一種用于多個功率單元的測試系統(tǒng)及其測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及功率單元測試技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于多個功率單元的測試系統(tǒng)及其測試方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電力電子器件中高壓變頻器產(chǎn)品通常均是由多個功率單元級聯(lián)構(gòu)成，但目前針對功率單元的測試系統(tǒng)大部分都為單臺功率單元測試系統(tǒng)，即每次只能完成一臺功率單元測試，其測試效率低且測試設(shè)備等資源利用率低，特別是在大批量生產(chǎn)的應(yīng)用中，無法滿足速度快、低成本的測試要求。
[0003]有從業(yè)者提出通過統(tǒng)一控制實現(xiàn)多個功率單元測試的解決方案，如中國專利申請CN104422838 A公開了一種電力電子功率模塊測試運行系統(tǒng)，由一個或多個功率單元連接一個控制單元，控制單元通過光纖控制待測模塊的工作狀態(tài)，總控制器利用網(wǎng)線通過交換機與控制單元通信，從而可滿足多個功率單元的運行測試。但該類方案需要每個待測試的功率單元均與控制單元進(jìn)行光纖連接以實現(xiàn)控制數(shù)據(jù)通信，測試結(jié)構(gòu)復(fù)雜同時增加了測試成本，而當(dāng)待測試的功率單元數(shù)量較多時，通常還需要結(jié)合總控制器以及多個控制單元作為中轉(zhuǎn)設(shè)備完成各功率單元的測試控制，進(jìn)一步增加了測試復(fù)雜度以及測試成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于:針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種測試操作簡單、能夠?qū)崿F(xiàn)多個功率單元測試，同時所需成本低、測試效率以及測試資源利用率高的用于多個功率單元的測試系統(tǒng)及其測試方法。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為:
一種用于多個功率單元的測試系統(tǒng)，包括依次連接的測試電源調(diào)節(jié)模塊、光纖環(huán)網(wǎng)測試模塊以及用于提供測試負(fù)載的測試負(fù)載模塊，所述光纖環(huán)網(wǎng)測試模塊包括主控器以及多個被測功率單元，各個所述被測功率單元通過光纖依次級聯(lián)構(gòu)成測試通路，所述主控制器通過光纖分別與所述測試通路的兩端連接構(gòu)成光纖測試環(huán)網(wǎng)；所述主控制器發(fā)送的控制指令經(jīng)所述光纖測試環(huán)網(wǎng)傳輸至對應(yīng)的被測功率單元，各所述被測功率單元發(fā)送的狀態(tài)信息經(jīng)所述光纖測試環(huán)網(wǎng)返回至所述主控制器。
[0006]作為本發(fā)明系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn):所述測試負(fù)載模塊包括多個電感負(fù)載單元，每個所述電感負(fù)載單元與一個所述被測功率單元連接。
[0007]作為本發(fā)明系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn):每個所述電感負(fù)載單元與一個所述被測功率單元通過含有選擇開關(guān)的接線柜連接，通過所述接線柜的選擇開關(guān)控制所述電感負(fù)載單元的輸出。
[0008]作為本發(fā)明系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn):所述測試電源調(diào)節(jié)模塊為調(diào)壓器。
[0009]作為本發(fā)明系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn):還包括與所述光纖環(huán)網(wǎng)測試模塊連接的監(jiān)控模塊，所述監(jiān)控模塊發(fā)送對應(yīng)各被測功率單元的設(shè)置參數(shù)的控制指令至所述主控制器，以及通過所述主控制器接收各被測功率單元的狀態(tài)信息。
[0010]本發(fā)明還提供一種基于上述用于多個功率單元的測試系統(tǒng)的測試方法，步驟包括:
1)通過所述測試電源調(diào)節(jié)模塊向各被測功率單元輸出所需的測試電源，啟動測試；
2)所述主控制器將對應(yīng)各被測功率單元的控制指令分別進(jìn)行編碼，得到對應(yīng)各被測功率單元的控制信號發(fā)送至所述光纖測試環(huán)網(wǎng)；各所述被測功率單元分別從光纖測試環(huán)網(wǎng)中接收對應(yīng)的控制信號進(jìn)行解析，獲取得到目標(biāo)控制指令，并分別根據(jù)所述目標(biāo)控制指令執(zhí)行測試；
3)采集各被測功率單元的狀態(tài)信息并進(jìn)行編碼，得到對應(yīng)各被測功率單元的狀態(tài)信號并經(jīng)所述光纖測試環(huán)網(wǎng)發(fā)送至所述主控制器；所述主控制器對接收到的狀態(tài)信號進(jìn)行解析，得到對應(yīng)各被測功率單元的狀態(tài)信息。
[0011]作為本發(fā)明測試方法的進(jìn)一步改進(jìn)，所述進(jìn)行編碼的具體步驟為:按照起始位字段、地址位字段、數(shù)據(jù)位字段以及停止位字段進(jìn)行編碼，所述地址位字段為根據(jù)被測功率單元在光纖測試環(huán)網(wǎng)中的位置所對應(yīng)分配的地址，所述數(shù)據(jù)位字段為被測功率單元對應(yīng)的控制指令或狀態(tài)信息。
[0012]作為本發(fā)明測試方法的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟2)中獲取得到目標(biāo)控制指令的具體步驟為:接收各被測功率單元的控制信號并獲取當(dāng)前被測功率單元的地址，對接收到的各個所述控制信號進(jìn)行解析，將所述當(dāng)前被測功率單元的地址與各個所述控制信號的地址位字段進(jìn)行匹配，得到對應(yīng)當(dāng)前被測功率單元的控制信號，并通過數(shù)據(jù)位字段獲取得到對應(yīng)的控制指令作為目標(biāo)控制指令。
[0013]作為本發(fā)明測試方法的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟3)中得到對應(yīng)各被測功率單元的狀態(tài)信息的具體步驟為:接收對應(yīng)各被測功率單元的狀態(tài)信號進(jìn)行解析，獲取每個狀態(tài)信號中地址位字段的地址信息以及數(shù)據(jù)位字段的狀態(tài)信息，由地址信息與各被測功率單元的對應(yīng)關(guān)系獲得對應(yīng)各被測功率單兀的狀態(tài)信息。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:
1)本發(fā)明利用功率單元之間的連接結(jié)構(gòu)特性并充分利用測試資源，光纖環(huán)網(wǎng)測試模塊由各被測功率單元級聯(lián)組成測試通路，再結(jié)合一個主控制器構(gòu)成光纖測試環(huán)網(wǎng)，通過光纖測試環(huán)網(wǎng)傳輸各控制指令以及狀態(tài)信息，可同時實現(xiàn)多個功率單元的運行測試，同時極大的提高了測試效率；由于僅需要通過一條光纖通路即可直接實現(xiàn)各被測功率單元的測試控制，不需要經(jīng)過中轉(zhuǎn)設(shè)備，測試操作簡單，能夠有效降低測試成本。
[0015]3)本發(fā)明進(jìn)一步采用電感負(fù)載作為測試負(fù)載，能夠利用電感負(fù)載對變化電流具有阻礙作用的特性對IGBT功率單元中的二極管續(xù)流能力進(jìn)行測試，同時能降低電源容量所需的電源容量小，從而降低電源成本；
2)本發(fā)明進(jìn)一步通過一個監(jiān)控模塊與主控制器進(jìn)行通訊，可以實現(xiàn)對多個被測功率單元的測試控制以及實時狀態(tài)監(jiān)控；
4)本發(fā)明通過為每個被測功率單元分配一個地址，基于分配的地址定義一套串行通訊協(xié)議實現(xiàn)光纖測試環(huán)網(wǎng)中數(shù)據(jù)通信，各控制指令、狀態(tài)信息分別按照串行通訊協(xié)議數(shù)據(jù)格式進(jìn)行編碼，由編碼后信號的解析即可得到對應(yīng)每個被測功率單元的控制指令、狀態(tài)信息，從而在一條光纖通路中即可實現(xiàn)多個被測功率單元的測試控制以及狀態(tài)監(jiān)測。
【附圖說明】
[0016]圖1是本實施例用于多個功率單元的測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2是本實施例中光纖測試環(huán)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0018]圖3是本實施例中串行通信協(xié)議數(shù)據(jù)格式的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0019]以下結(jié)合說明書附圖和具體優(yōu)選的實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但并不因此而限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0020]如圖1所示，本實施例用于多個功率單元的測試系統(tǒng)，包括依次連接的測試電源調(diào)節(jié)模塊、光纖環(huán)網(wǎng)測試模塊以及用于提供測試負(fù)載的測試負(fù)載模塊，光纖環(huán)網(wǎng)測試模塊包括主控器以及多個被測功率單元，各個被測功率單元通過光纖依次級聯(lián)構(gòu)成測試通路，主控制器通過光纖分別與測試通路的兩端連接構(gòu)成光纖測試環(huán)網(wǎng)，即主控器器與各被測功率單元之間形成光纖環(huán)網(wǎng)連接；主控制器發(fā)送的控制指令經(jīng)光纖測試環(huán)網(wǎng)傳輸至對應(yīng)的被測功率單元，各被測功率單元發(fā)送的狀態(tài)信息經(jīng)光纖測試環(huán)網(wǎng)返回至主控制器。測試電源調(diào)節(jié)模塊具體為調(diào)壓器，通過調(diào)壓器給各被測功率單元提供額定工作電壓。
[0021]高壓變頻器產(chǎn)品通常均是由多個功率單元級聯(lián)構(gòu)成，本實施例即是利用功率單元之間的連接結(jié)構(gòu)特性充分利用測試資源，光纖環(huán)網(wǎng)測試模塊由各被測功率單元級聯(lián)組成測試通路，再結(jié)合一個主控制器構(gòu)成光纖測試環(huán)網(wǎng)，通過光纖測試環(huán)網(wǎng)傳輸各控制指令以及狀態(tài)信息，可同時實現(xiàn)多個功率單元的運行測試，同時極大的提高了測試效率；由于僅需要通過一條光纖通路即可直接實現(xiàn)各被測功率單元的測試控制，不需要經(jīng)過中轉(zhuǎn)設(shè)備，測試操作簡單，能夠有效降低測試成本。
[0022]如圖2所示，本實施例具體是由各被測功率單元控制板通過光纖依次級聯(lián)連接構(gòu)成測試通路，即由各被測功率單元控制板的光纖收發(fā)裝置構(gòu)成測試通路，測試通路中的首尾兩個被測功率單元控制板通過光纖分別連接上層控制板構(gòu)成光纖測試環(huán)網(wǎng)，由上層控制板作為主控器對各被測功率單元的工作狀態(tài)進(jìn)行控制。結(jié)合各被測功率單元控制板中光纖收發(fā)裝置構(gòu)成光纖測試環(huán)網(wǎng)，能夠充分利用測試資源，從而降低測試所需的成本。
[0023]本實施例中，測試負(fù)載模塊包括多個電感負(fù)載單元，每個電感負(fù)載單元與一個被測功率單元連接。本實施例采用電感負(fù)載作為測試負(fù)載，能夠利用電感負(fù)載對變化電流具有阻礙作用的特性對IGBT功率單元中的二極管續(xù)流能力進(jìn)行測試，同時能降低電源容量所需的電源容量小，從而降低電源成本。傳統(tǒng)采用持續(xù)斬波對功率器件的測試方法中是采用電阻負(fù)載作為測試負(fù)載，為檢測開關(guān)器件截止電壓與導(dǎo)通電流等一系列關(guān)鍵性能指標(biāo)，其在斬波試驗過程中，電源需要持續(xù)給支撐電容充電，即需要通過控制單元持續(xù)給功率單元中被測開關(guān)器件的驅(qū)動電路提供連續(xù)脈沖信號，以此來驅(qū)動開關(guān)器件導(dǎo)通關(guān)斷，因而所需電源容量較大、所需的電源成本較高。
[0024]如圖1所示，本實施例中每個電感負(fù)載單元與一個被測功率單元通過含有選擇開關(guān)的接線柜連接，通過接線柜的選擇開關(guān)控制電感負(fù)載單元的輸出。本實施例選擇開關(guān)具體為刀閘開關(guān)，電感負(fù)載單元包括多個(本實施例取3~5個)電感負(fù)載，測試時可根據(jù)被測功率單元