述智能負(fù)載單元包括電阻負(fù)載單元、電感負(fù)載單元、電容負(fù)載單元、接觸器單元、接口及驅(qū)動單元和控制器，所述電阻負(fù)載單元、電感負(fù)載單元和電容負(fù)載單元與電流母線之間連接所述接觸器單元，所述接觸器單元通過所述接口及驅(qū)動單元與所述控制器連接，所述控制器通過所述接口及驅(qū)動單元控制所述接觸器單元的閉合與斷開。
[0008]控制器通過接口及驅(qū)動單元控制接觸器單元的閉合與斷開，以便于按照要求接入不同的負(fù)載，負(fù)載設(shè)置更加準(zhǔn)確，也更加方便。
[0009]進一步的，所述電阻負(fù)載單元、電感負(fù)載單元和電容負(fù)載單元均設(shè)置有N組，每組分別有A、B和C相負(fù)載，且每組的功率容量值以第一組的功率容量值為基數(shù)按2N倍增，N為正整數(shù)，這樣能更好的選擇不同大小的負(fù)載。
[0010]進一步的，所述電氣性能測量單元包括電壓測量單元、電流測量單元、頻率測量單元、數(shù)字信號處理單元、數(shù)據(jù)存儲單元和主控制器，所述電壓測量單元、電流測量單元輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換單元輸入端，所述A/D轉(zhuǎn)換單元輸出端連接至所述主控制器的輸入端，所述頻率測量單元輸出端連接定時計數(shù)器輸入端，所述定時計數(shù)器輸出端連接所述主控制器的輸入端，所述主控制器和數(shù)字信號處理單元雙向連接，所述主控制器通過CAN總線與所述系統(tǒng)測量控制單元連接；
[0011 ]所述電壓測量單元、電流測量單元的采樣信號通過所述A/D轉(zhuǎn)換單元進行模/數(shù)轉(zhuǎn)換后發(fā)送至所述主控制器;所述頻率測量單元的采樣信號經(jīng)定時計數(shù)器處理后，發(fā)送至所述主控制器，所述主控制器將電壓測量單元、電流測量單元以及頻率測量單元的采樣信號發(fā)送給所述數(shù)字信號處理單元，所述數(shù)字信號處理單元分析處理所接收到數(shù)據(jù)，并將分析處理結(jié)果發(fā)送至所述主控制器中，所述主控制器通過所述CAN總線控制器和所述系統(tǒng)測量控制單元進行信息交互。
[0012]該電氣性能測量單元能自動測量、計算出發(fā)電機組的相電壓、線電壓、相電流、線電流、有功功率、功率因數(shù)、頻率、相位等基本參數(shù)，并能完成瞬態(tài)電壓調(diào)整率及電壓恢復(fù)時間、瞬態(tài)頻率調(diào)整率及頻率穩(wěn)定時間、電壓調(diào)制和穩(wěn)態(tài)頻率調(diào)整率等動態(tài)性能指標(biāo)的測試。這其中所涉及的測量方法及計算方法均采用現(xiàn)有的方法即可。
[0013]進一步的，所述系統(tǒng)測量控制單元包括工控機、顯示器、參數(shù)設(shè)置單元和CAN總線接口，所述工控機通過所述CAN總線接口與所述電氣性能測量單元連接，所述參數(shù)設(shè)置單元輸入端連接所述工控機輸入端，所述工控機第一輸出端連接所述顯示器輸入端；
[0014]所述CAN總線接口和電氣性能測量單元進行交互，得到測量數(shù)據(jù)和波形，所述參數(shù)設(shè)置單元為所述工控機設(shè)置參數(shù)，所述工控機對獲得的數(shù)據(jù)進行分析處理，并將分析處理結(jié)果顯示于顯示器上。
[0015]該系統(tǒng)測量控制單元按照國家標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)定不同工況，通過CAN總線與電氣性能測量單元進行數(shù)據(jù)和命令交互，獲得發(fā)電機組在不同工況下的測量數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行相應(yīng)的分析計算處理，得到額定輸出功率、連續(xù)運行能力、電壓(頻率)穩(wěn)態(tài)調(diào)整率、電壓(頻率)波動率、電壓(頻率)瞬態(tài)調(diào)整率及穩(wěn)定時間、電壓波形畸變率、三相電壓不平衡值、波峰系數(shù)、總諧波含量及單個諧波含量、調(diào)制量和漂移量等性能指標(biāo)，形成報表，存入數(shù)據(jù)庫，自動生成試驗報告。
[0016]更進一步的，所述系統(tǒng)測量控制單元還包括參數(shù)顯示屏，所述工控機第二輸出端連接所述參數(shù)顯示屏輸入端。測試過程中的電氣基本參數(shù)由參數(shù)顯示屏指示，方便現(xiàn)場操作人員了解設(shè)備運行狀態(tài)。
[0017]進一步的，所述智能負(fù)載單元與電氣性能測量單元之間通過隔離型RS-232C串口連接進行數(shù)據(jù)通信。
[0018]本實用新型具有以下有益效果:
[0019]1、該測試平臺具有結(jié)構(gòu)緊湊、使用方便等優(yōu)點，具有阻性、容性、感性負(fù)載全域覆蓋的功能；
[0020]2、實現(xiàn)負(fù)載容量的自由組合，能夠根據(jù)發(fā)電機組的測試需求自動定制指定性質(zhì)和大小的負(fù)載；
[0021]3、自動測量發(fā)電機組的輸出相電壓、線電壓、相電流、線電流、有功功率、功率因數(shù)、頻率、相位等基本參數(shù)，并能完成瞬態(tài)電壓調(diào)整率及電壓恢復(fù)時間、瞬態(tài)頻率調(diào)整率及頻率穩(wěn)定時間、電壓調(diào)制和穩(wěn)態(tài)頻率調(diào)整率等動態(tài)性能指標(biāo)的測試；
[0022]4、系統(tǒng)監(jiān)控單元對試驗數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)庫管理，能自動生成測試報表。
[0023]本實用新型的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實用新型的實踐了解到。
【附圖說明】
[0024]本實用新型的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0025]圖1為本實用新型的原理框圖。
【具體實施方式】
[0026]下面詳細(xì)描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。
[0027]在本實用新型的描述中，除非另有規(guī)定和限定，需要說明的是，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是機械連接或電連接，也可以是兩個元件內(nèi)部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語的具體含義。
[0028]如圖1所示，本實用新型提供了一種小型發(fā)電機組電氣性能自動測試平臺，包括智能負(fù)載單元、電氣性能測量單元和系統(tǒng)測量控制單元，智能負(fù)載單元連接于發(fā)電機組的負(fù)載端，為發(fā)電機組提供不同的負(fù)載，智能負(fù)載單元與電氣性能測量單元之間通信連接，電氣性能測量單元和系統(tǒng)測量控制單元通過CAN總線連接。
[0029]其中，智能負(fù)載單元包括電阻負(fù)載單元、電感負(fù)載單元、電容負(fù)載單元、接觸器單元、接口及驅(qū)動單元和控制器，電阻負(fù)載單元、電感負(fù)載單元和電容負(fù)載單元與電流母線之間連接接觸器單元，接觸器單元通過接口及驅(qū)動單元與控制器連接，控制器通過接口及驅(qū)動單元控制接觸器單元的閉合與斷開。
[0030]電阻負(fù)載單元、電感負(fù)載單元和電容負(fù)載單元均設(shè)置有N組，每組分別有A、B和C相負(fù)載，且每組的功率容量值以第一組的功率容量值為基數(shù)按2N倍增，N為正整數(shù)。
[0031]接口及驅(qū)動單元中的驅(qū)動單元采用光電隔離器，并用三級驅(qū)動方式，保證足夠的驅(qū)動能力，以驅(qū)動接觸器單元工作。智能負(fù)載單元與電氣性能測量單元之間的數(shù)據(jù)通信采用隔離型的RS-232C方式。負(fù)載的設(shè)定可自動或手動運行，自動運行時，負(fù)載由系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)，而在手動運行時，負(fù)載由試驗人員通過撥碼盤靈活設(shè)置。
[0032]電氣性能測量單元包括電壓測量單元、電流測量單元、頻率測量單元、數(shù)字信號處理單元、數(shù)據(jù)存儲單元和主控制器，電壓測量單元、電流測量單元輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換單元輸入端，A/D轉(zhuǎn)換單元輸出端連接至主控制器輸入端，頻率測量單元輸出端連接定時計數(shù)器輸入端，定時計數(shù)器輸出端連接主控制器輸入端，主控制器和數(shù)字信號處理單元雙向連接，主控制器通過CAN總線與系統(tǒng)測量控制單元連接。主控制器可選用單片機。
[0033]電壓測量單元、電流測量單元的采樣信號通過A/D轉(zhuǎn)換單元進行模/數(shù)轉(zhuǎn)換后發(fā)送至主控制器;頻率測量單元的采樣信號經(jīng)定時計數(shù)器處理后，發(fā)送至主控制器，主控制器將電壓測量單元、電流測量單元以及頻率測量單元的采樣信號發(fā)送給數(shù)字信號處理單元，數(shù)字信號處理單元分析處理所接收到數(shù)據(jù)，并將分析處理結(jié)果發(fā)送至主控制器中，主控制器通過CAN總線控制器和系統(tǒng)測量控制單元進行信息交互。
[0034]電壓測量單元包括精密電壓變換器、多路模擬開關(guān)和電壓跟隨器，電流測量單元包括精密電流變換器、多路模擬開關(guān)和電壓跟隨器。電壓測量單元、電流測量單元通過對發(fā)電機組輸出的電壓和電流信號進行交流采樣，經(jīng)過相應(yīng)的精密變換器處理后，再通過高速A/D轉(zhuǎn)換器進行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)送入數(shù)字信號處理單元進行DIT-FFT分析，完成發(fā)電機組在不同工況下的輸出電壓、電流、功率、頻率、諧波等參數(shù)測量。這里的數(shù)字信號處理單元可選用DSP數(shù)字信號處理單元。
[0035]系統(tǒng)測量控制單元包括工控機、顯示器、參數(shù)設(shè)置單元和CAN總線接口，工控機通過CAN總線接口與電氣性能測量單元連接，參數(shù)設(shè)置單元輸入端連接工控機輸入端，工控機第一輸出端連接顯示器輸入端。參數(shù)設(shè)置單元通常包括鍵盤和鼠標(biāo)。
[0036]系統(tǒng)測量控制單元還包括參數(shù)顯示屏，工控機第二輸出端連接參數(shù)顯示屏輸入端。
[0037]工控機通過CAN總線接口與電氣性能測量單元進行交互，得到測量數(shù)據(jù)和波形，參數(shù)設(shè)置單元為工控機設(shè)置參數(shù)，工控機對獲得的數(shù)據(jù)進行分析處理，并將分析處理結(jié)果顯示于顯示器上。
[0038]測試時，控制器通過接口及驅(qū)動單元控制并驅(qū)動接觸器單元的閉合與開啟，按照需求接入不同類型、大小的負(fù)載，并通過RS-232C串口將接入的負(fù)載信息發(fā)送至電氣性能測量單元的主控制器中。系統(tǒng)測量控制單元按照國家標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)定不同工況，并將所設(shè)定的工況通過CAN總線接口發(fā)送至電氣性能測試單元的主控制器中。電氣性能測量單元對發(fā)電機組的電壓、電流及頻率進行采集，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器或定時計數(shù)器處理后發(fā)送到數(shù)字處理單元，由DSP進行DIT-FFT進行分析處理，完成發(fā)電機組在不同工況下、不同負(fù)載下的輸出電壓、電流、功率、頻率、諧波等參數(shù)測量。系統(tǒng)測量控制單元通過CAN總線與電氣性能測試進行數(shù)據(jù)命令交互，獲得發(fā)電機組在不同工況、不同負(fù)載下的測量數(shù)據(jù)，并由工控機對數(shù)據(jù)進行相應(yīng)的分析計算處理，得到額定輸出功率、連續(xù)運行能力、電壓(頻率)穩(wěn)態(tài)調(diào)整率、電壓(頻率)波動率、電壓(頻率)瞬態(tài)調(diào)整率及穩(wěn)定時間、電壓波形畸變率、三相電壓不平衡值、波峰系數(shù)、總諧波含量及單個諧波含量、調(diào)制量和漂移量等性能指標(biāo)，形成報表，存入數(shù)據(jù)庫，自動生成試驗報告。測試過程中的電氣基本參數(shù)由參數(shù)顯示屏指示。
[0039]該小型發(fā)電機組電氣性能自動測試平臺適用于小型柴油發(fā)電機組和小型汽油發(fā)電機組。
[0040]在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
[0041]盡管已經(jīng)示出和描述了本實用新型的實施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解:在不脫離本實用新型的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本實用新型的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
【主權(quán)項】
1.一種小型發(fā)電機組電氣性能自動測試平臺，其特征在于，包括智能負(fù)載單元、電氣性能測量單元和系統(tǒng)測量控制單元，所述智能負(fù)載單元連接于所述發(fā)電機組的負(fù)載端，為發(fā)電機組提供不同的負(fù)載，所述智能負(fù)載單元與所述電氣性能測量單元之間通信連接，所述電氣性能測量單元和系統(tǒng)測量控制單元通過CAN總線連接； 所述電氣性能測量單元檢測發(fā)電機組在不同工況、不同負(fù)載下的電壓、電流和頻率信息，并通過CAN總線傳送到所述系統(tǒng)測量控制單元進行分析。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型發(fā)電機組電氣性能自動測試平臺，其特征在于，所述智能負(fù)載單元包括電阻負(fù)載單元、電感負(fù)載單元、電容負(fù)載單元、接觸器單元、接口及驅(qū)動單元和控制器，所述電阻負(fù)載單元、電感負(fù)載單元和電容負(fù)載單元與電流母線之間連接所述接觸器單元，所述接觸器單元通過所述接口及驅(qū)動單元與所述控制器連接，所述控制器通過所述接口及驅(qū)動單元控制所述接觸器單元的閉合與斷開。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的小型發(fā)電機組電氣性能自動測試平臺，其特征在于，所述電阻負(fù)載單元、電感負(fù)載單元和電容負(fù)載單元均設(shè)置有N組，每組分別有A、B和C相負(fù)載，且每組的功率容量值以第一組的功率容量值為基數(shù)按2N倍增，N為正整數(shù)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型發(fā)電機組電氣性能自動測試平臺，其特征在于，所述電氣性能測量單元包括電壓測量單元、電流測量單元、頻率測量單元、數(shù)字信號處理單元、數(shù)據(jù)存儲單元和主控制器，所述電壓測量單元、電流測量單元輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換單元輸入端，所述A/D轉(zhuǎn)換單元輸出端連接至所述主控制器輸入端，所述頻率測量單元輸出端連接定時計數(shù)器輸入端，所述定時計數(shù)器輸出端連接所述主控制器輸入端，所述主控制器和數(shù)字信號處理單元雙向連接，所述主控制器通過CAN總線與所述系統(tǒng)測量控制單元連接； 所述電壓測量單元、電流測量單元的采樣信號通過所述A/D轉(zhuǎn)換單元進行模/數(shù)轉(zhuǎn)換后發(fā)送至所述主控制器;所述頻率測量單元的采樣信號經(jīng)定時計數(shù)器處理后，發(fā)送至所述主控制器，所述主控制器將電壓測量單元、電流測量單元以及頻率測量單元的采樣信號發(fā)送給所述數(shù)字信號處理單元，所述數(shù)字信號處理單元分析處理所接收到數(shù)據(jù)，并將分析處理結(jié)果發(fā)送至所述主控制器中，所述主控制器通過所述CAN總線控制器和所述系統(tǒng)測量控制單元進行信息交互。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型發(fā)電機組電氣性能自動測試平臺，其特征在于，所述系統(tǒng)測量控制單元包括工控機、顯示器、參數(shù)設(shè)置單元和CAN總線接口，所述工控機通過所述CAN總線接口與所述電氣性能測量單元連接，所述參數(shù)設(shè)置單元輸入端連接所述工控機輸入端，所述工控機第一輸出端連接所述顯示器輸入端； 所述CAN總線接口和電氣性能測量單元進行交互，得到測量數(shù)據(jù)和波形，所述參數(shù)設(shè)置單元為所述工控機設(shè)置參數(shù)，所述工控機對獲得的數(shù)據(jù)進行分析處理，并將分析處理結(jié)果顯示于顯示器上。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的小型發(fā)電機組電氣性能自動測試平臺，其特征在于，所述系統(tǒng)測量控制單元還包括參數(shù)顯示屏，所述工控機第二輸出端連接所述參數(shù)顯示屏輸入端。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型發(fā)電機組電氣性能自動測試平臺，其特征在于，所述智能負(fù)載單元與電氣性能測量單元之間通過隔離型RS-232C串口連接進行數(shù)據(jù)通信。
【文檔編號】G01R31/34GK205484718SQ201620028503
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年1月13日
【發(fā)明人】王飛雪, 曹龍漢, 強生澤, 李建勇, 劉小麗
【申請人】重慶人文科技學(xué)院, 中國人民解放軍重慶通信學(xué)院