一種變流模塊高壓測試系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種變流模塊高壓測試系統(tǒng)及方法，變流模塊高壓測試系統(tǒng)包括：控制系統(tǒng)和高壓測試系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)包括：工控機、控制板、PLC和數(shù)據(jù)采集卡。工控機為測試程序的執(zhí)行載體，變流模塊內(nèi)部的數(shù)據(jù)通過控制板傳送至工控機的測試程序，測試程序的命令通過控制板傳送至被試變流模塊。數(shù)據(jù)采集卡采集變流模塊的輸出電壓、電流數(shù)據(jù)并將其反饋至工控機。高壓測試系統(tǒng)包括：電源系統(tǒng)和負(fù)載系統(tǒng)。電源系統(tǒng)、負(fù)載系統(tǒng)分別為變流模塊提供測試需要的外部激勵和負(fù)載。工控機通過PLC完成對電源系統(tǒng)、負(fù)載系統(tǒng)的控制和數(shù)據(jù)采集。本發(fā)明能夠解決現(xiàn)有變流模塊高壓測試采用手動操作方式，操作繁瑣、易出錯，且效率低下的技術(shù)問題。
【專利說明】
一種變流模塊高壓測試系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電氣測試技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種應(yīng)用于大功率變流模塊的高壓自動測試系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]變流器在整個工業(yè)行業(yè)的應(yīng)用日益廣泛，其性能與質(zhì)量對整個系統(tǒng)有著深遠(yuǎn)的影響，而功率模塊作為變流器的核心部件，如何實現(xiàn)高效、完整的測試至關(guān)重要。目前，在行業(yè)中對變流模塊進行測試大多數(shù)采用手動方式，即從外部為變流模塊提供對應(yīng)的電壓，同時變流模塊帶阻感負(fù)載運行，以檢驗變流模塊是否能正常運行。但是，此測試系統(tǒng)的給電、升壓、降壓、斷電以及數(shù)據(jù)采集和記錄都需要人工完成，繁瑣且易出錯。
[0003]如圖1所示，即為現(xiàn)有的變流模塊高壓測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，現(xiàn)有變流模塊包括:控制系統(tǒng)1、變流模塊2和高壓測試系統(tǒng)3，高壓測試系統(tǒng)3包括電壓激勵和阻感負(fù)載?，F(xiàn)有變流模塊高壓測試的原理大致為:在變流模塊2的輸入端手動為其施加對應(yīng)等級的電壓激勵，在變流模塊2的輸出側(cè)加入相應(yīng)的阻感負(fù)載，然后使用配套的控制系統(tǒng)I啟動變流模塊2，待變流模塊2啟動后，手動增大電壓激勵，使變流模塊2的達(dá)到指定的功率等級，再利用萬用表、示波器等儀器檢測其性能參數(shù)是否滿足設(shè)計要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種變流模塊高壓測試系統(tǒng)及方法，能夠解決現(xiàn)有變流模塊高壓測試采用手動操作方式，操作繁瑣、易出錯，且效率低下的技術(shù)問題。
[0005]為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明具體提供了一種變流模塊高壓測試系統(tǒng)的技術(shù)實現(xiàn)方案，一種變流模塊高壓測試系統(tǒng)，用于對變流模塊進行高壓測試，系統(tǒng)包括:控制系統(tǒng)和高壓測試系統(tǒng)；
所述控制系統(tǒng)包括:工控機、控制板和PLC;
所述工控機為測試程序的執(zhí)行載體，所述工控機通過所述控制板與所述變流模塊相連，所述變流模塊內(nèi)部的數(shù)據(jù)通過所述控制板傳送至所述工控機的測試程序，所述測試程序的命令通過所述控制板傳送至所述變流模塊；
所述工控機通過數(shù)據(jù)采集卡采集所述變流模塊的輸出電壓、電流數(shù)據(jù)；
所述高壓測試系統(tǒng)包括:電源系統(tǒng)和負(fù)載系統(tǒng)；
所述電源系統(tǒng)為所述變流模塊提供測試需要的外部激勵，所述負(fù)載系統(tǒng)為所述變流模塊提供測試需要的負(fù)載；
所述PLC分別與所述工控機、電源系統(tǒng)、負(fù)載系統(tǒng)相連，所述工控機通過所述PLC完成對所述電源系統(tǒng)、負(fù)載系統(tǒng)的控制和數(shù)據(jù)采集。
[0006]優(yōu)選的，所述工控機的測試程序包括LabView程序模塊和TestStand程序模塊。
[0007]所述LabView程序模塊通過所述控制板實現(xiàn)對所述變流模塊的模擬量讀取、模擬量寫入、數(shù)字量讀取和數(shù)字量寫入，完成對所述變流模塊的控制和數(shù)據(jù)采集。所述LabView程序模塊同時通過所述PLC實現(xiàn)所述高壓測試系統(tǒng)的模擬量讀取、模擬量寫入、數(shù)字量讀取和數(shù)字量寫入，完成對所述高壓測試系統(tǒng)的控制和數(shù)據(jù)采集。
[0008]所述TestStand程序模塊中編制有若干個虛擬儀器模塊，通過配置和管理所述虛擬儀器模塊，實現(xiàn)所述虛擬儀器模塊按照設(shè)定的順序執(zhí)行測試程序，并實現(xiàn)測試數(shù)據(jù)的自動判斷與記錄。
[0009]優(yōu)選的，所述電源系統(tǒng)進一步包括依次相連的主斷路器、調(diào)壓器和供電接觸器，所述供電接觸器與所述變流模塊相連。所述變流模塊的內(nèi)部設(shè)置有放電接觸器，所述變流模塊與所述負(fù)載系統(tǒng)之間還連接有負(fù)載接觸器。
[0010]優(yōu)選的，通過在所述工控機的測試程序中設(shè)定對應(yīng)的參數(shù)值，當(dāng)所述測試程序運行時，由所述PLC響應(yīng)所述測試程序發(fā)出的指令，并由所述PLC將指令傳達(dá)至對應(yīng)的主斷路器或調(diào)壓器或供電接觸器或負(fù)載接觸器或放電接觸器，以完成指令的執(zhí)行。
[0011 ]優(yōu)選的，所述工控機自動設(shè)定所述變流模塊的參數(shù)值后，再對所述變流模塊進行功能性和設(shè)置檢測，在確認(rèn)無問題后則由所述工控機自動發(fā)送指令至所述控制板，再由所述控制板發(fā)送指令至所述變流模塊，所述變流模塊接收到指令后完成啟動運行，所述控制板接收到所述變流模塊的啟動反饋值后將該啟動反饋值發(fā)送至所述工控機。
[0012]優(yōu)選的，所述變流模塊高壓測試系統(tǒng)還包括示波器、采樣電阻和傳感器，所述傳感器對所述高壓測試系統(tǒng)的電壓或電流值進行采樣，再由所述采樣電阻取樣后通過所述PLC被所述數(shù)據(jù)采集卡采集;或所述高壓測試系統(tǒng)的電壓或電流值通過所述示波器的差分探頭直接取樣并傳送至所述工控機，所述工控機通過對比取樣的實測參數(shù)和設(shè)置參數(shù)來判斷所述變流模塊是否為合格，并輸出相應(yīng)的測試報告。
[0013]優(yōu)選的，在所述調(diào)壓器升壓過程中，所述數(shù)據(jù)采集卡通過所述PLC對所述變流模塊的輸入電壓進行不間斷采樣，每采樣一次所述工控機均將輸入電壓的采樣值與所述測試程序中的設(shè)定值進行比較，如果輸入電壓的采樣值大于設(shè)定值，則所述工控機通過所述PLC控制所述調(diào)壓器停止升壓過程。
[0014]優(yōu)選的，在所述變流模塊啟動運行后即有電流輸出，此時所述工控機通過所述數(shù)據(jù)采集卡對所述變流模塊的輸出電流進行不間斷采樣，每采樣一次所述工控機均將所述輸出電流的采樣值與所述測試程序中的設(shè)定值進行比較，如果所述輸出電流的采樣值大于設(shè)定值，則所述工控機通過所述PLC控制所述調(diào)壓器停止升壓過程，使所述輸出電流維持在設(shè)定的范圍內(nèi)，在維持過程中所述工控機對所述輸出電流實時監(jiān)測并進行閉環(huán)調(diào)節(jié)。
[0015]優(yōu)選的，當(dāng)所述調(diào)壓器在升壓過程中出現(xiàn)故障導(dǎo)致所述變流模塊的輸入電壓無法穩(wěn)定在設(shè)定值而出現(xiàn)過壓現(xiàn)象，或者當(dāng)所述變流模塊啟動運行后內(nèi)部出現(xiàn)故障而發(fā)生輸出電流過流現(xiàn)象時，所述工控機發(fā)出自動停止升壓控制信號，同時中斷后續(xù)的測試程序，并開始執(zhí)行自動降壓、跳主斷路器，以及放電接觸器自動放電指令。
[0016]優(yōu)選的，當(dāng)所述變流模塊發(fā)生故障而輸入電壓無法在短時間內(nèi)降壓，或出現(xiàn)測試程序跑死或所述工控機死機時，則操作人員按緊急停止按鈕。當(dāng)緊急停止按鈕按下后，所述主斷路器斷電，所述放電接觸器閉合，從而保證所述變流模塊和操作人員的安全。
[0017]本發(fā)明還另外具體提供了一種基于上述系統(tǒng)的變流模塊高壓測試方法的技術(shù)實現(xiàn)方案，一種變流模塊高壓測試方法，包括以下步驟:
A)測試開始，PLC進行自檢； B)所述PLC控制主斷路器閉合；
C)所述PLC控制供電接觸器閉合，所述調(diào)壓器升壓直至變流模塊的輸入電壓滿足要求，并保持所述調(diào)壓器輸出穩(wěn)定的電壓；
D)工控機自動設(shè)定所述變流模塊的參數(shù)值后，對所述變流模塊進行功能性和設(shè)置檢測，如果檢測通過則執(zhí)行步驟E)，如果檢測不通過則執(zhí)行步驟G);
E)啟動所述變流模塊，并對所述變流模塊的測試波形和結(jié)果進行判定；
F)停止所述變流模塊；
G)由所述PLC控制所述調(diào)壓器降壓，直至達(dá)到所述調(diào)壓器輸出電壓的下限；
H)所述PLC控制所述主斷路器斷電；
I)所述PLC控制放電接觸器閉合；
J)所述工控機生成測試報告，測試過程結(jié)束。
[0018]優(yōu)選的，所述工控機的LabView程序模塊通過所述控制板實現(xiàn)對所述變流模塊的模擬量讀取、模擬量寫入、數(shù)字量讀取和數(shù)字量寫入，完成對所述變流模塊的控制和數(shù)據(jù)采集。所述LabView程序模塊同時通過所述PLC實現(xiàn)所述高壓測試系統(tǒng)的模擬量讀取、模擬量寫入、數(shù)字量讀取和數(shù)字量寫入，完成對所述高壓測試系統(tǒng)的控制和數(shù)據(jù)采集；
所述工控機的TestStand程序模塊中編制有若干個虛擬儀器模塊，通過配置和管理所述虛擬儀器模塊，實現(xiàn)所述虛擬儀器模塊按照設(shè)定的順序執(zhí)行測試程序，并實現(xiàn)測試數(shù)據(jù)的自動判斷與記錄。
[0019]優(yōu)選的，所述步驟D)進一步包括以下過程:
所述工控機自動設(shè)定所述變流模塊的參數(shù)值后，再對所述變流模塊進行功能性和設(shè)置檢測，在確認(rèn)無問題后則由所述工控機自動發(fā)送指令至所述控制板，再由所述控制板發(fā)送指令至所述變流模塊，所述變流模塊接收到指令后完成啟動運行，所述控制板接收到所述變流模塊的啟動反饋值后將該啟動反饋值發(fā)送至所述工控機。
[0020]優(yōu)選的，傳感器對所述高壓測試系統(tǒng)的電壓或電流值進行采樣，再由采樣電阻取樣后通過所述PLC被所述數(shù)據(jù)采集卡采集;或所述高壓測試系統(tǒng)的電壓或電流值通過示波器的差分探頭直接取樣并傳送至所述工控機，所述工控機通過對比取樣的實測參數(shù)和設(shè)置參數(shù)來判斷所述變流模塊是否為合格，并輸出相應(yīng)的測試報告。
[0021 ]優(yōu)選的，所述步驟C)進一步包括以下過程:
在所述調(diào)壓器升壓過程中，所述數(shù)據(jù)采集卡通過所述PLC對所述變流模塊的輸入電壓進行不間斷采樣，每采樣一次所述工控機均將輸入電壓的采樣值與所述測試程序中的設(shè)定值進行比較，如果輸入電壓的采樣值大于設(shè)定值，則所述工控機通過所述PLC控制所述調(diào)壓器停止升壓過程。
[0022]優(yōu)選的，所述步驟E)進一步包括以下過程:
在所述變流模塊啟動運行后即有電流輸出，此時所述工控機通過所述數(shù)據(jù)采集卡對所述變流模塊的輸出電流進行不間斷采樣，每采樣一次所述工控機均將所述輸出電流的采樣值與所述測試程序中的設(shè)定值進行比較，如果所述輸出電流的采樣值大于設(shè)定值，則所述工控機通過所述PLC控制所述調(diào)壓器停止升壓過程，使所述輸出電流維持在設(shè)定的范圍內(nèi)，在維持過程中所述工控機對所述輸出電流實時監(jiān)測并進行閉環(huán)調(diào)節(jié)。
[0023]優(yōu)選的，所述步驟C)進一步包括以下過程: 當(dāng)所述調(diào)壓器在升壓過程中出現(xiàn)故障導(dǎo)致所述變流模塊的輸入電壓無法穩(wěn)定在設(shè)定值而出現(xiàn)過壓現(xiàn)象，或者當(dāng)所述變流模塊啟動運行后內(nèi)部出現(xiàn)故障而發(fā)生輸出電流過流現(xiàn)象時，所述工控機發(fā)出自動停止升壓控制信號，同時中斷后續(xù)的測試程序，并開始執(zhí)行自動降壓、跳主斷路器，以及放電接觸器自動放電指令。
[0024]優(yōu)選的，當(dāng)所述變流模塊發(fā)生故障而輸入電壓無法在短時間內(nèi)降壓，或出現(xiàn)測試程序跑死或所述工控機死機時，則操作人員按緊急停止按鈕。當(dāng)緊急停止按鈕按下后，所述主斷路器斷電，所述放電接觸器閉合，從而保證所述變流模塊和操作人員的安全。
[0025]通過實施上述本發(fā)明提供的變流模塊高壓測試系統(tǒng)及方法的技術(shù)方案，具有如下有益效果:
(1)本發(fā)明提供的變流模塊高壓測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，能夠很好地解決現(xiàn)有變流模塊手動測試方式存在的操作繁瑣、易出錯，且效率低下的技術(shù)問題；
(2)本發(fā)明在PLC和Modbus通訊協(xié)議的基礎(chǔ)上，運用LabView和TestStand編程軟件開發(fā)了一套完整的自動測試系統(tǒng)，包括給電、升壓、啟動、測量波形和數(shù)據(jù)、降壓、斷電、采集測量、記錄和數(shù)據(jù)判斷在內(nèi)的操作都能自動進行。
【附圖說明】
[0026]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹。顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的實施例。
[0027]圖1是現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)示意圖變流模塊高壓測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理框圖；
圖2是本發(fā)明變流模塊高壓測試系統(tǒng)一種【具體實施方式】的結(jié)構(gòu)原理框圖；
圖3是本發(fā)明變流模塊高壓測試系統(tǒng)一種【具體實施方式】的電氣連接結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是本發(fā)明變流模塊高壓測試系統(tǒng)一種【具體實施方式】實現(xiàn)自動給、斷電及調(diào)壓功能的示意框圖；
圖5是本發(fā)明變流模塊高壓測試系統(tǒng)一種【具體實施方式】實現(xiàn)自動啟動功能的示意框圖；
圖6是本發(fā)明變流模塊高壓測試系統(tǒng)一種【具體實施方式】實現(xiàn)測試數(shù)據(jù)自動讀取、判斷功能的不意框圖；
圖7是本發(fā)明變流模塊高壓測試系統(tǒng)一種【具體實施方式】實現(xiàn)過壓/過流保護功能的示意框圖；
圖8是本發(fā)明變流模塊高壓測試方法一種【具體實施方式】的程序流程圖；
圖中:1-控制系統(tǒng)，2-變流模塊，3-高壓測試系統(tǒng)，4-負(fù)載接觸器，5-示波器，6-差分探頭，7-采樣電阻，8-傳感器，I O-工控機，11 -控制板，12-PLC，21 -放電接觸器，31 -電源系統(tǒng)，32-負(fù)載系統(tǒng)，310-調(diào)壓器，311-主斷路器，312-供電接觸器。
【具體實施方式】
[0028]為了引用和清楚起見，將下文中使用的技術(shù)名詞、簡寫或縮寫記載如下:
PLCprogrammable Logic Controller，可編程邏輯控制器的簡稱； Modbus: 一種應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場的總線協(xié)議；
LabView: 一種程序開發(fā)環(huán)境；
TestStand:—款可立即執(zhí)行的測試管理軟件。
[0029]為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整的描述。顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0030]如附圖2至附圖8所示，給出了本發(fā)明變流模塊高壓測試系統(tǒng)及方法的具體實施例，下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0031]如附圖2和附圖3所示，一種變流模塊高壓測試系統(tǒng)的具體實施例，用于對變流模塊2進行高壓測試，包括:控制系統(tǒng)I和高壓測試系統(tǒng)3?？刂葡到y(tǒng)I包括:工控機10、控制板11和PLC 12。工控機10為測試程序的執(zhí)行載體，工控機10通過控制板11與變流模塊2相連，變流模塊2內(nèi)部的數(shù)據(jù)通過控制板11傳送至工控機10的測試程序，測試程序的命令通過控制板11傳送至被試的變流模塊2?？刂瓢?1通過RS232或RS485總線與工控機10相連，其作為變流模塊2和工控機10之間的橋梁，可將變流模塊2內(nèi)部的數(shù)據(jù)通過Modbus協(xié)議傳至測試程序(軟件)，也可將測試程序下發(fā)的命令傳送至變流模塊2。工控機10通過數(shù)據(jù)采集卡(圖中未示出)采集變流模塊2的輸出電壓、電流數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集卡通常插接在工控機10的內(nèi)部。高壓測試系統(tǒng)3包括:電源系統(tǒng)31和負(fù)載系統(tǒng)32。電源系統(tǒng)31為變流模塊2提供測試需要的外部激勵，負(fù)載系統(tǒng)32為變流模塊2提供測試需要的負(fù)載，負(fù)載系統(tǒng)32通常為電阻負(fù)載或電感負(fù)載或阻感負(fù)載。PLC 12分別與工控機10、電源系統(tǒng)31、負(fù)載系統(tǒng)32相連，工控機10通過PLC12完成對電源系統(tǒng)31、負(fù)載系統(tǒng)32的控制和數(shù)據(jù)采集。PLC 12為控制板11和高壓測試系統(tǒng)3之間的橋梁，控制板11可通過PLC 12完成對高壓測試系統(tǒng)3的自動控制和數(shù)據(jù)采集。電源系統(tǒng)31進一步包括依次相連的主斷路器311、調(diào)壓器310和供電接觸器312，電源從主斷路器311接入，供電接觸器312與變流模塊2相連，變流模塊2與負(fù)載系統(tǒng)32之間還連接有負(fù)載接觸器4。變流模塊2內(nèi)部設(shè)置有放電接觸器21(圖3中未示出)，放電接觸器21用于當(dāng)變流模塊2發(fā)生故障而輸入電壓無法在短時間內(nèi)降壓，或出現(xiàn)測試程序跑死或工控機10死機等情況時接通放電電阻，使變流模塊2通過放電電阻進行放電。
[0032]工控機10的測試程序進一步包括LabView程序模塊和TestStand程序模塊。LabView程序模塊主要用于各測試過程子程序的具體實現(xiàn)。TestStand程序模塊主要用于集成Labview子程序以形成測試序列，同時具備權(quán)限管理、報告生成等功能。LabView程序模塊通過控制板11實現(xiàn)對變流模塊2的模擬量讀取、模擬量寫入、數(shù)字量讀取和數(shù)字量寫入，完成對變流模塊2的控制和數(shù)據(jù)采集。LabView程序模塊同時通過PLC 12實現(xiàn)高壓測試系統(tǒng)3的模擬量讀取、模擬量寫入、數(shù)字量讀取和數(shù)字量寫入，完成對高壓測試系統(tǒng)3的控制和數(shù)據(jù)采集。TestStand程序模塊中編制有若干個虛擬儀器(VI ,Virtual Instrument)模塊，通過配置和管理虛擬儀器模塊，實現(xiàn)虛擬儀器模塊按照設(shè)定的順序執(zhí)行測試程序，并實現(xiàn)測試數(shù)據(jù)的自動判斷與記錄。
[0033]如附圖4所示，通過在工控機10的測試程序中設(shè)定對應(yīng)的參數(shù)值，當(dāng)測試程序運行時，由PLC 12響應(yīng)測試程序發(fā)出的指令，并由PLC 12將指令傳達(dá)至對應(yīng)的主斷路器311或調(diào)壓器310或供電接觸器312或負(fù)載接觸器或放電接觸器21，以完成指令的執(zhí)行。
[0034]如附圖5所示，工控機10自動設(shè)定變流模塊2的參數(shù)值后，再對變流模塊2進行功能性和設(shè)置檢測，在確認(rèn)無問題后則由工控機10自動發(fā)送指令至控制板11，再由控制板11發(fā)送指令至變流模塊2，變流模塊2接收到指令后完成啟動運行，控制板11接收到變流模塊2的啟動反饋值后將該啟動反饋值發(fā)送至工控機1。
[0035]如附圖6所示，變流模塊高壓測試系統(tǒng)還包括示波器5、采樣電阻7和傳感器8，由于PLC 12通道的限制，本發(fā)明變流模塊高壓測試系統(tǒng)的電壓/電流值采樣有兩種方式。一種方式為通過傳感器8對高壓測試系統(tǒng)3的電壓或電流值進行采樣，再由采樣電阻7取樣后通過PLC 12被數(shù)據(jù)采集卡采集。另一種方式為通過示波器5的差分探頭6直接對高壓測試系統(tǒng)3的電壓或電流值取樣并傳送至工控機10，工控機10通過對比取樣的實測參數(shù)和設(shè)置參數(shù)來判斷變流模塊2是否為合格，并輸出相應(yīng)的測試報告。
[0036]由于升壓過程是自動完成的，為保證電壓在正常值水平，而且要保護測試系統(tǒng)元器件及被測變流模塊2和人員的安全，因此需要進行過壓預(yù)防，具體實現(xiàn)過程為:在調(diào)壓器310升壓過程中，數(shù)據(jù)采集卡通過PLC 12對變流模塊2的輸入電壓進行不間斷采樣，每采樣一次工控機10均將輸入電壓的采樣值與測試程序中的設(shè)定值進行比較，如果輸入電壓的采樣值大于設(shè)定值，則工控機10通過PLC 12控制調(diào)壓器310在第一時間停止升壓過程。
[0037]在變流模塊2啟動運行后即有電流輸出，此時工控機10通過數(shù)據(jù)采集卡對變流模塊2的輸出電流進行不間斷采樣，每采樣一次工控機10均將輸出電流的采樣值與測試程序中的設(shè)定值進行比較，如果輸出電流的采樣值大于設(shè)定值，則工控機10通過PLC 12控制調(diào)壓器310停止升壓過程，使輸出電流維持在設(shè)定的范圍內(nèi)，在維持過程中工控機1對輸出電流實時監(jiān)測并進行閉環(huán)調(diào)節(jié)。
[0038]如附圖7所示，當(dāng)調(diào)壓器310在升壓過程中出現(xiàn)故障導(dǎo)致變流模塊2的輸入電壓無法穩(wěn)定在設(shè)定值而出現(xiàn)過壓現(xiàn)象，或者當(dāng)變流模塊2啟動運行后內(nèi)部出現(xiàn)故障而發(fā)生輸出電流過流現(xiàn)象時，工控機10發(fā)出自動停止升壓控制信號，同時中斷后續(xù)的測試程序，并開始執(zhí)行自動降壓、跳主斷路器311，以及放電接觸器21自動放電指令。
[0039]當(dāng)變流模塊2發(fā)生故障而輸入電壓無法在短時間內(nèi)降壓，或出現(xiàn)測試程序跑死或工控機10死機等情況時，則操作人員需在第一時間按緊急停止按鈕。當(dāng)緊急停止按鈕按下后，主斷路器311斷電，放電接觸器21閉合，從而保證變流模塊2和操作人員的安全。
[0040]本發(fā)明上述具體實施例描述的變流模塊高壓測試系統(tǒng)在PLC和Modbus通訊協(xié)議的基礎(chǔ)上，運用LabView和TestStand編程軟件開發(fā)，能夠?qū)崿F(xiàn)功能完善的變流模塊高壓自動測試，能夠?qū)崿F(xiàn)包括自動給電、自動升壓、自動啟動、自動測量波形和數(shù)據(jù)、自動降壓、自動斷電、自動采集測量、自動記錄和判斷數(shù)據(jù)在內(nèi)的操作，在使變流模塊2的測試實現(xiàn)一鍵式操作，全自動化測試的同時還可以保證測試過程不出錯，且在很大程度上提高了測試效率。
[0041]如附圖8所示，一種基于上述系統(tǒng)的變流模塊高壓測試方法的具體實施例，包括以下步驟:
A)測試開始，PLC12進行自檢；
B)PLC12控制主斷路器311閉合；
OPLC 12控制供電接觸器312閉合，調(diào)壓器310升壓直至變流模塊2的輸入電壓滿足要求，并保持調(diào)壓器310輸出穩(wěn)定的電壓； D)工控機10自動設(shè)定變流模塊2的參數(shù)值后，對變流模塊2進行功能性和設(shè)置檢測，如果檢測通過則執(zhí)行步驟E)，如果檢測不通過則執(zhí)行步驟G);
E)啟動變流模塊2，并對變流模塊2的測試波形和結(jié)果進行判定；
F)停止變流模塊2;
G)由PLC12控制調(diào)壓器310降壓，直至達(dá)到調(diào)壓器310輸出電壓的下限；
H)PLC12控制主斷路器311斷電；
DPLC 12控制放電接觸器21閉合；
J)工控機10生成測試報告，測試過程結(jié)束。
[0042 ]工控機1的LabVi ew程序模塊通過控制板11實現(xiàn)對變流模塊2的模擬量讀取、模擬量寫入、數(shù)字量讀取和數(shù)字量寫入，完成對變流模塊2的控制和數(shù)據(jù)采集。LabView程序模塊同時通過PLC 12實現(xiàn)高壓測試系統(tǒng)3的模擬量讀取、模擬量寫入、數(shù)字量讀取和數(shù)字量寫入，完成對高壓測試系統(tǒng)3的控制和數(shù)據(jù)采集。工控機10的TestStand程序模塊中編制有若干個虛擬儀器模塊，通過配置和管理虛擬儀器模塊，實現(xiàn)虛擬儀器模塊按照設(shè)定的順序執(zhí)行測試程序，并實現(xiàn)測試數(shù)據(jù)的自動判斷與記錄。
[0043]步驟D)進一步包括以下過程:
工控機10自動設(shè)定變流模塊2的參數(shù)值后，再對變流模塊2進行功能性和設(shè)置檢測，在確認(rèn)無問題后則由工控機10自動發(fā)送指令至控制板11，再由控制板11發(fā)送指令至變流模塊2，變流_旲塊2接收到指令后完成啟動運彳丁，控制板11接收到變流t旲塊2的啟動反饋值后將該啟動反饋值發(fā)送至工控機10。
[0044]傳感器8對高壓測試系統(tǒng)3的電壓或電流值進行采樣，再由采樣電阻7取樣后通過PLC 12被數(shù)據(jù)采集卡采集;或高壓測試系統(tǒng)3的電壓或電流值通過示波器5的差分探頭6直接取樣并傳送至工控機10，工控機10通過對比取樣的實測參數(shù)和設(shè)置參數(shù)來判斷變流模塊2是否為合格，并輸出相應(yīng)的測試報告。
[0045]步驟C)進一步包括過壓預(yù)防過程，該過程包括以下步驟:
在調(diào)壓器310升壓過程中，數(shù)據(jù)采集卡通過PLC 12對變流模塊2的輸入電壓進行不間斷采樣，每采樣一次工控機10均將輸入電壓的采樣值與測試程序中的設(shè)定值進行比較，如果輸入電壓的采樣值大于設(shè)定值，則工控機10通過PLC 12控制調(diào)壓器310停止升壓過程。
[0046]步驟E)進一步包括過流預(yù)防過程，該過程包括以下步驟:
在變流模塊2啟動運行后即有電流輸出，此時工控機1通過數(shù)據(jù)采集卡對變流模塊2的輸出電流進行不間斷采樣，每采樣一次工控機10均將輸出電流的采樣值與測試程序中的設(shè)定值進行比較，如果輸出電流的采樣值大于設(shè)定值，則工控機10通過PLC 12控制調(diào)壓器310停止升壓過程，使輸出電流維持在設(shè)定的范圍內(nèi)，在維持過程中工控機1對輸出電流實時監(jiān)測并進行閉環(huán)調(diào)節(jié)。
[0047]步驟C)進一步包括過壓/過流保護過程，該過程包括以下步驟:
當(dāng)調(diào)壓器310在升壓過程中出現(xiàn)故障導(dǎo)致變流模塊2的輸入電壓無法穩(wěn)定在設(shè)定值而出現(xiàn)過壓現(xiàn)象，或者當(dāng)變流模塊2啟動運行后內(nèi)部出現(xiàn)故障而發(fā)生輸出電流過流現(xiàn)象時，工控機10發(fā)出自動停止升壓控制信號，同時中斷后續(xù)的測試程序，并開始執(zhí)行自動降壓、跳主斷路器311，以及放電接觸器21自動放電指令。
[0048]變流模塊高壓測試方法進一步包括緊急停止過程，該過程包括以下步驟: 當(dāng)變流模塊2發(fā)生故障而輸入電壓無法在短時間內(nèi)降壓，或出現(xiàn)測試程序跑死或工控機10死機等情況時，則操作人員需要在第一時間按緊急停止按鈕。當(dāng)緊急停止按鈕按下后，主斷路器311斷電，放電接觸器21閉合，從而保證變流模塊2和操作人員的安全。
[0049]通過實施本發(fā)明具體實施例描述的變流模塊高壓測試系統(tǒng)及方法的技術(shù)方案，能夠產(chǎn)生如下技術(shù)效果:
(1)本發(fā)明具體實施例描述的變流模塊高壓測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，能夠很好地解決現(xiàn)有變流模塊手動測試方式存在的操作繁瑣、易出錯，且效率低下的技術(shù)問題；
(2)本發(fā)明具體實施例描述的變流模塊高壓測試系統(tǒng)及方法在PLC和Modbus通訊協(xié)議的基礎(chǔ)上，運用LabView和TestStand編程軟件開發(fā)了一套完整的自動測試系統(tǒng)，包括給電、升壓、啟動、測量波形和數(shù)據(jù)、降壓、斷電、采集測量、記錄和數(shù)據(jù)判斷在內(nèi)的操作都能自動進行。
[0050]本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其它實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。
[0051]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制。雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭示如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神實質(zhì)和技術(shù)方案的情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、等同替換、等效變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種變流模塊高壓測試系統(tǒng)，用于對變流模塊(2)進行高壓測試，其特征在于，包括:控制系統(tǒng)(I)和高壓測試系統(tǒng)(3); 所述控制系統(tǒng)(I)包括:工控機(1 )、控制板(11)和PLC (12 ); 所述工控機(10)為測試程序的執(zhí)行載體，所述工控機(10)通過所述控制板(11)與所述變流模塊(2)相連，所述變流模塊(2)內(nèi)部的數(shù)據(jù)通過所述控制板(11)傳送至所述工控機(10)的測試程序，所述測試程序的命令通過所述控制板(11)傳送至所述變流模塊(2); 所述工控機(10)通過數(shù)據(jù)采集卡采集所述變流模塊(2)的輸出電壓、電流數(shù)據(jù)； 所述高壓測試系統(tǒng)(3)包括:電源系統(tǒng)(31)和負(fù)載系統(tǒng)(32); 所述電源系統(tǒng)(31)為所述變流模塊(2)提供測試需要的外部激勵，所述負(fù)載系統(tǒng)(32)為所述變流模塊(2)提供測試需要的負(fù)載； 所述PLC(12)分別與所述工控機(10)、電源系統(tǒng)(31)、負(fù)載系統(tǒng)(32)相連，所述工控機(10)通過所述PLC(12)完成對所述電源系統(tǒng)(31)、負(fù)載系統(tǒng)(32)的控制和數(shù)據(jù)采集。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變流模塊高壓測試系統(tǒng)，其特征在于:所述工控機(10)的測試程序包括LabView程序模塊和TestStand程序模塊； 所述LabView程序模塊通過所述控制板(11)實現(xiàn)對所述變流模塊(2)的模擬量讀取、模擬量寫入、數(shù)字量讀取和數(shù)字量寫入，完成對所述變流模塊(2)的控制和數(shù)據(jù)采集;所述LabVi ew程序模塊同時通過所述PLC( 12 )實現(xiàn)所述高壓測試系統(tǒng)(3 )的模擬量讀取、模擬量寫入、數(shù)字量讀取和數(shù)字量寫入，完成對所述高壓測試系統(tǒng)(3)的控制和數(shù)據(jù)采集； 所述TestStand程序模塊中編制有若干個虛擬儀器模塊，通過配置和管理所述虛擬儀器模塊，實現(xiàn)所述虛擬儀器模塊按照設(shè)定的順序執(zhí)行測試程序，并實現(xiàn)測試數(shù)據(jù)的自動判斷與記錄。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的變流模塊高壓測試系統(tǒng)，其特征在于:所述電源系統(tǒng)(31)進一步包括依次相連的主斷路器(311)、調(diào)壓器(310)和供電接觸器(312)，所述供電接觸器(312 )與所述變流模塊(2 )相連;所述變流模塊(2 )的內(nèi)部設(shè)置有放電接觸器(21)，所述變流模塊(2)與所述負(fù)載系統(tǒng)(32)之間還連接有負(fù)載接觸器(4)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的變流模塊高壓測試系統(tǒng)，其特征在于:通過在所述工控機(10)的測試程序中設(shè)定對應(yīng)的參數(shù)值，當(dāng)所述測試程序運行時，由所述PLC( 12)響應(yīng)所述測試程序發(fā)出的指令，并由所述PLC(12)將指令傳達(dá)至對應(yīng)的主斷路器(311)或調(diào)壓器(310)或供電接觸器(312)或負(fù)載接觸器(4)或放電接觸器(21)，以完成指令的執(zhí)行。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的變流模塊高壓測試系統(tǒng)，其特征在于:所述工控機(10)自動設(shè)定所述變流模塊(2)的參數(shù)值后，再對所述變流模塊(2)進行功能性和設(shè)置檢測，在確認(rèn)無問題后則由所述工控機(10)自動發(fā)送指令至所述控制板(11)，再由所述控制板(11)發(fā)送指令至所述變流模塊(2)，所述變流模塊(2)接收到指令后完成啟動運行，所述控制板(11)接收到所述變流模塊(2)的啟動反饋值后將該啟動反饋值發(fā)送至所述工控機(10)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的變流模塊高壓測試系統(tǒng)，其特征在于:所述變流模塊高壓測試系統(tǒng)還包括示波器(5)、采樣電阻(7)和傳感器(8)，所述傳感器(8)對所述高壓測試系統(tǒng)(3)的電壓或電流值進行采樣，再由所述采樣電阻(7)取樣后通過所述PLC(12)被所述數(shù)據(jù)采集卡采集;或所述高壓測試系統(tǒng)(3)的電壓或電流值通過所述示波器(5)的差分探頭(6)直接取樣并傳送至所述工控機(10)，所述工控機(10)通過對比取樣的實測參數(shù)和設(shè)置參數(shù)來判斷所述變流模塊(2)是否為合格，并輸出相應(yīng)的測試報告。7.根據(jù)權(quán)利要求4、5或6中任一項所述的變流模塊高壓測試系統(tǒng)，其特征在于:在所述調(diào)壓器(310)升壓過程中，所述數(shù)據(jù)采集卡通過所述PLC(12)對所述變流模塊(2)的輸入電壓進行不間斷采樣，每采樣一次所述工控機(10)均將輸入電壓的采樣值與所述測試程序中的設(shè)定值進行比較，如果輸入電壓的采樣值大于設(shè)定值，則所述工控機(10)通過所述PLC(12)控制所述調(diào)壓器(310)停止升壓過程。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的變流模塊高壓測試系統(tǒng)，其特征在于:在所述變流模塊(2)啟動運行后即有電流輸出，此時所述工控機(10)通過所述數(shù)據(jù)采集卡對所述變流模塊(2)的輸出電流進行不間斷采樣，每采樣一次所述工控機(10)均將所述輸出電流的采樣值與所述測試程序中的設(shè)定值進行比較，如果所述輸出電流的采樣值大于設(shè)定值，則所述工控機(10)通過所述PLC(12)控制所述調(diào)壓器(310)停止升壓過程，使所述輸出電流維持在設(shè)定的范圍內(nèi)，在維持過程中所述工控機(10)對所述輸出電流實時監(jiān)測并進行閉環(huán)調(diào)節(jié)。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的變流模塊高壓測試系統(tǒng)，其特征在于:當(dāng)所述調(diào)壓器(310)在升壓過程中出現(xiàn)故障導(dǎo)致所述變流模塊(2)的輸入電壓無法穩(wěn)定在設(shè)定值而出現(xiàn)過壓現(xiàn)象，或者當(dāng)所述變流模塊(2)啟動運行后內(nèi)部出現(xiàn)故障而發(fā)生輸出電流過流現(xiàn)象時，所述工控機(10)發(fā)出自動停止升壓控制信號，同時中斷后續(xù)的測試程序，并開始執(zhí)行自動降壓、跳主斷路器(311)，以及放電接觸器(21)自動放電指令。10.根據(jù)權(quán)利要求4、5、6、8或9中任一項所述的變流模塊高壓測試系統(tǒng)，其特征在于:當(dāng)所述變流模塊(2)發(fā)生故障而輸入電壓無法在短時間內(nèi)降壓，或出現(xiàn)測試程序跑死或所述工控機(10)死機時，則操作人員按緊急停止按鈕；當(dāng)緊急停止按鈕按下后，所述主斷路器(311)斷電，所述放電接觸器(21)閉合，從而保證所述變流模塊(2)和操作人員的安全。11.一種基于權(quán)利要求4、5、6、8或9中任一項所述系統(tǒng)的變流模塊高壓測試方法，其特征在于，包括以下步驟: A)測試開始，PLC(12)進行自檢； B)所述PLC(12)控制主斷路器(311)閉合； C)所述PLC(12)控制供電接觸器(312)閉合，所述調(diào)壓器(310)升壓直至變流模塊(2)的輸入電壓滿足要求，并保持所述調(diào)壓器(310)輸出穩(wěn)定的電壓； D )工控機(1 )自動設(shè)定所述變流模塊(2 )的參數(shù)值后，對所述變流模塊(2 )進行功能性和設(shè)置檢測，如果檢測通過則執(zhí)行步驟E)，如果檢測不通過則執(zhí)行步驟G); E)啟動所述變流模塊(2)，并對所述變流模塊(2)的測試波形和結(jié)果進行判定； F)停止所述變流模塊(2); G)由所述PLC(12)控制所述調(diào)壓器(310)降壓，直至達(dá)到所述調(diào)壓器(310)輸出電壓的下限； H)所述PLC(12)控制所述主斷路器(311)斷電； I)所述PLC(12)控制放電接觸器(21)閉合； J)所述工控機(10)生成測試報告，測試過程結(jié)束。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的變流模塊高壓測試方法，其特征在于: 所述工控機(10)的LabView程序模塊通過所述控制板(11)實現(xiàn)對所述變流模塊(2)的模擬量讀取、模擬量寫入、數(shù)字量讀取和數(shù)字量寫入，完成對所述變流模塊(2 )的控制和數(shù)據(jù)采集;所述LabView程序模塊同時通過所述PLC(12)實現(xiàn)所述高壓測試系統(tǒng)(3)的模擬量讀取、模擬量寫入、數(shù)字量讀取和數(shù)字量寫入，完成對所述高壓測試系統(tǒng)(3)的控制和數(shù)據(jù)米集； 所述工控機(10)的TestStand程序模塊中編制有若干個虛擬儀器模塊，通過配置和管理所述虛擬儀器模塊，實現(xiàn)所述虛擬儀器模塊按照設(shè)定的順序執(zhí)行測試程序，并實現(xiàn)測試數(shù)據(jù)的自動判斷與記錄。13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的變流模塊高壓測試方法，其特征在于，所述步驟D)進一步包括以下過程: 所述工控機(10)自動設(shè)定所述變流模塊(2)的參數(shù)值后，再對所述變流模塊(2)進行功能性和設(shè)置檢測，在確認(rèn)無問題后則由所述工控機(10)自動發(fā)送指令至所述控制板(11)，再由所述控制板(11)發(fā)送指令至所述變流模塊(2)，所述變流模塊(2)接收到指令后完成啟動運行，所述控制板(11)接收到所述變流模塊(2)的啟動反饋值后將該啟動反饋值發(fā)送至所述工控機(10)。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的變流模塊高壓測試方法，其特征在于: 傳感器(8)對所述高壓測試系統(tǒng)(3)的電壓或電流值進行采樣，再由采樣電阻(7)取樣后通過所述PLC(12)被所述數(shù)據(jù)采集卡采集;或所述高壓測試系統(tǒng)(3)的電壓或電流值通過示波器(5)的差分探頭(6)直接取樣并傳送至所述工控機(10)，所述工控機(10)通過對比取樣的實測參數(shù)和設(shè)置參數(shù)來判斷所述變流模塊(2)是否為合格，并輸出相應(yīng)的測試報告。15.根據(jù)權(quán)利要求11、12或14中任一項所述的變流模塊高壓測試方法，其特征在于，所述步驟C)進一步包括以下過程: 在所述調(diào)壓器(310)升壓過程中，所述數(shù)據(jù)采集卡通過所述PLC(12)對所述變流模塊(2)的輸入電壓進行不間斷采樣，每采樣一次所述工控機(10)均將輸入電壓的采樣值與所述測試程序中的設(shè)定值進行比較，如果輸入電壓的采樣值大于設(shè)定值，則所述工控機(10)通過所述PLC( 12)控制所述調(diào)壓器(310)停止升壓過程。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的變流模塊高壓測試方法，其特征在于，所述步驟E)進一步包括以下過程: 在所述變流模塊(2)啟動運行后即有電流輸出，此時所述工控機(10)通過所述數(shù)據(jù)采集卡對所述變流模塊(2)的輸出電流進行不間斷采樣，每采樣一次所述工控機(10)均將所述輸出電流的采樣值與所述測試程序中的設(shè)定值進行比較，如果所述輸出電流的采樣值大于設(shè)定值，則所述工控機(10)通過所述PLC(12)控制所述調(diào)壓器(310)停止升壓過程，使所述輸出電流維持在設(shè)定的范圍內(nèi)，在維持過程中所述工控機(10)對所述輸出電流實時監(jiān)測并進行閉環(huán)調(diào)節(jié)。17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的變流模塊高壓測試方法，其特征在于，所述步驟C)進一步包括以下過程: 當(dāng)所述調(diào)壓器(310)在升壓過程中出現(xiàn)故障導(dǎo)致所述變流模塊(2)的輸入電壓無法穩(wěn)定在設(shè)定值而出現(xiàn)過壓現(xiàn)象，或者當(dāng)所述變流模塊(2)啟動運行后內(nèi)部出現(xiàn)故障而發(fā)生輸出電流過流現(xiàn)象時，所述工控機(10)發(fā)出自動停止升壓控制信號，同時中斷后續(xù)的測試程序，并開始執(zhí)行自動降壓、跳主斷路器(311)，以及放電接觸器(21)自動放電指令。18.根據(jù)權(quán)利要求11、12、14、16或17中任一項所述的變流模塊高壓測試方法，其特征在 于: 當(dāng)所述變流模塊(2)發(fā)生故障而輸入電壓無法在短時間內(nèi)降壓，或出現(xiàn)測試程序跑死或所述工控機(10)死機時，則操作人員按緊急停止按鈕;當(dāng)緊急停止按鈕按下后，所述主斷路器(311)斷電，所述放電接觸器(21)閉合，從而保證所述變流模塊(2)和操作人員的安全。
【文檔編號】G01R31/00GK105929278SQ201610306980
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年5月11日
【發(fā)明人】屈宏濤, 史佩浩, 蔣飛, 武松劍, 高峰, 賓彬, 武洲, 李文彬, 溫占燕, 鄭銀
【申請人】株洲中車時代電氣股份有限公司