高低壓變頻器自動測試系統的應用

伍沛凌

（江西氣體壓縮機有限公司，贛州 341000）

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高低壓變頻器自動測試系統的應用

伍沛凌

（江西氣體壓縮機有限公司，贛州 341000）

摘 要：變頻器測試系統是高低壓性能檢測的關鍵。高低壓變頻測試系統主要包括高壓變頻測試和低壓變頻測試。針對不同種變頻器的測試，高低壓變頻器測試系統都需要完成測試任務。因此，本文提出了一種高低壓變頻自動測試系統，在分析結構組成的基礎上，探究其在具體產品測試中的應用。

關鍵詞：高壓 低壓 變頻器 自動測試 測試系統

隨著現代化建設進度的加快，人們對工業生產的自動化控制提出了較高要求，而很多工業生產過程都需要應用變頻器實現精確控制，促使變頻器在國內獲得了廣泛應用。變頻器生產過程中，為了提高生產質量，需要應用可靠的自多測試系統。根據目前的工業發展狀況來看，很多變頻器自多測試系統仍然應用手動控制的方法，作業效率較低，測試結果精確性不高。因此，對智能化變頻器測試系統的研究和應用成為變頻器領域的重點工作。

1 變頻器和變頻器測試系統

變頻器（Variable-frequency Drive，VFD）將變頻技術和微電子技術結合起來，通過對設備工作電源頻率的控制，實現對設備工作方式的控制。變頻器主要包括整流（交流變直流）模塊、濾波模塊、逆變（直流變交流）模塊、制動模塊、驅動模塊和檢測模塊。

變頻器通過改變電力設備的電源頻率，對電源電壓進行控制。可以結合電動機等設備的實際需求，提供對應強度的電源電壓，實現節能、平滑調速的目的。另外，變頻器在應用過程中也表現出優越的保護性能，如過流保護、過壓保護、過載保護等。隨著工業自動化程度的提高，變頻器的應用越來越廣泛。

變頻器生產結束后，需要應用可靠的檢測手段判斷產品質量，于是變頻器自動化測試系統應運而生。自動化測試系統可以結合用戶的需求規劃測試方案。本文提出的自動化測試系統采用國際先進技術和虛擬儀器，可以和計算機可靠交流，適應于變頻器多種使用功能的測試，測試效率高，投資成本低，在產品質量控制方面具有較高的性價比。

2 高低壓變頻器測試系統的結構

高低變頻器測試系統中包含測量控制柜、主回路接線盒、控制接線盒、輸入輸出切換柜、高壓開關柜、電源變壓器和監視器。高低壓變頻器測試系統結構如圖1所示。

圖1 高低壓變頻器測試系統結構

2.1 測量控制柜

測量控制系統是高低壓變頻器自動化測試系統的重要部分，可以實現多種操作控制，同時可以將測試結果展示給用戶。測量控制系統中主要包含操作模塊、工控一體機、PLC模塊、型號分配模塊、三相智能電量測試模塊、三相PWM專用測試系統。

2.2 主回路接線盒

主回路接線盒與輸入和輸出切換柜連接，同時可以將工作信號傳輸到變頻器的主回路［1］。

2.3 控制接線盒

控制接線盒中包含多種航空接頭，插接過程十分方便，主要是將測量控制柜和變頻器連接起來，實現系統控制。

2.4 輸入、輸出切換柜

變頻器設備應用場合不同，電壓等級也會有所差異，主要有10kV、6kV、1140V、660V和380V幾種。在變頻器功能測試過程中，需要結合實際質量需求，自動切換到相應的電壓等級上。PLC系統將控制信號傳輸到輸入切換柜，自動化測試系統中相應的接觸器可靠吸合，此時接觸器的狀態信號將會直接返回到PLC系統，從而保證變頻器電壓等級的自動切換。用戶可以借助觸屏控制，實現對缺相功能的測試。

測試系統中應用的試驗電動機主要采用星形接法、三角形接法和雙三角形接法。PLC系統將控制信號傳輸到輸出切換柜，自動化測試系統中相應的接觸器可靠吸合，接觸器的狀態信號將會直接返回到PLC系統中，從而保證變頻器電壓等級的自動切換。與輸入切換柜相同，用戶可以借助觸屏控制，實現對缺相功能或者短路功能的測試。

2.5 高壓開關柜

系統應用中，將高壓開關柜連接在10kV的供電線路中，主要實現整個測試系統電源的通斷控制，發揮重要的保護作用，保證供電系統可靠穩定。

2.6 電源變壓器

高壓開關柜輸出10kV高壓，輸出電壓與電源變壓器相連，變壓器將高壓電轉換為6kV、3kV、660V和380V電壓，從而可以為不同電壓等級的變頻器提供電能。

2.7 監視器

監視器的主要功能是實現對電機房、高壓開關柜、輸入輸出切換柜等設備工作狀態的監控。

3 數據采集系統

數據采集系統的主要目的是獲取變頻器信息。測試系統中的數據采集模塊主要包括電流傳感器、數據采集卡、信號調理模塊、內置信號采集模塊、數字I/O卡等。

測試過程中，主要采集以下信號：

①高壓直流信號，變頻器母線電壓；

②高壓三相交流信號，變頻器交流輸入端電壓信號，三相輸入電壓信號；

③PWM波形信號，變頻器輸出端電壓信號；

④低壓直流信號，變頻器功能端子給出的電流信號，其中包含0～10V的電壓信號，端子信號一般為0～20mA的電流信號［2］；

⑤低壓交流信號，該信號一般是指變頻器輸入端和輸出端電流輸出，需要先通過電流傳感器轉換為電壓信號。

在采集數字量信號的過程中，計算機可以發出數字信號，實現對系統繼電器的控制。在檢測數字量狀態的過程中，可判斷繼電器的工作狀態，也可以從數字信號中獲取變頻器的工作故障。

以PCI板卡數據采集設備為例。應用過程中，可以將被測高低壓信號隔離開，將模擬量和數字信號分開，結合實際采樣速率的要求，應用以下幾種板卡。

PCI-6024E數據采集卡：含有10V模擬輸出信號，最大采樣點可以達到200k采樣點/秒；

PCI-6514數字I/O卡：含有32路數字輸入信號，主要包括電壓通斷信號和被測變頻器的狀態信號；

SCXI-1100模擬信號采集卡：主要采集電壓信號，電壓范圍為-10～+10V小電壓模擬信號；

SCXI-1124模擬信號輸出卡：包含-10～+10V小電壓模擬信號，有時也會有0～20mA小電流模擬信號；

SCXI-1125高電壓模擬信號采集卡：包含模擬輸入信號，主要采集0～1000V的高壓信號。

測試過程中的高壓信號一般先經過降壓接線盒，之后通過模擬信號的數據采集卡。被測的電流信號會先經過電流傳感器，而電壓信號與低壓信號調理模塊相連，之后將信號接入到數據采集卡中。低壓電信號直接接入到低壓調理模塊中，之后再將信號接入到數據采集卡。信號調理模塊中還會有低電壓信號和低電流信號，電壓范圍為0～10V，電流范圍為0～20mA。

應用過程中，一般將數據采集卡安裝在計算機的PCI插槽中，接好對應的端子，經高壓接線盒連接到相應的信號調理卡上。需注意的是，信號調理箱與采集卡應用專用的數據線連接。

4 高低壓變頻器自動測試系統的應用

高低壓變頻器自動測試系統可以滿足380V、660V、1140V、3kV、6kV、10kV電壓等級下的變頻器測試。用戶結合人機界面現實，可以掌握系統電壓、電流、功率和溫度等參數［3］。

測試人員可以通過人機交流系統輸入變頻器信息，PLC系統以輸入的變頻器信息為依據，實現對輸入輸出切換柜中接觸器的控制，從而將不同等級的電壓與對應的電動機匹配。可以應用電源上電和變頻器上電控制，切換柜中相應電壓等級的接觸器會動作。對應電壓等級的電源會在變頻器控制下接通，人機界面顯示出變頻器輸入的信號，如電壓、電流、功率等電氣參數。測試系統應用帶載測試方法將電動機和變頻器相連，之后啟動整流穩壓測試和逆變調速測試，同時保證變頻器正常運轉。系統中的缺相測試和短路測試功能，可以在變頻器缺相或者短路狀態下進行可靠保護。同時，高低壓變頻器中的多種保護和報警功能可以在上電和設備調試過程中進行可靠保護，以避免出現較大的安全故障。

5 結束語

高低壓變頻器自動化測試系統應用于生產測試中，為設備的設計和研發提供了良好的平臺。測試

系統投入使用后，可以提高生產效率、產品質量和性能檢測的精度。

參考文獻

［1］何為，顏學龍，李延平，等.基于虛擬儀器的牽引變頻器測試系統［J］.計算機測量與控制，2013，（11）：293.

［2］張磊.WT3000在變頻器測試中的應用［J］.國外電子測量技術，2015，（10）：167.

［3］李云飛，談臻峰，程甜甜，等.變頻器通用測試軟件平臺的設計與實現［J］.計算機工程與應用，2014，（10）：115.

Application of Automatic Test System of High and Low Voltage Frequency Converter

WU Peiling
（Jiangxi Gas Compressor Company Limited， Ganzhou 341000）

Abstract:Inverter test system is the key of high and low voltage performance testing. The test system of high and low voltage frequency conversion mainly includes the high voltage frequency conversion test and the low voltage frequency conversion test. According to the test of different kinds of frequency converter， the test system of high and low voltage inverter needs to complete the test task. Therefore， this paper presents a high and low voltage automatic test system， based on the analysis of the structure， to explore its application in specific product testing.

Key words:high voltage， low voltage， frequency converter，automatic test， test system