三相橋式逆變電路維修測試臺的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種三相橋式逆變電路維修測試臺,該測試臺包括有外殼和裝在外殼內(nèi)的電子電路,所述的外殼上包括有多個控制鍵鈕和插頭座的面板,所述的電子電路上包括有控制電源、主回路電源、脈沖發(fā)生和控制模塊和光電耦合器驅(qū)動模塊,上述的控制電源連接至被測三相橋式逆變電路的六路脈沖驅(qū)動電路以實現(xiàn)供電,所述的脈沖發(fā)生和控制模塊及光電耦合器驅(qū)動模塊連接至三相橋式逆變電路的六路脈沖驅(qū)動電路以提供靜態(tài)、動態(tài)測試信號,所述的主回路電源連接至被測三相橋式逆變電路的主回路以提供安全的測試電壓。本實用新型的維修測試臺不但使用方便、安全可靠,還可明顯地縮短維修時間和提高工作效率。
【專利說明】三相橋式逆變電路維修測試臺
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及到電子測試裝置,特別是涉及到一種用于數(shù)控機床交流進給、主軸驅(qū)動三相橋式逆變電路的維修測試臺。
【背景技術(shù)】
[0002]三相橋式逆變電路是三相交流電機調(diào)速驅(qū)動裝置的核心電路,隨著數(shù)控機床和變頻器的普及,它廣泛應(yīng)用于各種型號的交流進給、主軸驅(qū)動功率模塊和變頻器功率輸出電路中。三相橋式逆變電路主要由六路脈沖驅(qū)動電路和IGBT管組成,各路電路完全相同。IGBT為絕緣柵雙極型晶體管,一般都是由幾個晶體管組成的模塊,而早期大多數(shù)采用達林頓功率管模塊。光電耦合器⑴是一般的高速光耦;脈沖放大器⑵通常由專用的厚膜電路或集成電路和分立元件組成;驅(qū)動電源⑶,各組要求電氣上隔離,早期采用工頻變壓器六繞組供電,分別經(jīng)全波整流、濾波,目前常見的是通過各獨立的脈沖變壓器供電、經(jīng)整流和濾波。上述⑴、⑵、⑶組成脈沖驅(qū)動電路。
[0003]由于三相橋式逆變電路工作在高壓(200Vdc?600Vdc)、大電流(幾A到幾百A)下,IGBT管導(dǎo)通和截止頻繁,是機床中最易損壞的部分。據(jù)統(tǒng)計,由三相橋式逆變電路的組成的功率模塊,其故障率約占數(shù)控系統(tǒng)總故障的60%以上,而IGBT模塊損壞要占功率模塊總故障的90%以上,其價格昂貴,常給使用單位增加較大經(jīng)濟上的負擔。而且當IGBT管損壞時多半還會危及前級脈沖驅(qū)動電路;反之,不良的脈沖驅(qū)動電路,如果無法使IGBT管有效截止,一開機又會擊穿新的模塊,甚至進一步擴大故障。這是三相橋式逆變電路一個重要的故障特征,也是維修上的一個難點。
[0004]目前在維修三相橋式逆變電路的現(xiàn)有技術(shù)中,幾乎都采用通用電子電路常用的靜態(tài)檢查方法——靜態(tài)電阻值測量法和靜態(tài)工作電壓測量法,未見有維修此種電路的專用測試臺。
[0005]靜態(tài)電阻值測量法一般先用萬用表電阻檔檢查六個IGBT管是否被擊穿,然后逐一檢查脈沖驅(qū)動電路中被擊穿或燒毀的元件,先是不拆元件,用萬用表在線測試,一旦有懷疑,再將元件拆下離線測試,最終確定是否損壞。由于脈沖放大器常采用專用的厚膜電路或集成電路,不但拆下困難,采用電阻值測量法很難測其好壞,因此常常是不管好壞,調(diào)換新的芯片,這樣既費時又增加了維修成本。為了避免價格昂貴的IGBT模塊再次損壞,對控制六個IGBT管電路都應(yīng)進行仔細的檢查,不能留有隱患,因此檢查的工作量大,費時費力,還不可靠。
[0006]靜態(tài)工作電壓測量法通常是在調(diào)換已損壞的IGBT模塊和脈沖驅(qū)動電路后向三相橋式逆變電路通入原機的各路直流電壓,然后用萬用表測量電路各點的工作電壓是否正常。由于主回路的直流電壓通常在200V?600V,電路上的隱患或測試筆不慎造成短路,極可能將IGBT管再次擊穿,使故障范圍擴大;另外大多數(shù)主回路是不隔離的,進行反復(fù)測量操作極容易觸電,對人和裝置安全性較差。
[0007]靜態(tài)工作電壓測量法也有對三相橋式逆變電路從外部臨時加穩(wěn)壓電源來作電壓測量的,由于六路脈沖放大器用的驅(qū)動電源在電氣上是隔離的,因此只能加電一路,測量一路,測量過程繁雜,易出錯。這種單路的外加電源測量不能反映各路之間的相互影響,也不能排除某路驅(qū)動電源存在的故障,而且,測量是靜態(tài)的,不能測出一些只有在連續(xù)工作的動態(tài)情況下才出現(xiàn)的故障。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]本實用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足,提供一種簡便、可靠、安全的并可對多種三相橋式逆變電路快速進行靜、動態(tài)測試的維修用測試臺。本實用新型的測試臺要能對多種三相橋式逆變電路進行靜、動態(tài)測試,并快速地找出故障元件,還要求測試臺使用方便、安全可靠,已達到有效縮短維修時間和提高維修效率的目的。
[0009]為了達到上述發(fā)明目的,本實用新型提供的技術(shù)方案如下:
[0010]一種三相橋式逆變電路維修測試臺,其特征在于,該測試臺包括有外殼和裝在外殼內(nèi)的電子電路,所述的外殼上包括有多個控制鍵鈕和插頭座的面板,所述的電子電路上包括有控制電源、主回路電源、脈沖發(fā)生和控制模塊和光電耦合器驅(qū)動模塊,上述的控制電源連接至被測三相橋式逆變電路的六路脈沖驅(qū)動電路以實現(xiàn)供電,所述的脈沖發(fā)生和控制模塊及光電耦合器驅(qū)動模塊連接至三相橋式逆變電路的六路脈沖驅(qū)動電路以提供靜態(tài)、動態(tài)測試信號,所述的主回路電源連接至測三相橋式逆變電路的主回路以提供安全的測試電壓。
[0011]在本實用新型中,所述的控制電源由帶輸出脈沖的開關(guān)電源和輸出電壓值可選的六組獨立的交流電源組成,所述的開關(guān)電源輸出多檔直流電壓,并從開關(guān)變壓器次級繞組輸出脈沖電壓;所述的交流電源通過改變變壓器初級繞組選擇輸出6V、8V、10V、12V或15V的交流電壓。
[0012]在本實用新型中,所述的主回路電源為O?40V連續(xù)可調(diào)的直流電源,其上帶有電壓值、電流值顯示屏。
[0013]在本實用新型中,所述的脈沖發(fā)生和控制模塊包括有由CMOS電路組成的頻率可調(diào)的脈沖發(fā)生器和控制門。
[0014]在本實用新型的進一步設(shè)計中,所述外殼上設(shè)有面板,該面板上安裝有旋鈕、按鈕、外接插孔插座、顯示表及指示燈。
[0015]基于上述技術(shù)方案,本實用新型的維修測試臺在三相橋式逆變電路的維修測試中取得了如下技術(shù)效果:
[0016]1.本實用新型的維修測試臺可使被測三相橋式逆變電路的六個脈沖驅(qū)動電路(主回路電壓另施加)同時處于供電狀態(tài),各路控制電路各點的電壓值或波形便于相互比較,可快速發(fā)現(xiàn)哪一路哪一個元件出了故障。測試臺中控制電源的配置只要能滿足三相橋式逆變電路的脈沖驅(qū)動電路供電,就可使用本實用新型的測試臺對進行測試,因此其具有的測試的通用性。
[0017]2.本實用新型維修測試臺中的主回路電源為O?40V連續(xù)可調(diào)的直流電源,對被測三相橋式逆變電路主回路逐步增加直流工作電壓的方法,可有效避免因主回路短路所造成的損害,而且使被測主回路在低電壓工作的情況下測試IGBT管的導(dǎo)通和截止,有效地保證了 IGBT管和其它元器件的安全,也保證了維修測試人員的安全。[0018]3.本實用新型維修測試臺中脈沖發(fā)生和控制模塊和光電耦合器驅(qū)動模塊為被測三相橋式逆變電路提供靜態(tài)和動態(tài)工作的信號,在靜態(tài)時可測電路各點的電壓值;在動態(tài)時可測電路各頻率下各點的波形,全面、真實地反映出被測電路的實際情況,測試時只要先檢查各路IGBT管G、E極的波形是否一致,若不一致,再向前檢查,哪級開始不一致,那級就有故障,這樣就可以迅速找到已損壞的元器件。因此,本實用新型不但使用方便、安全可靠,還可明顯地縮短維修時間和提高工作效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型三相橋式逆變電路維修測試臺的電路連接示意圖。
[0020]圖2是本實用新型三相橋式逆變電路維修測試臺上外殼中的面板圖。
【具體實施方式】
[0021]以下我們結(jié)合附圖和具體的實施例再次對本實用新型的三相橋式逆變電路維修測試臺進行詳細闡述,以求更為清楚明了地理解本實用新型的結(jié)構(gòu)連接和工作過程,但不能以此來限制本實用新型的保護范圍。
[0022]先請看圖1,圖1是本實用新型三相橋式逆變電路維修測試臺的電路連接示意圖。由圖可知,本實用新型的三相橋式逆變電路維修測試臺包括有外殼和裝在外殼內(nèi)的電子電路。外殼上包括有多個控制鍵鈕和插頭座的面板。電子電路上包括有控制電源5、主回路電源4、脈沖發(fā)生和控制模塊6和光電耦合器驅(qū)動模塊7。上述的控制電源5連接至被測三相橋式逆變電路的六路脈沖驅(qū)動電路以實現(xiàn)供電,脈沖發(fā)生和控制模塊6及光電耦合器驅(qū)動模塊7連接至三相橋式逆變電路的六路脈沖驅(qū)動電路以提供靜態(tài)、動態(tài)測試信號,主回路電源4連接至測三相橋式逆變電路的主回路以提供安全的測試電壓。
[0023]在本實用新型中,控制電源5是由開關(guān)電源和輸出電壓值可選的六組獨立的交流電源組成的。帶有輸出脈沖的開關(guān)電源是提供被測三相橋式逆變電路+5V、±15V等各檔工作直流電壓和各脈沖變壓器的交流脈沖電壓,而從開關(guān)變壓器次級繞組輸出峰-峰值120V左右,約20KHz。輸出電壓值可選的六組獨立的交流電源是提供被測三相橋式逆變電路各路脈沖驅(qū)動電路直流工作電壓的交流電源,它輸出的交流電壓6V、8V、10V、12V、15V的選擇通過改變變壓器初級繞組的方法來實現(xiàn),以滿足多種逆變電路測試要求。
[0024]控制電源5的設(shè)計可滿足新舊多種型號三相橋式逆變電路測試的需要,如西門子SMODRIVE 611/A/D/U系列交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)的6SN1123/112/' 1130各型功率模塊和6SN1145/1146各型電源模塊的三相逆變電路、西門子SM0DRIVE 650/660各型主軸交流驅(qū)動器的三相逆變電路、日本東芝TONUC數(shù)控系統(tǒng)ZTS系列的交流進給伺服驅(qū)動系統(tǒng)等等。總之,只要符合三相橋式逆變電路的特征,控制電路5的配置能滿足其脈沖驅(qū)動電路供電,都可使用本實用新型的測試臺進行測試,這是本實用新型所具有的通用性。
[0025]在本實用新型中,主回路電源4為O?40V連續(xù)可調(diào)的直流電源,其上帶有電壓值、電流值顯示屏。主回路電源與電網(wǎng)隔離,具有短路保護功能。它是提供被測三相橋式逆變電路主回路安全的測試電壓。對被測三相橋式逆變電路主回路逐步增加直流工作電壓的方式進行測試,可有效避免因主回路短路所造成的損害,而且使被測主回路在低電壓工作的情況下測試IGBT管的導(dǎo)通和截止,有效地保證了 IGBT管和其它元器件的安全,也保證了維修測試人員的安全。
[0026]在本實用新型中,所述的脈沖發(fā)生和控制模塊6包括有由CMOS電路組成的頻率可調(diào)的脈沖發(fā)生器和控制門。脈沖發(fā)生器的頻率O?100HZ之間調(diào)節(jié),它是用于產(chǎn)生控制被測三相橋式逆變電路靜態(tài)或動態(tài)工作的信號。光電耦合器驅(qū)動模塊7是驅(qū)動被測三相橋式逆變電路各路光電耦合器導(dǎo)通和截止。
[0027]上述的脈沖發(fā)生和控制模塊6和光電耦合器驅(qū)動模塊7為被測三相橋式逆變電路提供靜態(tài)和動態(tài)工作的信號。在靜態(tài)時可測電路各點的電壓值;動態(tài)時可測電路各頻率下各點的波形,全面、真實地反映出被測電路的實際情況。測試時只要先檢查各路IGBT管G、E極的波形是否一致,若不一致,再向前檢查,哪級開始不一致,那級就有故障,這樣就可以迅速找到已損壞的元器件。如果六個IGBT管的G、E極波形一致,接下去可測各路IGBT管在低電壓(30V)下的截止和導(dǎo)通,如全部能按輸入光耦的控制信號進行狀態(tài)的轉(zhuǎn)換,則表明此三相橋式逆變電路已全部通過測試,可安全地應(yīng)用到原功率模塊或驅(qū)動系統(tǒng)中。由此可見,本實用新型不但使用方便、安全可靠,還可明顯地縮短維修時間和提高工作效率。
[0028]在本實用新型的外殼上設(shè)有面板,該面板上安裝有旋鈕12、選擇按鈕10和面板開關(guān)11、外接插孔的插座13、顯示表及指示燈,上述的顯示表包括有電流表14和電壓表,如圖2所示。
[0029]如果要實踐使用,本實用新型的測試臺測試時還應(yīng)該用到與被測三相橋式逆變電路連接的帶插頭的扁平電纜、帶插頭或測試夾的測試線、帶外接電阻的插頭等等,以滿足不同類型三相橋式逆變電路測試需要。
[0030]本實用新型的三相橋式逆變電路測試臺在使用時(如測試西門子SM0DRIVE611/A/D/U系列交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)的6SN1123/1124/1130各型功率模塊),應(yīng)先將被測三相橋式逆變電路中的已炸裂或擊穿的IGBG模塊拆下,調(diào)換上新的或合格的模塊。然后通過附件中的扁平電纜將測試臺面板輸出口插座8與功率模塊電路板上的與X3的插頭連接好,再按壓測試臺面板上的“電源開”按鈕9,這時控制電源5提供的+5V、±15V以及峰-峰值約120V、頻率近20KHz脈沖電壓施加到被測電路板上,而且被測電路板上的六路光電耦合器也處于測試臺光電耦合器驅(qū)動模塊7的控制之下。
[0031]這時,測試臺面板上的六個通道選擇按鈕10應(yīng)全部處于放松狀態(tài),使六路光電耦合器全部截止,用數(shù)字萬用表測量各脈沖驅(qū)動電路輸出端的電壓,即各IGBT管的G極和E極之間的電壓。正常時各G極對其E極應(yīng)有約-5V的偏壓,如某一路無此負偏壓,說明此路脈沖驅(qū)動電路存在著故障。
[0032]然后,將面板開關(guān)11選擇至“導(dǎo)通”,按下通道選擇按鈕10的“I ”鈕,這時第I路光耦處于導(dǎo)通狀態(tài),第一路IGBT管的G極和E極間電壓應(yīng)變?yōu)?10 V左右。此時如將面板開關(guān)11轉(zhuǎn)至“連續(xù)”,若可以明顯地看到隨著光耦驅(qū)動信號電平高低的變化,輸出端的電壓在-5V?+IOV之間變動,則該路脈沖驅(qū)動電路正常。通過通道選擇按鈕10和面板開關(guān)11的選擇,分別對其它五路脈沖驅(qū)動電路進行相同的測試,若六路正負偏壓值(此值按電路類型或是否帶負載而不同)基本一致,則通過本項測試。如測出某路脈沖驅(qū)動電路輸出端正負偏壓值和其它路差異較大,此時可通過面板通道選擇按鈕10和面板開關(guān)11的選擇,將故障的脈沖驅(qū)動電路與正常電路從前向后地進行電壓或波形的逐點比較,很容易找出損壞的元件。元件更換后,再測試其輸出電壓是否與正常電路一致。
[0033]接下去通過面板上的旋鈕12將主回路電源4的輸出調(diào)至0,并用附件中的測試線將面板上插座13和被測三相橋式逆變電路主回路直流端P、N相連。在六個IGBT管都截止的情況下,逐步增加輸出直流工作電壓,此時面板上電流表14所指示的負載電流應(yīng)很小,若變大,說明主回路有元件(大功率晶體管、二極管及電容)短路,應(yīng)停止增加電壓并減小至0,在調(diào)換擊穿的元件后,重新增加電壓至30V左右。
[0034]這時可通過面板上的通道選擇按鈕11和面板開關(guān)11的選擇,來檢測每一路IGBT管C、E極的導(dǎo)通和截止電壓。當面板開關(guān)(11)選擇至“導(dǎo)通”位置時,IGBT管導(dǎo)通,其C、E極電壓接近為O ;當開關(guān)(11)選擇至“截止”位置時,IGBT管截止,其C、E極電壓應(yīng)為15V或30V,選擇15V或30V取決于相連上管或下管的截止和導(dǎo)通。
[0035]如某個IGBT管不能正常截止和導(dǎo)通,可按前面所述的方法判別其脈沖驅(qū)動電路或IGBT管是否良好。如果全部IGBT管都能正常的導(dǎo)通和截止,說明被測被測三相橋式逆變電路已全部通過測試,可安全地應(yīng)用到原功率模塊或驅(qū)動系統(tǒng)中。
[0036]上面所述實施例僅僅是對本實用新型的優(yōu)選實施方式進行描述,并非對本實用新型的構(gòu)思和范圍進行限制,在不脫離本實用新型設(shè)計構(gòu)思的提前下,本領(lǐng)域中普通工程技術(shù)人員對本實用新型的技術(shù)方案作出的各種變形和改進,均應(yīng)落入本實用新型的保護范圍。本實用新型請求保護的技術(shù)內(nèi)容,已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求書中。
【權(quán)利要求】
1.一種三相橋式逆變電路維修測試臺,其特征在于,該測試臺包括有外殼和裝在外殼內(nèi)的電子電路,所述的外殼上包括有多個控制鍵鈕和插頭座的面板,所述的電子電路上包括有控制電源、主回路電源、脈沖發(fā)生和控制模塊和光電耦合器驅(qū)動模塊,上述的控制電源連接至被測三相橋式逆變電路的六路脈沖驅(qū)動電路以實現(xiàn)供電,所述的脈沖發(fā)生和控制模塊及光電耦合器驅(qū)動模塊連接至三相橋式逆變電路的六路脈沖驅(qū)動電路以提供靜態(tài)、動態(tài)測試信號,所述的主回路電源連接至被測三相橋式逆變電路的主回路以提供安全的測試電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的三相橋式逆變電路維修測試臺,其特征在于,所述的控制電源由帶輸出脈沖的開關(guān)電源和輸出電壓值可選的六組獨立的交流電源組成,所述的開關(guān)電源輸出多檔直流電壓,并從開關(guān)變壓器次級繞組輸出脈沖電壓;所述的交流電源通過改變變壓器初級繞組選擇輸出6V、8V、10V、12V或15V的交流電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的三相橋式逆變電路維修測試臺,其特征在于,所述的主回路電源為O?40V連續(xù)可調(diào)的直流電源,其上帶有電壓值、電流值顯示屏。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的三相橋式逆變電路維修測試臺,其特征在于,所述的脈沖發(fā)生和控制模塊包括有由CMOS電路組成的頻率可調(diào)的脈沖發(fā)生器和控制門。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的三相橋式逆變電路維修測試臺,其特征在于,所述外殼上設(shè)有面板,該面板上安裝有旋鈕、按鈕、外接插孔插座、顯示表及指示燈。
【文檔編號】G01R31/28GK203732680SQ201320890553
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】沈兵, 何海良 申請人:滬東重機有限公司