專利名稱：功率變換器狀態(tài)在線跟蹤儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種功率變換器狀態(tài)在線跟蹤儀，屬于電力電子技術(shù)及其 測量技術(shù)。
背景技術(shù)：
目前，對電器設(shè)備漏泄電流測試方法有很多，但基本原理與搖表測量電 器設(shè)備絕緣電阻的原理類同，漏泄(傳導(dǎo))電流就是電器設(shè)備通過絕緣層而 傳導(dǎo)至"地"電流，所以能通過漏泄電流反映出電器設(shè)備的絕緣狀態(tài)。但當(dāng) 檢測非線性的漏電特性時，搖表測量電器不能正確的反映出電力電子器件相 關(guān)的絕緣和阻斷特性。
本實用新型受電器設(shè)備漏泄電流測試的啟發(fā)。但是，其采用的技術(shù)手段與 前者完全不同。
下面簡單描述目前對電力電子器件漏電流的測試方法。
電力電子功率變換裝置已普遍應(yīng)用于各個領(lǐng)域，特別是應(yīng)用于工業(yè)的裝置， 其單機組容量都較大，裝配結(jié)構(gòu)一般都較復(fù)雜，這就給裝置狀態(tài)的把握帶來困 難。常規(guī)的電力電子功率變換裝置狀態(tài)的掌控主要靠定期進行器件漏電流的測 試，這種測試的首要條件是器件能較方便從裝置上拆卸才行，而隨著電力電子 器件集成化(模塊化)發(fā)泉，拆卸器件測試已經(jīng)成為不現(xiàn)實的做法。所以，必
須尋求一種對電力電子功率變換裝置狀態(tài)測試的新手^a。
電力電子器件漏電流具有非線性特性，與電器設(shè)備漏泄電流具有完全不同 的概念。電力電子器件漏電流是衡量器件質(zhì)量的一個重要參數(shù)，產(chǎn)品出廠時對 器件進行斷態(tài)重復(fù)或不重復(fù)峰值電壓試驗得到相應(yīng)的電流值，這個電流值人們 常稱為漏電流，該電流能明顯反映器件的劣化狀態(tài)。
檢索國內(nèi)外專利，目前對電力電子裝置狀態(tài)的測試均采用離線測試儀器， 純屬對單一器件的漏電流測試，沒有發(fā)現(xiàn)有采用在線測試儀器(功率變換裝置 沒受電情況下)的，因此，無法通過監(jiān)測儀的電流值直觀反映出功率變換裝置的狀態(tài)和功率器件的性能劣化趨勢。
實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種功率變換器 狀態(tài)在線跟蹤儀，是一種對電力電子功率變換器進行停電時的在線狀態(tài)測試的 儀器，通過跟蹤儀的電流值能夠直觀反映出功率變換器的狀態(tài)和功率器件的性 能劣化趨勢。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的
一種功率變換器狀態(tài)在線跟蹤儀，其特征在于所述在線跟蹤儀的信號輸入 端與被跟蹤的功率變換器的被測信號測試端連接，信號輸出端與顯示被測信號 值的讀取電路連接，所述在線跟蹤儀的結(jié)構(gòu)為
輸入電源，為220V單相交流電，其中一端電源線中串聯(lián)連接一電源按鈕
SB1;
所述電源按鈕SB1串聯(lián)連接一電源常閉觸點K2-1,該電源常閉觸點K2-l 或是與所述功率變換器的輸入電壓電纜線連接的在線測試用繼電器K2的常閉 觸點，或是所述功率變換器的主回路供電開關(guān)的輔助常閉觸點；
所述電源常閉觸點K2-l串聯(lián)連接一測量按鈕SB2;
所述測量按鈕SB2串聯(lián)連接一過電流保護繼電器ZJ1的常閉觸點ZJ1-1, 該過電流保護繼電器ZJ1安裝于所述讀取電路中；
所述電流保護繼電器常閉觸點ZJ1-1串聯(lián)連接一時間繼電器SJ1的常閉觸 點SJ1-1,該時間繼電器的SJ1的一端連接于電源常閉觸點K2-l和測量按鈕SB2 的公共連接點，另一端連接于在線跟蹤儀的輸入電源的另一端；
所述接有電源按鈕SB1的這一端電源線經(jīng)電源按鈕SB1后與輸入電源的另 一端之間連接一控制電源變壓器T3，該控制電源變壓器T3輸出包含參考電 壓信號XT35、同步電壓信號XT15的數(shù)種工作電壓信號；
時間繼電器常閉觸點SJ1-1的另一端與所述在線跟蹤^f義的輸入電源的另一 端之間連接一電壓調(diào)節(jié)變壓器T1，電壓調(diào)節(jié)變壓器T1的二次側(cè)作為一升壓變 壓器T2的一次側(cè)電壓；
所述升壓變壓器T2的二次側(cè)升壓電壓連接一整流電if各；一穩(wěn)壓電路，穩(wěn)壓電路的結(jié)構(gòu)為數(shù)個二極管串聯(lián)， 每個二極管分別并聯(lián)一個電阻，該串聯(lián)的數(shù)個二極管與由數(shù)個電阻構(gòu)成的串 聯(lián)電阻進行并聯(lián)，在該串聯(lián)電阻中有一個電阻為可調(diào)電阻器，可調(diào)電阻器的 可調(diào)端為所述功率變換器的漏電流對應(yīng)的電壓取樣點VCY1;
所述穩(wěn)壓電路串聯(lián)連接由第19電阻R19和第20電阻R20以及功率變換 器組成的分壓電路，穩(wěn)壓電路與分壓電路的公共接點與所述控制電源變壓器 T3的參考電壓信號XT35端連接，所述第19電阻R19與第20電阻R20的公 共接點XT22是所述功率變換器的漏電流取樣點；
所述電源按鈕SB1和電源常閉觸點K2-l的公共連接點與所述在線跟蹤儀的 輸入電源的另一端之間連接由切換接觸器CJ1與正反向按鈕SB3組成的串聯(lián)電 路，所述整流電路的輸出端與所述第20電阻R20不與第19電阻R19連接的 這一端之間串聯(lián)連接由所述切換接觸器CJ1的第1常開觸點CJ1-1及第3常閉 觸點CJ1-3組成的串聯(lián)電路，該第1常開觸點CJ1-1及第3常閉觸點CJ1-3的 公共接點連接所述功率變換器的一個測試端，該第1常開觸點CJ1-1及第3常 閉觸點CJ1-3的串聯(lián)電路并聯(lián)連接由切換接觸器CJ1的第2常閉觸點CJ1-2及 第4常開觸點CJ1-4組成的串聯(lián)電路，該第2常閉觸點CJ1-2及第4常開觸點 CJ1-4的公共接點連接所述功率變換器的另一個測試端；
所述漏電流取樣點XT22的信號和漏電流對應(yīng)的電壓取樣點VCY1的信號 以及控制電源變壓器T3輸出的同步電壓信號XT15送入所述讀取電路的輸入 端。
本實用新型的有益效果
本在線跟蹤儀實現(xiàn)了對電力電子裝置狀態(tài)的在線測試，能夠跟蹤電力電子 器中共陰極組或共陽極組功率器及其電容器、電阻器等在內(nèi)的漏電流的綜合反 映狀態(tài)，不僅反映了電力電子裝置性能狀態(tài)的變化，還能有效對功率變換裝置 用功率器件劣化情況進行掌控。所以，本實用新型通過跟蹤儀的電流值能夠直 觀反映出功率變換器的狀態(tài)和功率器件的性能劣化趨勢，從而可有效地對電力 電子功率變換器實施狀態(tài)維修。
為進一步說明本實用新型的上述目的、結(jié)構(gòu)特點和效果，以下將結(jié)合附圖 對本實用新型進行詳細說明。


圖1為本實用新型在線跟蹤儀的主電路圖； 圖2為圖1中的在線測試用繼電器接線圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖，對本實用新型的功率變換器狀態(tài)在線跟蹤儀的具體實施方 式進4于詳細i兌明。
參見圖1,圖1為本實用新型在線跟蹤儀的主電路圖。
本實用新型的在線跟蹤儀100的信號輸入端與被跟蹤的功率變換器200的 被測信號測試端連接，信號輸出端與顯示被測信號值的讀取電路300連接。 下面詳細說明在線跟蹤4義100的結(jié)構(gòu)。
輸入電源為220V單相交流電，由000 #、 001#電纜電源線供給，其中000 #電纜電源線接有保險絲F。
保險絲F串聯(lián)連接一電源按鈕SBl,該電源按鈕SB1是帶自鎖功能的按鈕， 控制電源的接通或關(guān)斷，即按下電源接通，再按一下則斷開。
電源按鈕SB1串聯(lián)連接一電源常閉觸點K2-l，電源常閉觸點K2-l受控于 被跟蹤的功率變換器200的輸入電壓，例電源常閉觸點O-l可以是在線測試用 繼電器K2的一對常閉觸點，該在線測試用繼電器K2與功率變換器200的輸入 電壓電纜線CA21、 CA22連接(如圖2所示)， 一旦功率變換器200供電準備運 行時，其常閉觸點斷開，使得在線跟蹤儀100退出檢測狀態(tài)。電源常閉觸點K2-l 也可以取自功率變換器200的主回路供電開關(guān)(未圖示)的輔助常閉觸點，只 要該主回路供電開關(guān)投合，其輔助常閉觸點斷開，使得在線跟蹤儀100退出檢 測狀態(tài)。在應(yīng)用在線測試用繼電器K2時要注意繼電器電壓等級與功率變換器 200的輸入電源要匹配，否則需采取相應(yīng)措施。上述輸入電壓電纜線CA21、 CA22可以引至儀器面板上與圓形插孔相連接，方便了 K2電源的引入。如果 電源常閉觸點K2-1采用功率變換器200主回路電源開關(guān)的常閉接點替代時， K2繼電器就不需要了。
電源常閉觸點K2-l串聯(lián)連接一測量按鈕SB2，該測量按鈕SB2是帶自鎖功 能的按鈕，當(dāng)功率變換器200處于停機狀態(tài)時，若需要在線跟蹤儀100跟蹤時，按下測量按鈕SB2即可檢測功率變換器200的狀態(tài)，而當(dāng)功率變換裝置 主回路送電，則自動地即刻中斷在線跟蹤測試，設(shè)置SB2也可實現(xiàn)人為中斷 在線測試的目的，跟蹤時若不需在線檢測時，則只需再按一次，使其斷路即可。 測量按鈕SB2串聯(lián)連接一過電流保護繼電器ZJ1的常閉觸點ZJ1-1，該過 電流保護繼電器ZJ1安裝于所述讀取電路300中(未圖示)，當(dāng)^^皮測對象(功 率變換器200 )性能劣化或有異常時導(dǎo)致漏電流過大的情況時，過電流保護 繼電器ZJ1動作，其常閉觸點ZJ1-1斷開，將在線跟蹤4義100的輸入電源切斷 并報警。
電流保護繼電器常閉觸點ZJ1-1串聯(lián)連接一時間繼電器SJ1的常閉觸點 SJ1-1，時間繼電器的SJ1的一端連接于電源常閉觸點K2-1和測量按鈕SB2的 公共連接點(005 #電纜處)，另一端連接于在線跟蹤儀100的輸入電源的另一 端(本實施例中為不接保險絲的電源線001 #電纜的這一端)。時間繼電器SJ1 的主要功能是通過延時釋放其常閉觸點SJ1 - 1,控制在線跟蹤儀100的測試 時間，通常時間可在15秒至30秒之間設(shè)定，這可才艮據(jù)用戶需求來確定。
上述接有電源按鈕SB1的這一端電源線經(jīng)電源按鈕SB1后與輸入電源的另 一端之間(001 # 、 003 #電纜之間)連接一控制電源變壓器T3,向T3提供 電源，該控制電源變壓器T3的副邊設(shè)計為多繞組形式(未圖示)，以向在線 跟蹤儀100的不同部件提供電源，例，XT35是參考電壓信號輸出端，XT15是 同步電壓信號輸出端，還有+12V、 -12V、 +5￥等輸出端。這種隔離式電源 設(shè)計有效提高設(shè)計電路的可靠性和儀器運用的安全性，并起到了簡化電路的 作用。
時間繼電器常閉觸點SJ1-1的另一端與所述在線跟蹤儀100的輸入電源的 另一端(001#電纜)之間連接一電壓調(diào)節(jié)變壓器Tl，當(dāng)確定了某功率變換器 200的漏電流測試電壓時，就需要通過電壓調(diào)節(jié)變壓器T1來調(diào)節(jié)電壓，直達到 確定值時鎖定調(diào)節(jié)位置。電壓調(diào)節(jié)變壓器Tl的二次側(cè)直接作為升壓變壓器T2 的一次側(cè)電壓。
升壓變壓器T2的二次側(cè)升壓電壓通過電阻RO直接連接一整流電路，整 流電路是由數(shù)個二極管(例ZD1與ZD8)串聯(lián)組成的單相半波整流電路，串 聯(lián)目的是提高二極管的耐壓，每個二極管分別并聯(lián)一個電阻(例Rl與R8 )。電壓，最大電流1000毫安。
整流電路與一穩(wěn)壓電路連接，穩(wěn)壓電路的結(jié)構(gòu)為數(shù)個二極管(例ZD9、 ZD16)串聯(lián)，每個二極管分別并聯(lián)一個電阻(例R9與R10),該串聯(lián)的數(shù)個 二極管與由數(shù)個電阻(例R12至R18)構(gòu)成的串聯(lián)電阻進行并聯(lián)，其中，電 阻R18為帶電位調(diào)節(jié)的可調(diào)電阻器，電阻R18的可調(diào)端為功率變換器200漏 電流對應(yīng)的電壓取樣點VCY1 (該取樣點的電壓值與在線跟蹤儀200的整流電 路輸出的輸出電壓成線性變化關(guān)系，如整流電路輸出最大電壓為4000V，則 取樣電壓可調(diào)節(jié)為4V)。
所述穩(wěn)壓電路串聯(lián)連接由第19電阻R19和第20電阻R20以及功率變換 器200組成的分壓電路，穩(wěn)壓電路與分壓電路的公共接點與所述控制電源變 壓器T3的參考電壓信號XT35端連接，當(dāng)在線跟蹤儀100的信號輸入電纜017 #、 018# (在線跟蹤儀100的信號輸入端)分別與功率變換器200的被測信 號的測試端連接后，在線跟蹤儀100—旦有輸出電壓，就在電阻R19上產(chǎn)生 壓降，由于XT35是參考電壓點，所以，電阻R19與R20的公共接點XT22即 是功率變換器200漏電流取j羊點。
將XT22的漏電流取樣信號和VCY1漏電流電壓取樣信號以及控制電源變 壓器T3的同步電壓輸出端XT15輸出的同電壓信號一起送入顯示被測信號值 的讀取電路300 (因本申請不保護該讀取電路300,未詳細圖示其結(jié)構(gòu))，由 讀取電路300顯示讀取功率變換器200的漏電流電壓值及漏電流值。
在電源按鈕SB1和電源常閉觸點K2-l的公共連接點(003 #電纜處)與所 述在線跟蹤儀100的輸入電源的另一端(001#電纜處)之間連接一由被測對 象正/反極性切換接觸器(簡稱切換接觸器CJ1 )與正反向按鈕SB3組成的串 聯(lián)電路(由004#電纜連接)，切換接觸器CJ1是為功率變換器200的共陽極組 (或共陰極組)的正/反向極性切換而設(shè)計的，本實施例中上述整流電路的輸 出端與電阻R20不與電阻R19連接的這一端之間串聯(lián)連接由所述切換接觸器 CJ1的第1對常開觸點CJ1-1及第3對常閉觸點CJ1-3組成的串聯(lián)電路，該第1 對常開觸點CJ1-1及第3對常閉觸點CJ1-3的公共接點用電纜017 #連接功率 變換器200的一個測試端，該第1對常開觸點CJ1-1及第3對常閉觸點CJ1-3 的串聯(lián)電路并聯(lián)連接由切換接觸器CJ1的第2對常閉觸點CJ1-2及第4對常開
9觸點CJ1-4組成的串聯(lián)電路，該第2對常閉觸點CJ1-2及第4對常開觸點CJ1-4 的公共接點用電纜018#連接功率變換器200的另一個測試端，這樣的連接結(jié) 構(gòu)保證功率變換器200的共陽極組(或共陰極組)的正/反向極性切換，其中 第2對常閉接點CJ1 - 2與第3對常閉接點CJ - 3作為被測對象的正向測試， 而第1對常開接點CJ1 - 1與第4對常開接點CJ1 - 4作為被測對象的反向測 試。采用切換接觸器CJ1，就不需要切換在線跟蹤儀100輸出電壓的接線，只 需按正反向按鈕SB3即可，該正反向按鈕SB3是帶自鎖功能的按鈕。 下面舉例-說明本5艮蹤^義的工作過程。
在功率變換器200停電情況下，將在線測試用繼電器K2與功率變換器200 的輸入電壓電纜線CA21、 CA22連接，并將在線跟蹤儀100輸出電纜017#、 018#分別與功率變換器200的被測信號的兩個測試端(需^r測的功率變換器 200的共陽極組或者共陰極組)連接，送上在線跟蹤儀100的輸入電源，按 下電源按鈕SB1，再按下測量按鈕SB2，通過電壓調(diào)節(jié)變壓器Tl設(shè)定所需要 的檢測電壓，并觀察讀取電路300中電流顯示值，15秒后顯示值自動消失(若 顯示值超過報警值，則儀器發(fā)出報警信號)，在線跟蹤儀100無電壓輸出。至 此在線檢測儀準備工作及檢查結(jié)束。每當(dāng)功率變換器200停電一次，在線跟 蹤儀10 0就檢測一次，其檢測的時間由時間繼電器S J1控制。由于電壓值是 事先人為設(shè)定好了的，讀取電路300中的電流顯示值就是設(shè)定電壓下的功率 變換器200的共陽極漏電流或者共陰極組功率器件的漏電流。若漏電流值大 于報警值，則表明功率變換器200存在不良現(xiàn)象。
本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認識到，以上的實施例僅是用來說明本 實用新型的目的，而并非用作對本實用新型的限定，只要在本實用新型的實質(zhì) 范圍內(nèi)，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本實用新型的權(quán)利要求的范 圍內(nèi)
權(quán)利要求1、一種功率變換器狀態(tài)在線跟蹤儀，其特征在于所述在線跟蹤儀的信號輸入端與被跟蹤的功率變換器的被測信號測試端連接，信號輸出端與顯示被測信號值的讀取電路連接，所述在線跟蹤儀的結(jié)構(gòu)為輸入電源，為220V單相交流電，其中一端電源線中串聯(lián)連接一電源按鈕SB1；所述電源按鈕SB1串聯(lián)連接一電源常閉觸點K2-1，該電源常閉觸點K2-1或是與所述功率變換器的輸入電壓電纜線連接的在線測試用繼電器K2的常閉觸點，或是所述功率變換器的主回路供電開關(guān)的輔助常閉觸點；所述電源常閉觸點K2-1串聯(lián)連接一測量按鈕SB2；所述測量按鈕SB2串聯(lián)連接一過電流保護繼電器ZJ1的常閉觸點ZJ1-1，該過電流保護繼電器ZJ1安裝于所述讀取電路中；所述電流保護繼電器常閉觸點ZJ1-1串聯(lián)連接一時間繼電器SJ1的常閉觸點SJ1-1，該時間繼電器的SJ1的一端連接于電源常閉觸點K2-1和測量按鈕SB2的公共連接點，另一端連接于在線跟蹤儀的輸入電源的另一端；所述接有電源按鈕SB1的這一端電源線經(jīng)電源按鈕SB1后與輸入電源的另一端之間連接一控制電源變壓器T3，該控制電源變壓器T3輸出包含參考電壓信號XT35、同步電壓信號XT15的數(shù)種工作電壓信號；時間繼電器常閉觸點SJ1-1的另一端與所述在線跟蹤儀的輸入電源的另一端之間連接一電壓調(diào)節(jié)變壓器T1，電壓調(diào)節(jié)變壓器T1的二次側(cè)作為一升壓變壓器T2的一次側(cè)電壓；所述升壓變壓器T2的二次側(cè)升壓電壓連接一整流電路；所述整流電路連接一穩(wěn)壓電路，穩(wěn)壓電路的結(jié)構(gòu)為數(shù)個二極管串聯(lián)，每個二極管分別并聯(lián)一個電阻，該串聯(lián)的數(shù)個二極管與由數(shù)個電阻構(gòu)成的串聯(lián)電阻進行并聯(lián)，在該串聯(lián)電阻中有一個電阻為可調(diào)電阻器，可調(diào)電阻器的可調(diào)端為所述功率變換器的漏電流對應(yīng)的電壓取樣點VCY1；所述穩(wěn)壓電路串聯(lián)連接由第19電阻R19和第20電阻R20以及功率變換器組成的分壓電路，穩(wěn)壓電路與分壓電路的公共接點與所述控制電源變壓器T3的參考電壓信號XT35端連接，所述第19電阻R19與第20電阻R20的公共接點XT22是所述功率變換器的漏電流取樣點；所述電源按鈕SB1和電源常閉觸點K2-1的公共連接點與所述在線跟蹤儀的輸入電源的另一端之間連接由切換接觸器CJ1與正反向按鈕SB3組成的串聯(lián)電路，所述整流電路的輸出端與所述第20電阻R20不與第19電阻R19連接的這一端之間串聯(lián)連接由所述切換接觸器CJ1的第1常開觸點CJ1-1及第3常閉觸點CJ1-3組成的串聯(lián)電路，該第1常開觸點CJ1-1及第3常閉觸點CJ1-3的公共接點連接所述功率變換器的一個測試端，該第1常開觸點CJ1-1及第3常閉觸點CJ1-3的串聯(lián)電路并聯(lián)連接由切換接觸器CJ1的第2常閉觸點CJ1-2及第4常開觸點CJ1-4組成的串聯(lián)電路，該第2常閉觸點CJ1-2及第4常開觸點CJ1-4的公共接點連接所述功率變換器的另一個測試端；所述漏電流取樣點XT22的信號和漏電流對應(yīng)的電壓取樣點VCY1的信號以及控制電源變壓器T3輸出的同步電壓信號XT15送入所述讀取電路的輸入端。
2、 如權(quán)利要求1所述的功率變換器狀態(tài)在線跟蹤儀，其特征在于所述電源按鈕SB1是帶自鎖功能的按鈕。
3、 如權(quán)利要求l所述的功率變換器狀態(tài)在線跟蹤儀，其特征在于所述測量按鈕SB2是帶自鎖功能的按鈕。
4、 如權(quán)利要求1所述的功率變換器狀態(tài)在線跟蹤儀，其特征在于所述整流電路是由數(shù)個二極管串聯(lián)組成的單相半波整流電路，每個二極管分別并聯(lián)一個電阻。
5、 如權(quán)利要求1所述的功率變換器狀態(tài)在線跟蹤儀，其特征在于所述正反向按鈕SB3是帶自鎖功能的按鈕。
專利摘要一種功率變換器狀態(tài)在線跟蹤儀，解決離線測試功率變換器狀態(tài)不能直觀反映出功率變換器性能劣化趨勢的問題，本實用新型的在線跟蹤儀的輸入電源線中連接-受控于被跟蹤的功率變換器的工作電源的常閉觸點，并設(shè)計了測試功率變換器在線狀態(tài)各電流、電壓信號用的電壓調(diào)節(jié)變壓器、升壓變壓器、控制電源變壓器、整流電路、穩(wěn)壓電路等部件。當(dāng)功率變換器停止工作時，在線跟蹤儀自動接通電源，輸出預(yù)先調(diào)節(jié)好的直流電壓值，直觀測出功率變換器的漏電流，實現(xiàn)了對功率變換器狀態(tài)的在線測試，能有效對功率變換器狀態(tài)或用功率器件的劣化情況進行掌控，從而可有效地對電力電子功率變換器實施狀態(tài)維修。
文檔編號G01R31/00GK201269910SQ200820154180
公開日2009年7月8日 申請日期2008年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月17日
發(fā)明者劉俊嶺, 廖國斌, 林 張, 王武君, 秦立宇, 黃志剛 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司