一种功率单元的负载测试装置及负载测试系统

摘要

本实用新型公开一种功率单元的负载测试装置及负载测试系统，涉及电力测试技术领域，以降低现有技术中对功率单元的负载测试的测试成本，简化测试过程。所述功率单元的负载测试装置包括：电源单元、控制单元、负载单元以及采集单元。电源单元与待测功率单元电连接，用于向待测功率单元提供相应的电压。控制单元与待测功率单元电连接，用于向待测功率单元提供相应的驱动信号。负载单元与待测功率单元电连接，用于向待测功率单元提供所需的负载条件。采集单元与待测功率单元的输出端、电源单元的输出端以及控制单元电连接，用于采集电源单元的输出电压和待测功率单元的输出电流，并将输出电压和输出电流发送至控制单元。

说明书

技术领域

本实用新型涉及电力测试技术领域，尤其涉及一种功率单元的负载测试装置及负载测试系统。

背景技术

轨道交通车辆的牵引变流器和辅助变流器是列车的重要车载设备，其主电路中包括绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，缩写为 IGBT)功率单元。为了确保IGBT功率单元能够正常工作，在维修或者返修时，要对IGBT功率单元进行负载测试。

目前，在现有技术中，无法单独对IGBT功率单元进行负载测试，仍需要将功率单元安装在牵引变流器或者辅助变流器中。因此，在对不同种类的IGBT功率单元进行负载测试时，需要不同型号的牵引变流器或者辅助变流器，导致测试成本高，且操作复杂。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种功率单元的负载测试装置及负载测试系统，用于降低现有技术中对功率单元的负载测试的测试成本，简化测试过程。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

第一方面，本实用新型提供一种功率单元的负载测试装置，用于对待测功率单元进行负载测试。包括电源单元、控制单元、负载单元以及采集单元。电源单元与待测功率单元电连接，用于向待测功率单元提供相应的电压。控制单元与待测功率单元电连接，用于向待测功率单元提供相应的驱动信号。负载单元与待测功率单元电连接，用于向待测功率单元提供所需的负载条件。采集单元与待测功率单元的输出端、电源单元的输出端以及控制单元电连接，用于采集电源单元的输出电压和待测功率单元的输出电流，并将输出电压和输出电流发送至控制单元，控制单元用于根据输出电压和输出电流，对待测功率单元进行负载测试。

采用上述技术方案的情况下，电源单元与待测功率单元电连接，向待测功率单元提供相应的电压。控制单元与待测功率单元电连接，向待测功率单元提供相应的驱动信号。负载单元与待测功率单元电连接，向待测功率单元提供所需的负载条件。采集单元与待测功率单元的输出端、电源单元的输出端以及控制单元电连接，采集电源单元的输出电压和待测功率单元的输出电流，并将输出电压和输出电流发送至控制单元，控制单元根据输出电压和输出电流，完成对待测功率单元的负载测试。基于此，本实用新型提供的功率单元的负载测试装置，无需将待测功率单元实际安装在型号匹配的牵引变流器或者辅助变流器中，仅通过调整电源单元提供的电压、控制单元提供的驱动信号以及负载单元提供的负载条件，就能实现对不同种类的待测功率单元的负载测试，从而减少了测试设备的种类，降低了测试成本。且能够免除将待测功率单元安装在牵引变流器或者辅助变流器中的繁琐步骤，简化了测试过程，提高了测试效率。

由此可见，本实用新型提供的功率单元的负载测试装置可以降低现有技术中对功率单元的负载测试成本，简化测试过程。

第二方面，本实用新型提供一种功率单元的负载测试系统，包括上述第一方面提供的功率单元的负载测试装置。

与现有技术相比，本实用新型提供的功率单元的负载测试系统的有益效果与上述第一方面提供的功率单元的负载测试装置的有益效果相同，此处不再赘述。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例中负载测试系统的示意图。

附图标记：

1-负载测试装置， 2-外部终端，

11-电源单元， 12-控制单元，

121-控制器， 122-波形发生器，

13-负载单元， 141-电压传感器，

142-电流传感器， 15-待测功率单元，

16-冷却单元。

具体实施方式

为了便于清楚描述本实用新型实施例的技术方案，在本实用新型的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。例如，第一阈值和第二阈值仅仅是为了区分不同的阈值，并不对其先后顺序进行限定。本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定，并且“第一”、“第二”等字样也并不限定一定不同。

需要说明的是，本实用新型中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本实用新型中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

本实用新型中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a， b，c，a和b的结合，a和c的结合，b和c的结合，或a、b和c的结合，其中 a，b，c可以是单个，也可以是多个。

轨道交通车辆的牵引变流器和辅助变流器是列车的重要车载设备，其主电路中包括绝缘栅双极型晶体管(Insulated GateBipolar Transistor，缩写为 IGBT)功率单元。为了确保IGBT功率单元能够正常工作，在维修或者返修时，要对IGBT功率单元进行负载测试。

目前，在现有技术中，无法单独对IGBT功率单元进行负载测试，仍需要将功率单元安装在牵引变流器或者辅助变流器中。因此，在对不同种类的IGBT功率单元进行负载测试时，需要不同型号的牵引变流器或者辅助变流器，导致测试成本高，且操作复杂。

针对上述问题，如图1所示，本实用新型实施例提供了一种功率单元的负载测试系统。

参照图1，本实用新型实施例提供的功率单元的负载测试系统包括功率单元的负载测试装置1，以及与负载测试装置1电连接的外部终端2，外部终端2与负载测试装置1的控制单元12通信连接。

示例性的，外部终端2可以为上位机，即能够对功率单元的负载测试装置1 直接发出操控命令的计算机。上位机通过485通信网络接口与负载测试装置1 的控制单元12通信连接，控制负载测试装置1对待测功率单元15进行负载测试，同时，负载测试装置1也能够将待测功率单元15的负载参数通过485通信网络接口反馈至上位机，用户通过上位机获得待测功率单元15的负载参数，并分析待测功率单元15的负载性能，最终完成对于待测功率单元15的负载测试。基于此，用户可以通过外部终端2控制功率单元的负载测试装置1，使得在对待测功率单元15的进行负载测试时，实现自动化测试，进而简化测试流程，提高测试效率。

本实用新型实施例还提供了一种功率单元的负载测试装置1。

参照图1，上述功率单元的负载测试装置1包括：电源单元11、控制单元 12、负载单元13以及采集单元。电源单元11与待测功率单元15电连接，用于向待测功率单元15提供相应的电压。控制单元12与待测功率单元15电连接，用于向待测功率单元15提供相应的驱动信号。负载单元13与待测功率单元15 电连接，用于向待测功率单元15提供所需的负载条件。采集单元与待测功率单元15的输出端、电源单元11的输出端以及控制单元12电连接，用于采集电源单元11的输出电压和待测功率单元15的输出电流，并将输出电压和输出电流发送至控制单元12，控制单元12用于根据输出电压和输出电流，对待测功率单元15进行负载测试。

具体实施时：控制单元12控制电源单元11向待测功率单元15提供相应的直流电压，控制单元12向待测功率单元15提供相应的驱动信号，控制单元12 控制负载向待测功率单元15提供所需的负载条件，采集单元采集电源单元11 的输出电压以及待测功率单元15的输出电流，并将输出电压和输出电流发送至控制单元12，用户通过控制单元12获得待测功率单元15输出的脉冲信号、输出电流，以及电源单元11的输出电压等负载参数，分析待测功率单元15的负载性能。

通过上述具体实施过程以及负载测试装置1的结构可知，电源单元11与待测功率单元15电连接，向待测功率单元15提供相应的电压。控制单元12与待测功率单元15电连接，向待测功率单元15提供相应的驱动信号。负载单元13 与待测功率单元15电连接，向待测功率单元15提供所需的负载条件。采集单元与待测功率单元15的输出端、电源单元11的输出端以及控制单元12电连接，采集电源单元11的输出电压和待测功率单元15的输出电流，并将输出电压和输出电流发送至控制单元12，控制单元12根据输出电压和输出电流，完成对待测功率单元15的负载测试。基于此，本实用新型实施例提供的功率单元的负载测试装置1，无需将待测功率单元15实际安装在型号匹配的牵引变流器或者辅助变流器中，仅通过调整电源单元11提供的电压、控制单元12提供的驱动信号以及负载单元13提供的负载条件，就能实现对不同种类的待测功率单元15 的负载测试，从而减少了测试设备的种类，降低了测试成本。且能够免除将待测功率单元15安装在牵引变流器或者辅助变流器中的繁琐步骤，简化了测试过程，提高了测试效率。

由此可见，本实用新型实施例提供的功率单元的负载测试装置1可以降低现有技术中对功率单元的负载测试成本，简化测试过程。

在一种可能的实现方式中，电源单元11为直流供电电源，直流供电电源提供的直流电压范围为0V～4500V。基于此，直流供电电源的电压调节范围是 0V～4500V，可以检测最大工作电压在4500V以内的各种功率单元。示例性的，直流供电电源可以提供DC4500V的电压，还可以提供DC3600V、DC3000V、 DC2800V、DC1500V以及DC750V等各种规格的电压，对此，本实用新型实施例不做具体限定。

例如，上述直流供电电源可以是HY-HV可编程直流高压电源或者PA1020 高压直流电源。

在一种可能的实现方式中，如图1所示，控制单元12包括电连接的控制器 121以及波形发生器122。控制器121与电源单元11、采集单元以及负载单元13 电连接。波形发生器122与待测功率单元15电连接，用于向待测功率单元15提供相应的驱动信号。

具体的，控制器121与电源单元11电连接，控制电源单元11向待测功率单元15提供相应的直流电压。控制器121还与波形发生器122电连接，控制波形发生器122向待测功率单元15提供相应的驱动信号。控制器121与负载单元 13电连接，控制负载单元13向待测功率单元15提供所需的负载条件。采集单元与控制器121电连接，将采集到的负载参数提供给控制器121。控制器121获得待测功率单元15输出的脉冲信号、输出电流，以及电源单元11的输出电压等负载参数，最终完成对于待测功率单元15的负载测试。

可以理解的是，上述控制器121可以是可编程逻辑控制器(Programmable LogicController，缩写为PLC)，例如，FX2N-32MT-D、CJ1W-ID231或者S7- 1500。PLC具有稳定可靠、价格便宜、功能齐全、应用灵活方便、操作维护方便的优点，PLC在实现各种I/O控制的同时，还能够控制各种能接收这些信号的伺服电机，步进电机，变频电机等。上述控制器121也可以是微程序控制器，例如，AD4110-1系列。本实用新型实施例对此不做具体限定。

在一种可能的实现方式中，如图1所示，采集单元包括电压传感器141以及电流传感器142。电压传感器141与电源单元11的输出端以及控制单元12电连接，用于采集电源单元11的输出电压，并将输出电压发送至控制单元12。电流传感器142与待测功率单元15的输出端以及控制单元12电连接，用于采集待测功率单元15的输出电流，并将输出电流发送至控制单元12。

具体的，电压传感器141的第一端与直流供电电源输出端电连接，电压传感器141的第二端与控制器121电连接，将直流供电电源的输出电压传输至控制器121。且由于直流供电电源与待测功率单元15之间没有其他器件，因此，直流供电电源的输出电压与待测功率单元15的输入电压是相等的。电流传感器 142的第一端与待测功率单元15的输出端电连接，电流传感器142的第二端与控制器121电连接，将待测功率单元15的输出电流传输至控制器121。

由于直流供电电源输出的电压为直流电压，因此电压传感器141需要支持直流电压的测量。例如，上述电压传感器141可以是霍尔电压传感器，例如： CHV-25P霍尔电压传感器或者SS449A霍尔电压传感器。对此，本实用新型实施例不做限定。

在一些实施例中，在待测功率单元15的输出电流为三相交流电流的情况下，电流传感器142为交流电流传感器。示例性的，交流电流传感器可以是电磁式电流互感器，也可以是霍尔电流传感器，还可以是罗哥夫斯基线圈，例如，CTA 系列电流互感器、DHABS/124霍尔电流传感器或者ACP 3000罗哥夫斯基线圈本实用新型实施例对此不做具体限定。

在一种可能的实现方式中，负载单元13包括电机或三相电抗器。

示例性的，当负载单元13为电机时，该电机为交流电机。控制器121与交流电机电连接，在负载测试前，控制器121能够对交流电机接入待测功率单元 15的负载条件进行设置，以满足待测功率单元15所需的负载条件。

示例性的，当负载单元13为三相电抗器时，控制器121与三相电抗器电连接，在负载测试前，控制器121能够对三相电抗器接入待测功率单元15的负载条件进行设置，以满足待测功率单元15所需的负载条件。

可以理解的是，为了满足更多待测功率单元15的负载条件，上述实施例中提供的交流电机以及三相电抗器的负载调节范围可以与直流电源单元11的电压调节范围相匹配。例如，HQL132L三相高性能变频负载电机或者BKSC-1000/10 干式电抗器。本实用新型实施例对此不做具体限定。

在一种可能的实现方式中，如图1所示，功率单元的负载测试装置1还包括与控制单元12电连接的冷却单元16，冷却单元16靠近待测功率单元15设置，用于降低待测功率单元15的散热器的温度。具体的，冷却单元16与控制器121电连接。在对待测功率单元15进行测试时，当待测功率单元15的散热器的温度过高时，控制器121可以启动冷却单元16，对待测功率单元15的散热器进行降温，以确保待测功率单元15不会因为温度过高而停止工作，避免影响负载测试的测试结果。

在一些实施例中，冷却单元16包括风冷子单元，和/或水冷子单元以及温度传感器。风冷子单元，和/或水冷子单元以及温度传感器均与控制单元12电连接。风冷子单元和/或水冷子单元靠近待测功率单元15设置，用于降低待测功率单元 15的散热器的温度。温度传感器靠近待测功率单元15设置，用于获取待测功率单元15的散热器的温度。

在一个实施例中，当冷却单元16包括风冷子单元和温度传感器时，风冷子单元和温度传感器均靠近待测功率单元15的散热器设置，且风冷子单元和温度传感器均与控制器121电连接。温度传感器将检测到的待测功率单元15的散热器的温度传输至控制器121，当检测到当前待测功率单元15的散热器的温度高于预设温度时，控制器121控制风冷子单元开启，以降低待测功率单元15的散热器的温度，确保待测功率单元15的负载测试正常进行。

在另一个实施例中，当冷却单元16包括水冷子单元和温度传感器时，水冷子单元和温度传感器均靠近待测功率单元15的散热器设置，且水冷子单元和温度传感器均与控制器121电连接。温度传感器将检测到的待测功率单元15的散热器的温度传输至控制器121，当检测到当前待测功率单元15的散热器的温度高于预设温度时，控制器121控制水冷子单元开启，以降低待测功率单元15的散热器的温度，确保待测功率单元15的负载测试正常进行。

在又一个实施例中，冷却单元16也可以同时包括风冷子单元和水冷子单元，以及温度传感器。水冷子单元、风冷子单元和温度传感器均靠近待测功率单元15 的散热器设置，且水冷子单元、风冷子单元和温度传感器均与控制器121电连接。温度传感器将检测到的待测功率单元15的散热器的温度传输至控制器121，当检测到当前待测功率单元15的散热器的温度高于预设温度时，控制器121可以选择分别开启风冷子单元，或者水冷子单元，或者同时开启风冷子单元以及水冷子单元，以降低待测功率单元15的散热器的温度，确保待测功率单元15的负载测试正常进行。

可以理解的是，当温度传感器检测到当前待测功率单元15的散热器的温度符合预设温度时，控制器121还需要控制风冷子单元或者水冷子单元关停。上述实施例中的温度传感器可以是HH79NZ047或者AD7416ARZ-REEL7，本实用新型实施例对此不做具体限定。

示例性的，风冷子单元包括风冷驱动器和风扇，风冷驱动器与控制单元12 电连接。水冷子单元包括水冷驱动器和水泵，水冷驱动器与控制单元12电连接。

具体的，当上述实施例中的冷却单元16包括风冷子单元时，在待测功率单元15的散热器附近设置风冷驱动器和风扇，通过控制器121控制风冷驱动器，从而驱动风扇启动或者关停，加强待测功率单元15的通风，以降低待测功率单元15的散热器的温度。

当上述实施例中的冷却单元16包括水冷子单元时，在待测功率单元15的散热器附近设置水冷驱动器和水泵，通过控制器121控制水冷驱动器，从而驱动水泵启动或者关停，水泵具有进水口以及出水口，冷却液从水泵的进水口进入，经过水泵内部的水道流向出水口，利用冷却液的流动带走更多热量，从而降低待测功率单元15的散热器的温度。上述实施例中的水冷子单元可以是MAG CORELIQUID P240一体式水冷散热器或者XY-5867水冷散热器，本实用新型实施例对此不做具体限定。

尽管在此结合各实施例对本实用新型进行了描述，然而，在实施所要求保护的本实用新型过程中，本领域技术人员通过查看附图、公开内容、以及所附权利要求书，可理解并实现公开实施例的其他变化。在权利要求中，“包括”(comprising) 一词不排除其他组成部分或步骤，“一”或“一个”不排除多个的情况。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中列举的若干项功能。相互不同的从属权利要求中记载了某些措施，但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。

尽管结合具体特征及其实施例对本实用新型进行了描述，显而易见的，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可对其进行各种修改和组合。相应地，本说明书和附图仅仅是所附权利要求所界定的本实用新型的示例性说明，且视为已覆盖本实用新型范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包括这些改动和变型在内。