一种用于多个功率单元的测试系统及其测试方法

摘要

本发明公开一种用于多个功率单元的测试系统及其测试方法，该测试系统包括依次连接的测试电源调节模块、光纤环网测试模块以及用于提供测试负载的测试负载模块，光纤环网测试模块包括主控器以及多个被测功率单元，各个被测功率单元通过光纤依次级联构成测试通路，主控制器通过光纤分别与测试通路的两端连接构成光纤测试环网；主控制器发送的控制指令经光纤测试环网传输至对应的被测功率单元，各被测功率单元发送的状态信息经光纤测试环网返回至主控制器；该测试方法为上述测试系统的测试方法。本发明能够实现多个功率单元的测试，具有测试操作简单、所需成本低、测试效率以及资源利用率高的优点。

说明书

技术领域

本发明涉及功率单元测试技术领域，尤其涉及一种用于多个功率单元的测试系统及其测试方法。

背景技术

电力电子器件中高压变频器产品通常均是由多个功率单元级联构成，但目前针对功率单元的测试系统大部分都为单台功率单元测试系统，即每次只能完成一台功率单元测试，其测试效率低且测试设备等资源利用率低，特别是在大批量生产的应用中，无法满足速度快、低成本的测试要求。

有从业者提出通过统一控制实现多个功率单元测试的解决方案，如中国专利申请CN104422838 A公开了一种电力电子功率模块测试运行系统，由一个或多个功率单元连接一个控制单元，控制单元通过光纤控制待测模块的工作状态，总控制器利用网线通过交换机与控制单元通信，从而可满足多个功率单元的运行测试。但该类方案需要每个待测试的功率单元均与控制单元进行光纤连接以实现控制数据通信，测试结构复杂同时增加了测试成本，而当待测试的功率单元数量较多时，通常还需要结合总控制器以及多个控制单元作为中转设备完成各功率单元的测试控制，进一步增加了测试复杂度以及测试成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种测试操作简单、能够实现多个功率单元测试，同时所需成本低、测试效率以及测试资源利用率高的用于多个功率单元的测试系统及其测试方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种用于多个功率单元的测试系统，包括依次连接的测试电源调节模块、光纤环网测试模块以及用于提供测试负载的测试负载模块，所述光纤环网测试模块包括主控器以及多个被测功率单元，各个所述被测功率单元通过光纤依次级联构成测试通路，所述主控制器通过光纤分别与所述测试通路的两端连接构成光纤测试环网；所述主控制器发送的控制指令经所述光纤测试环网传输至对应的被测功率单元，各所述被测功率单元发送的状态信息经所述光纤测试环网返回至所述主控制器。

作为本发明系统的进一步改进：所述测试负载模块包括多个电感负载单元，每个所述电感负载单元与一个所述被测功率单元连接。

作为本发明系统的进一步改进：每个所述电感负载单元与一个所述被测功率单元通过含有选择开关的接线柜连接，通过所述接线柜的选择开关控制所述电感负载单元的输出。

作为本发明系统的进一步改进：所述测试电源调节模块为调压器。

作为本发明系统的进一步改进：还包括与所述光纤环网测试模块连接的监控模块，所述监控模块发送对应各被测功率单元的设置参数的控制指令至所述主控制器，以及通过所述主控制器接收各被测功率单元的状态信息。

本发明还提供一种基于上述用于多个功率单元的测试系统的测试方法，步骤包括：

1）通过所述测试电源调节模块向各被测功率单元输出所需的测试电源，启动测试；

2）所述主控制器将对应各被测功率单元的控制指令分别进行编码，得到对应各被测功率单元的控制信号发送至所述光纤测试环网；各所述被测功率单元分别从光纤测试环网中接收对应的控制信号进行解析，获取得到目标控制指令，并分别根据所述目标控制指令执行测试；

3）采集各被测功率单元的状态信息并进行编码，得到对应各被测功率单元的状态信号并经所述光纤测试环网发送至所述主控制器；所述主控制器对接收到的状态信号进行解析，得到对应各被测功率单元的状态信息。

作为本发明测试方法的进一步改进，所述进行编码的具体步骤为：按照起始位字段、地址位字段、数据位字段以及停止位字段进行编码，所述地址位字段为根据被测功率单元在光纤测试环网中的位置所对应分配的地址，所述数据位字段为被测功率单元对应的控制指令或状态信息。

作为本发明测试方法的进一步改进，所述步骤2）中获取得到目标控制指令的具体步骤为：接收各被测功率单元的控制信号并获取当前被测功率单元的地址，对接收到的各个所述控制信号进行解析，将所述当前被测功率单元的地址与各个所述控制信号的地址位字段进行匹配，得到对应当前被测功率单元的控制信号，并通过数据位字段获取得到对应的控制指令作为目标控制指令。

作为本发明测试方法的进一步改进，所述步骤3）中得到对应各被测功率单元的状态信息的具体步骤为：接收对应各被测功率单元的状态信号进行解析，获取每个状态信号中地址位字段的地址信息以及数据位字段的状态信息，由地址信息与各被测功率单元的对应关系获得对应各被测功率单元的状态信息。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1）本发明利用功率单元之间的连接结构特性并充分利用测试资源，光纤环网测试模块由各被测功率单元级联组成测试通路，再结合一个主控制器构成光纤测试环网，通过光纤测试环网传输各控制指令以及状态信息，可同时实现多个功率单元的运行测试，同时极大的提高了测试效率；由于仅需要通过一条光纤通路即可直接实现各被测功率单元的测试控制，不需要经过中转设备，测试操作简单，能够有效降低测试成本。

3）本发明进一步采用电感负载作为测试负载，能够利用电感负载对变化电流具有阻碍作用的特性对IGBT功率单元中的二极管续流能力进行测试，同时能降低电源容量所需的电源容量小，从而降低电源成本；

2）本发明进一步通过一个监控模块与主控制器进行通讯，可以实现对多个被测功率单元的测试控制以及实时状态监控；

4）本发明通过为每个被测功率单元分配一个地址，基于分配的地址定义一套串行通讯协议实现光纤测试环网中数据通信，各控制指令、状态信息分别按照串行通讯协议数据格式进行编码，由编码后信号的解析即可得到对应每个被测功率单元的控制指令、状态信息，从而在一条光纤通路中即可实现多个被测功率单元的测试控制以及状态监测。

附图说明

图1是本实施例用于多个功率单元的测试系统的结构示意图。

图2是本实施例中光纤测试环网的结构原理示意图。

图3是本实施例中串行通信协议数据格式的结构示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

如图1所示，本实施例用于多个功率单元的测试系统，包括依次连接的测试电源调节模块、光纤环网测试模块以及用于提供测试负载的测试负载模块，光纤环网测试模块包括主控器以及多个被测功率单元，各个被测功率单元通过光纤依次级联构成测试通路，主控制器通过光纤分别与测试通路的两端连接构成光纤测试环网，即主控器器与各被测功率单元之间形成光纤环网连接；主控制器发送的控制指令经光纤测试环网传输至对应的被测功率单元，各被测功率单元发送的状态信息经光纤测试环网返回至主控制器。测试电源调节模块具体为调压器，通过调压器给各被测功率单元提供额定工作电压。

高压变频器产品通常均是由多个功率单元级联构成，本实施例即是利用功率单元之间的连接结构特性充分利用测试资源，光纤环网测试模块由各被测功率单元级联组成测试通路，再结合一个主控制器构成光纤测试环网，通过光纤测试环网传输各控制指令以及状态信息，可同时实现多个功率单元的运行测试，同时极大的提高了测试效率；由于仅需要通过一条光纤通路即可直接实现各被测功率单元的测试控制，不需要经过中转设备，测试操作简单，能够有效降低测试成本。

如图2所示，本实施例具体是由各被测功率单元控制板通过光纤依次级联连接构成测试通路，即由各被测功率单元控制板的光纤收发装置构成测试通路，测试通路中的首尾两个被测功率单元控制板通过光纤分别连接上层控制板构成光纤测试环网，由上层控制板作为主控器对各被测功率单元的工作状态进行控制。结合各被测功率单元控制板中光纤收发装置构成光纤测试环网，能够充分利用测试资源，从而降低测试所需的成本。

本实施例中，测试负载模块包括多个电感负载单元，每个电感负载单元与一个被测功率单元连接。本实施例采用电感负载作为测试负载，能够利用电感负载对变化电流具有阻碍作用的特性对IGBT功率单元中的二极管续流能力进行测试，同时能降低电源容量所需的电源容量小，从而降低电源成本。传统采用持续斩波对功率器件的测试方法中是采用电阻负载作为测试负载，为检测开关器件截止电压与导通电流等一系列关键性能指标，其在斩波试验过程中，电源需要持续给支撑电容充电，即需要通过控制单元持续给功率单元中被测开关器件的驱动电路提供连续脉冲信号，以此来驱动开关器件导通关断，因而所需电源容量较大、所需的电源成本较高。

如图1所示，本实施例中每个电感负载单元与一个被测功率单元通过含有选择开关的接线柜连接，通过接线柜的选择开关控制电感负载单元的输出。本实施例选择开关具体为刀闸开关，电感负载单元包括多个（本实施例取3~5个）电感负载，测试时可根据被测功率单元的功率等级调节接线柜内刀闸，实现多个电感负载的串并联组合以选择不同的电感负载输出。

如图2所示，本实施例中还包括与光纤环网测试模块连接的监控模块，监控模块发送对应各被测功率单元的设置参数的控制指令至主控制器，以及通过主控制器接收各被测功率单元的状态信息，监控模块具体为运行有监控程序的监控系统。通过监控模块可实现人机交互，即通过监控模块测试人员可根据被测功率单元不同的功率等级设置不同的测试参数，再将测试参数对应的控制命令下发至上层控制板，同时接收上层控制板上传的状态信息反馈给测试人员。

测试时，监控模块将对应各被测功率单元的控制命令发送至上层控制板，上层控制板将控制命令进行编码后发送至光纤测试环网，经光纤测试环网将控制命令传输至各被测功率单元控制板，实现对各被测功率单元的测试控制；同时各被测功率单元控制板（脉冲分配单元）采集被测功率单元的状态信息，将状态信息进行编码后经光纤测试环网发送回上层控制板，由上层控制板将接收到的状态信息反馈至监控模块。

本实施例中利用上述用于多个功率单元的测试系统的测试方法步骤包括：

1）通过测试电源调节模块向各被测功率单元输出所需的测试电源，启动测试；

2）主控制器将对应各被测功率单元的控制指令分别进行编码，得到对应各被测功率单元的控制信号发送至光纤测试环网；各被测功率单元分别从光纤测试环网中接收对应的控制信号进行解析，获取得到目标控制指令，并分别根据目标控制指令执行测试；

3）采集各被测功率单元的状态信息并进行编码，得到对应各被测功率单元的状态信号并经光纤测试环网发送至主控制器；主控制器对接收到的状态信号进行解析，得到对应各被测功率单元的状态信息。

本实施例为每个被测功率单元分配一个地址，基于分配的地址定义一套串行通讯协议实现光纤测试环网中数据通信，各控制指令、状态信息分别按照串行通讯协议数据格式进行编码，通过对编码后信号的解析即可得到对应每个被测功率单元的控制指令、状态信息。如图3所示，对应各被测功率单元的控制指令进行编码后，得到由N个编码信号构成的控制信号，N为被测功率单元的个数；相应的，将对应各被测功率单元的状态信息进行编码后，得到由N个编码信号构成的状态信号。

本实施例中，步骤2）中进行编码的具体步骤为：按照起始位字段、地址位字段、数据位字段以及停止位字段进行编码，地址位字段为根据被测功率单元在测试通路中的位置所分配的地址，数据位字段为被测功率单元对应的控制指令或状态信息，即基于串行通讯协议的每个编码信号的数据格式包括起始位、地址位、数据位以及停止位等位字段，位字段的可根据实际需求进行设置。

本实施例中位字段设置如下所示：

起始位，用于标志传送一个字符的开始，为持续一个比特时间的逻辑“0”电平；

地址位，用于定义被测功率单元所在光纤测试环网中的地址位置，例如最靠近主控制器的发送光纤侧的被测功率单元的地址位设置为001；

数据位，为有效数据位，包含了由主控制器下发的控制命令信息或功率单元控制板反馈的功率单元状态信息；数据位具体为16位，紧跟在地址位之后；

校验位，用于奇偶校验，仅为一位；

停止位，用于标志传送数据字符的结束，仅为一位。

本实施例，步骤2）中获取得到目标控制指令的具体步骤为：接收各被测功率单元的控制信号并获取当前被测功率单元的地址，对接收到的各个控制信号进行解析，将当前被测功率单元的地址与各个控制信号的地址位字段进行匹配，得到对应当前被测功率单元的控制信号，并通过数据位字段获取得到对应的控制指令作为目标控制指令。

本实施例中，步骤3）中得到对应各被测功率单元的状态信息的具体步骤为：接收对应各被测功率单元的状态信号进行解析，获取每个状态信号中地址位字段的地址信息以及数据位字段的状态信息，由地址信息与各被测功率单元的对应关系获得对应各被测功率单元的状态信息。

本实施例为光纤测试环网中每个被测功率单元分配地址，通过上述串行通信协议，每个被测功率单元根据所在的地址位置接收对应的控制信号，同时主控制器根据接收到的各状态信号的地址位确定所对应的功率单元，测试效率高，在一条光纤通路中即可实现各被测功率单元的测试控制以及状态监测。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。