CN210038002U - 电压暂降实验平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电压暂降实验平台，包括：电压暂降发生装置，其输出端与待测设备电连接，用以根据电压暂降信号输出相应的电压暂降至待测设备；信号采集装置，其设置在电压暂降发生装置的输出端，用以采集电压暂降发生装置的输出电压和输出电流；状态采集装置，其对应待测设备设置，用以采集待测设备的工作状态；主控装置，用以输出电压暂降信号至电压暂降发生装置，并根据电压暂降发生装置的输出电压和输出电流以及待测设备的工作状态对待测设备的电压暂降敏感性进行分析。由此，可实现设备的电压暂降敏感性自动测试，有效解决了通过人工实验导致的人力和物力大量耗费的问题。

Description

电压暂降实验平台

技术领域

本实用新型涉及电能质量技术领域，特别是涉及一种电压暂降实验平台。

背景技术

变频器是一种广泛应用于工业生产中的设备，在使用过程中，当电网发生电压暂降时，变频器直流侧的电压将随之下降，当下降至一定程度时将导致低电压保护触发而跳闸，从而导致整个工业过程中断，进而可能给经济造成巨大损失以及给人体生命带来安全隐患。

近年来，随着非线性、冲击负荷的不断接入，电网中的电能质量问题日益严重，电压暂降问题已经成为供电部门和电力用户高度关注的最严重的电能质量问题。通常电力系统中多数电压暂降是由短路故障引起的，而各种类型的短路故障引起的电压暂降经变压器和线路传播后主要分为三类，分别为三相暂降、两相暂降和单相暂降。而变频器在不同类型暂降下的耐受能力具有较大的不同，其对于三相暂降最为敏感，对两相暂降和单相暂降的敏感度次之，有些变频器甚至对两相暂降和单相暂降具有免疫性。

而研究变频器在不同类型暂降下的耐受特性是进行变频器的电压暂降耐受能力分析与暂降抑制的基础，因此国内逐渐开展了相关研究。但是，目前国内相关研究大多数是针对火电厂辅机变频器，并以提高其低电压穿越能力的措施为主，对于变频器受电压暂降影响的试验研究很少，也有部分学者对其进行电压暂降实验，但是都是大量人工实验，需要耗费大量的人力和物力。

实用新型内容

基于此，有必要针对在对待测设备如变频器的电压暂降耐受特性进行研究试验过程中存在的因需要大量人工实验导致的人力、物力大量耗费的问题，提供一种电压暂降实验平台。

一种电压暂降实验平台，包括：

电压暂降发生装置，电压暂降发生装置的输出端与待测设备电连接，用以根据电压暂降信号输出相应的电压暂降至待测设备；

信号采集装置，信号采集装置设置在电压暂降发生装置的输出端，用以采集电压暂降发生装置的输出电压和输出电流；

状态采集装置，状态采集装置对应待测设备设置，用以采集待测设备的工作状态；

主控装置，主控装置与电压暂降发生装置、信号采集装置和状态采集装置分别电连接，用以输出电压暂降信号至电压暂降发生装置，并根据电压暂降发生装置的输出电压和输出电流以及待测设备的工作状态对待测设备的电压暂降敏感性进行分析。

在其中一个实施例中，待测设备为待测变频器。

在其中一个实施例中，电压暂降发生装置包括：

直流电容，直流电容电连接在直流电源的输出端之间；

逆变电路，逆变电路的输入端与直流电容电连接，逆变电路的控制端与主控装置电连接，用以根据电压暂降信号将直流电源输出的直流电转换为电压暂降；

滤波电路，滤波电路的输入端与逆变电路的输出端电连接，滤波电路的输出端与待测设备电连接，用以对电压暂降进行滤波处理，并将滤波处理后的电压暂降传输至待测设备。

在其中一个实施例中，信号采集装置包括电压信号采集单元和电流信号采集单元，其中，电压信号采集单元包括：电压采集调理电路和电压数据采集电路，电压采集调理电路用以采集电压暂降发生装置的输出电压并输出第一模拟信号，电压数据采集电路用以将第一模拟信号转换为第一数字信号输出至主控装置；

电流信号采集单元包括：电流采集调理电路和电流数据采集电路，电流采集调理电路用以采集电压暂降发生装置的输出电流并输出第二模拟信号，电流数据采集电路用以将第二模拟信号转换为第二数字信号输出至主控装置。

在其中一个实施例中，电压采集调理电路包括：

电压互感器，电压互感器设置在电压暂降发生装置的输出端，用以采集电压暂降发生装置的输出电压并输出第一模拟信号；

第一隔离电路，第一隔离电路与电压互感器电连接，用以跟随第一模拟信号并对第一模拟信号进行隔离；

第一稳压电路，第一稳压电路与第一隔离电路电连接，用以将第一模拟信号稳定在第一预设模拟信号范围之间。

在其中一个实施例中，电流采集调理电路包括：

电流互感器，电流互感器设置在电压暂降发生装置的输出端，用以采集电压暂降发生装置的输出电流并输出第二模拟信号；

第二隔离电路，第二隔离电路与电流互感器电连接，用以跟随第二模拟信号并对第二模拟信号进行隔离；

第二稳压电路，第二稳压电路与第二隔离电路电连接，用以将第二模拟信号稳定在第二预设模拟信号范围之间。

在其中一个实施例中，直流电源包括：整流电路，整流电路与交流电源和电压暂降发生装置分别电连接，用以将交流电源输出的交流电转换为直流电。

在其中一个实施例中，上述的平台还包括：

第一开关，第一开关设置在直流电源与电压暂降发生装置之间，用以控制直流电源与电压暂降发生装置的导通与断开；

第二开关，第二开关设置在电压暂降发生装置与待测设备之间，用以控制电压暂降发生装置与待测设备的导通与断开；

第三开关，第三开关设置在交流电源与待测设备之间，用以控制交流电源与待测设备之间的导通与断开。

在其中一个实施例中，上述的平台还包括：启动控制装置，启动控制装置的信号输入端与主控装置电连接，启动控制装置的机械输出端对应待测设备的启动开关设置，用以根据主控装置输出的启动信号控制待测设备启动。

在其中一个实施例中，启动控制装置包括：

运动控制单元，运动控制单元与主控装置电连接，用以根据主控装置输出的启动信号输出脉冲信号；

电机驱动单元，电机驱动单元与运动控制单元电连接，用以根据脉冲信号输出驱动信号；

电机，电机与电机驱动单元电连接，用以根据驱动信号转动；

滑台，滑台与电机和操作杆分别机械连接，用以在电机的带动下控制操作杆动作，以控制待测设备启动。

上述电压暂降实验平台，通过电压暂降发生装置根据主控装置输出的电压暂降信号输出相应的电压暂降至待测设备，并通过信号采集装置采集电压暂降发生装置的输出电压和输出电流，以及通过状态采集装置采集待测设备的工作状态，主控装置根据电压暂降发生装置的输出电压和输出电流以及待测设备的工作状态对待测设备的电压暂降敏感性进行分析。由此，通过该实验平台可实现设备的电压暂降敏感性自动测试，有效解决了通过人工实验导致的人力和物力大量耗费的问题。

附图说明

图1为一个实施例中电压暂降实验平台的结构示意图；

图2为一个实施例中电压暂降发生装置的电路拓扑图；

图3为一个实施例中电压采集调理电路的电路图；

图4为一个实施例中电流采集调理电路的电路图；

图5为另一个实施例中电压暂降实验平台的结构示意图；

图6为又一个实施例中电压暂降实验平台的结构示意图；

图7为一个实施例中启动控制装置的结构示意图；

图8为一个实施例中步进电机的安装位置示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

图1为一个实施例中电压暂降实验平台的结构示意图，如图1所示，电压暂降实验平台包括：电压暂降发生装置10、信号采集装置20、状态采集装置30 和主控装置40。

其中，电压暂降发生装置10的输出端与待测设备50电连接，用以根据电压暂降信号输出相应的电压暂降至待测设备50；信号采集装置20设置在电压暂降发生装置10的输出端，用以采集电压暂降发生装置10的输出电压和输出电流；状态采集装置30对应待测设备50设置，用以采集待测设备50的工作状态；主控装置40与电压暂降发生装置10、信号采集装置20和状态采集装置30分别电连接，用以输出电压暂降信号至电压暂降发生装置10，并根据电压暂降发生装置10的输出电压和输出电流以及待测设备50的工作状态对待测设备50的电压暂降敏感性进行分析。其中，待测设备50可以为待测变频器。

具体地，参考图1所示，电压暂降发生装置10可根据主控装置40输出的电压控制信号输出相应的电压至待测设备50(如变频器)。例如，当主控装置 40输出电压正常信号至电压暂降发生装置10时，电压暂降发生装置10将根据电压正常信号输出稳定的电压至待测设备50，且输出的稳定的电压与待测设备 50的额定工作电压相一致，如220V/380V交流电压；当主控装置40输出电压暂降信号至电压暂降发生装置10时，电压暂降发生装置10将根据电压暂降信号输出相应的单次电压暂降或连续电压暂降，且单次电压暂降或连续电压暂降的初始相位、暂降深度以及暂降持续时间与该电压暂降信号相对应，也就是说，电压暂降发生装置10可按照设定参数输出任意初始相位、任意暂降深度、任意暂降持续时间的单次电压暂降或连续电压暂降，以便于实现不同电压暂降下的试验，进而便于实现对不同种类待测设备的试验。

信号采集装置20设置在电压暂降发生装置10的输出端，可采用接触式或者非接触式方式采集电压暂降发生装置10的输出电压和输出电流，并传输给主控装置40。状态采集装置30对准待测设备50的工作指示灯设置，用以采集工作指示灯的颜色，并对工作指示灯的颜色进行准确、灵敏识别，并根据识别结果输出相应的工作状态至主控装置40用于后续分析，例如，通常情况下，工作指示灯为绿色时，表示待测设备50处于正常工作状态，为红色时，表示待测设备50处于故障状态，具体表示何种状态可根据实际情况进行确定，这里不做限制。主控装置40内置相应软件由用户操作，可用以设置待测设备50的额定工作电压以及电压暂降发生的工作参数等，并协调各个装置高效运行，同时可处理采集的电压、电流以及工作状态等数据，以对待测设备50进行电压暂降敏感性分析，其中，主控装置40可以为个人计算机。

在进行试验时，用户可先控制主控装置40输出电压正常信号至电压暂降发生装置10，此时电压暂降发生装置10根据电压正常信号输出稳定的电压至待测设备50，以检测待测设备50在正常供电状态下是否可以正常工作，如果不能正常工作，则更换待测设备50并重新测试；如果能够正常工作，则记录信号采集装置20采集的电压暂降发生装置10的输出电压和输出电流，同时记录状态采集装置30采集的待测设备50的工作状态，以作为电压暂降时的参考值。

然后，控制主控装置40输出电压暂降信号至电压暂降发生装置10，该电压暂降信号可包括电压暂降触发信号以及电压暂降的初始相位、暂降深度、暂降持续时间和暂降形式(单次或连续)等，此时电压暂降发生装置10根据该电压暂降信号输出相应的电压暂降至待测设备50，以使待测设备50工作在电压暂降下，同时主控装置40记录信号采集装置20采集的电压暂降发生装置10的输出电压和输出电流，以及状态采集装置30采集的待测设备50的工作状态，并根据记录的电压正常时的电压、电流和工作状态以及电压暂降下的电压、电流和工作状态对待测设备50的电压暂降敏感度(如耐受度)进行分析，并输出相应的分析结果。

本实施例中，通过电压暂降发生装置根据主控装置输出的电压暂降信号输出相应的电压暂降至待测设备，并通过信号采集装置采集电压暂降发生装置的输出电压和输出电流，以及通过状态采集装置采集待测设备的工作状态，主控装置根据电压暂降发生装置的输出电压和输出电流以及待测设备的工作状态对待测设备的电压暂降敏感性进行分析。由此，可实现设备的电压暂降敏感性自动测试，有效解决了通过人工实验导致的人力和物力大量耗费的问题。

在一个实施例中，电压暂降发生装置10包括：直流电容11、逆变电路12 和滤波电路13，其中，直流电容11电连接在直流电源60的输出端之间；逆变电路12的输入端与直流电容11电连接，逆变电路12的控制端与主控装置40 电连接，用以根据电压暂降信号将直流电源60输出的直流电转换为电压暂降；滤波电路13的输入端与逆变电路12的输出端电连接，滤波电路13的输出端与待测设备50电连接，用以对电压暂降进行滤波处理，并将滤波处理后的电压暂降传输至待测设备50。

具体地，参考图2所示，直流电容11可由多个电容串联构成，例如，直流电容11可包括串联连接的第一直流电容C_d1和第二直流电容C_d2，其中，第一直流电容C_d1的一端与直流电源60的一端电连接，第一直流电容C_d1的另一端与第二直流电容C_d2的一端电连接且连接点作为中心线N，第二直流电容C_d2的另一端与直流电源60的另一端电连接。

逆变电路12可以为中点钳位型三电平逆变电路，具体可包括第一桥臂121、第二桥臂122和第三桥臂123，且第一桥臂121、第二桥臂122和第三桥臂123 的结构相同。其中，第一桥臂121可包括第一开关管S_a1至第四开关管S_a4、第一二极管D_a1和第二二极管D_a2，第一开关管S_a1的第一端与第一直流电容C_d1的一端电连接，第一开关管S_a1的第二端与第二开关管S_a2的第一端电连接，第二开关管 S_a2的第二端与第三开关管S_a3的第一端电连接，第三开关管S_a3的第二端与第四开关管S_a4的第一端电连接，第四开关管S_a4的第二端与第二电容C_d2的另一端电连接，且第一开关管S_a1至第四开关管S_a4的控制端分别与主控装置40电连接；第一二极管D_a1的阴极连接在第一开关管S_a1与第二开关管S_a2之间，第一二极管D_a1的阳极与第二二极管D_a2的阴极以及第一直流电容C_d1的另一端与第二直流电容 C_d2的一端的连接点分别电连接，第二二极管D_a2的阳极连接在第三开关管S_a3与第四开关管S_a4之间。由于第一桥臂121、第二桥臂122和第三桥臂123的结构相同，所以对于第二桥臂122和第三桥臂123的结构描述可参考对第一桥臂121 的结构描述，具体这里就不再赘述。

滤波电路13可以为LCL型滤波电路，具体可包括第一滤波电路131、第二滤波电路132和第三滤波电路133，且第一滤波电路131、第二滤波电路132和第三滤波电路133的结构相同。其中，第一滤波电路131包括第一电感L₁₁、第二电感L₁₂和第一电容C₁，第一电感L₁₁的一端与第一桥臂121电连接，具体与第二开关管S_a2的第二端和第三开关管S_a3的第一端的连接点电连接，第一电感L₁₁的另一端与第二电感L₁₂的一端电连接，第二电感L₁₂的另一端与待测设备50的一端电连接，待测设备50的另一端与中性线N电连接；第一电容C₁的一端与第一电感L₁₁的另一端和第二电感L₁₂的一端分别电连接，第一电容C₁的另一端与第二滤波电路132的第二电容C₂和第三滤波电路133的第三电容C₃分别电连接。由于第一滤波电路131、第二滤波电路132和第三滤波电路133的结构相同，所以对于第二滤波电路132和第三滤波电路133的结构描述可参考对第一滤波电路131的结构描述，具体这里就不再赘述。

在电压暂降发生装置10工作时，电压暂降发生装置10可根据主控装置40 输出的电压控制信号采用电压外环控制方式控制输出端的电压，以使输出端的电压跟踪电压控制信号。其中，当电压控制信号为电压正常信号时，根据该电压正常信号通过控制逆变电路12中的开关管的导通与断开，可将直流电源60 输出的直流电逆变成稳定的交流电(如220V/380V交流电)，并通过滤波电路13 滤波处理后提供给待测设备50，以进行标准电压测试；当电压控制信号为电压暂降信号时，根据该电压暂降信号通过控制逆变电路12中的开关管的导通与断开，可将直流电源60输出的直流电逆变成具有一定暂降深度的单次电压暂降或连续电压暂降，并通过滤波电路13滤波处理后提供给待测设备50，以进行电压暂降测试。

需要说明的是，在图2所示的示例中，逆变电路12采用的是中点钳位型三电平逆变电路，由于该逆变电路可输出电压可调的三相电压，因而可以给一个三相输入待测设备(如三相输入变频器)供电，也可以同时给三个单相输入待测设备(如单相输入变频器)供电。其中，当待测设备50为三相输入待测设备时，可对该三相输入待测设备进行电压暂降测试；当待测设备50为单相输入待测设备时，可实现对一个单相输入待测设备的电压暂降测试，也可以实现对三个单相输入待测设备的任意组合的电压暂降测试，具体可根据实际需求选择测试。当然，在实际应用中，逆变电路12也可以采用其它电路结构，例如，可以采用单相逆变电路(此时仅对一个单相输入待测设备进行电压暂降测试)、多相逆变电路等，具体根据实际需求选择设置，这里不做限制。

在一个实施例中，信号采集装置20包括电压信号采集单元和电流信号采集单元，其中，电压信号采集单元包括：电压采集调理电路和电压数据采集电路，电压采集调理电路用以采集电压暂降发生装置10的输出电压并输出第一模拟信号，电压数据采集电路用以将第一模拟信号转换为第一数字信号输出至主控装置40。

进一步地，参考图3所示，电压采集调理电路包括：电压互感器211、第一隔离电路212和第一稳压电路213，其中，电压互感器211设置在电压暂降发生装置10的输出端，用以采集电压暂降发生装置10的输出电压并输出第一模拟信号；第一隔离电路212与电压互感器211电连接，用以跟随第一模拟信号并对第一模拟信号进行隔离；第一稳压电路213与第一隔离电路212电连接，用以将第一模拟信号稳定在第一预设模拟信号范围之间。

具体而言，电压采集调理电路与电压暂降发生装置10的输出端电连接，具体可由电压互感器211及其外围电路构成，用以检测电压暂降发生装置10的输出电压波形，电压数据采集电路与电压采集调理电路和主控装置40分别电连接，用以将电压采集调理电路获得的输出电压的模拟信号转换为数字信号，并通过数据线(如USB线)传输至主控装置40。

具体地，电压采集调理电路可包括电压互感器211、第一隔离电路212和第一稳压电路213，其中，电压互感器211可以为型号为CLSM-10mA的霍尔电压传感器，该传感器由于具有输出线性化、精度高、响应速度快、抗干扰能力强且能够适用于DC、AC或者其它任意波形的特点，因而能够满足测量电压暂降波形的要求。在实际测试时，该电压互感器211的第一输入端Ux可通过第一电阻R1 与电压暂降发生装置10的待测相(如A相、B相或C相)电连接，第二输入端Un与电压暂降发生装置10的中性线N电连接，输出端MUx通过第二电阻R2接地且与第一隔离电路212电连接，通过该电压互感器211实时采集电压暂降发生装置10的输出电压波形，并输出相应的第一模拟信号至第一隔离电路212。

第一隔离电路212主要用于电压的跟随和隔离，具体可以为由第一运算放大器K1、第三电阻R3和第四电阻R4构成的电压跟随器。其中，第一运算放大器K1的正输入端与第三电阻R3的一端电连接，第三电阻R3的另一端与电压互感器211的输出端MUx电连接；第一运算放大器K1的负输入端与第四电阻R4 的一端电连接；第一运算放大器K1的输出端与第四电阻R4的另一端电连接，且通过第五电阻R5与第一稳压电路213电连接。通过该第一隔离电路212可实现对电压互感器211输出的第一模拟信号的跟随以及对高低电压的隔离。其中，第一运算放大器K1的型号可以为OP4277等，具体这里不做限制。

第一稳压电路213主要用于将第一模拟信号稳定在第一预设模拟信号范围之间，具体可包括第一稳压二极管WY1和第二稳压二极管WY2，其中，第一稳压二极管WY1的阳极与第五电阻R5和电压数据采集电路(图中未示出)分别电连接，第一稳压二极管WY1的阴极与第二稳压二极管WY2阴极电连接，第二稳压二极管WY2的阳极接地GND。通过该第一稳压电路213可将第一隔离电路212输出的第一模拟信号稳定在第一预设模拟信号范围如-5V～+5V之间，防止因输出的模拟信号的电压过高导致电压数据采集电路在采集过高电压时而发生损坏。

进一步地，上述电压采集调理电路还可包括：滤波电路214，该滤波器电路 214可以为由第六电阻R6和第四电容C4并联形成的RC滤波电路，通过该滤波电路可对第一隔离电路212输出的第一模拟信号进行滤波处理，保证该第一模拟信号的稳定性，进而保证输出电压数据采集的可靠性。

电压数据采集电路可以为型号为smacq USB-4250的数据采集卡，通过该电压数据采集电路将电压采集调理电路输出的第一模拟信号转换为第一数字信号，并通过数据线(如USB线)传输至主控装置40。

在一个实施例中，电流信号采集单元包括：电流采集调理电路和电流数据采集电路，电流采集调理电路用以采集电压暂降发生装置10的输出电流并输出第二模拟信号，电流数据采集电路用以将第二模拟信号转换为第二数字信号输出至主控装置40。

进一步地，参考图4所示，电流采集调理电路包括：电流互感器221、第二隔离电路222和第二稳压电路223，其中，电流互感器221设置在电压暂降发生装置10的输出端，用以采集电压暂降发生装置10的输出电流并输出第二模拟信号；第二隔离电路222与电流互感器221电连接，用以跟随第二模拟信号并对第二模拟信号进行隔离；第二稳压电路223与第二隔离电路222电连接，用以将第二模拟信号稳定在第二预设模拟信号范围之间。

具体而言，电流采集调理电路与电压暂降发生装置10的输出端电连接，具体可由电流互感器221及其外围电路构成，用以检测电压暂降发生装置10的输出电流波形，电流数据采集电路与电流采集调理电路和主控装置40分别电连接，用以将电流采集调理电路获得的输出电流的模拟信号转换为数字信号，并通过数据线(如USB线)传输至主控装置40。

具体地，电流采集调理电路可包括电流互感器221、第二隔离电路222和第二稳压电路223，其中，电流互感器221可以为型号为LA100-P的霍尔电流传感器，该传感器由于具有准确度高、温度漂移小、响应速度快以及频带宽的特点，因而能够满足测量电压暂降波形的要求。在实际测试时，该电流互感器221穿过电压暂降发生装置10的待测相(如A相、B相或C相)，输出端MIx通过第七电阻R7接地且与第二隔离电路222电连接，通过该电流互感器221实时采集电压暂降发生装置10的输出电流波形，并输出相应的第二模拟信号至第二隔离电路222。

第二隔离电路222主要用于电压的跟随和隔离，具体可以为由第二运算放大器K2、第八电阻R8和第九电阻R9构成的电压跟随器。其中，第二运算放大器K2的正输入端与第八电阻R8的一端电连接，第八电阻R8的另一端与电流互感器221的输出端MIx电连接；第二运算放大器K2的负输入端与第九电阻R9 的一端电连接；第二运算放大器K2的输出端与第九电阻R9的另一端电连接，且第二运算放大器K2的输出端通过第十电阻R10接地且与第二稳压电路223电连接。通过该第二隔离电路222可实现对电流互感器221输出的第二模拟信号的跟随以及对高低电压的隔离。其中，第二运算放大器K2的型号可以为OP4277 等，具体这里不做限制。

第二稳压电路223主要用于将第二模拟信号稳定在第二预设模拟信号范围之间，具体可包括第三稳压二极管WY3和第四稳压二极管WY4，其中，第三稳压二极管WY3的阳极与第二运算放大器K2的输出端和电流数据采集电路(图中未示出)分别电连接，第三稳压二极管WY3的阴极与第四稳压二极管WY4阴极电连接，第四稳压二极管WY4的阳极接地GND。通过该第二稳压电路223可将第二隔离电路222输出的第二模拟信号稳定在第二预设模拟信号范围如-5V～+5V之间，防止因输出的模拟信号的电压过高导致电流数据采集电路在采集过高电压时而发生损坏。

电流数据采集电路可以为型号为smacq USB-4250的数据采集卡，通过该电流数据采集电路将电流采集调理电路输出的第二模拟信号转换为第二数字信号，并通过数据线(如USB线)传输至主控装置40。

需要说明的是，在实际应用中，电压信号采集单元和电流信号采集单元的个数可根据逆变电路12输出的电压相数进行确定。例如，当逆变电路12为单相逆变电路时，该电路仅输出一个相电压，且仅对一个单相输入待测设备进行测试，所以此时设置一个电压信号采集单元和一个电流信号采集单元即可。而当逆变电路12为图2所示中点钳位型三电平逆变电路时，该逆变电路可输出三相电压，分别为A相、B相和C相电压，且可对一个三相输入待测设备或三个单相输入待测设备的组合进行测试，所以此时针对每相设置一个电压信号采集单元和一个电流信号采集单元，以检测每相的输出电压和输出电流。另外，也可以设置相应的电压信号采集单元和电流信号采集单元对中性线N上的电压和电流进行采集，用于后续的分析，具体可根据实际情况选择设置。

在一个实施例中，参考图5所示，直流电源60可包括整流电路，整流电路与交流电源AC和电压暂降发生装置10分别电连接，用以将交流电源AC输出的交流电转换为直流电，给电压暂降发生装置10供电。其中，当交流电源AC为 220V/380V三相交流电源时，相应的整流电路可以为三相不可控整流桥；当交流电源AC为220V/380单相交流电源时，相应的整流电路可以为单相不可控整流桥，具体可根据实际情况选择设置，这里不做限制。

在一个实施例中，继续参考图5所示，上述的电压暂降实验平台还包括：第一开关S1、第二开关S2和第三开关S3，其中，第一开关S1设置在直流电源 60与电压暂降发生装置10之间，用以控制直流电源60与电压暂降发生装置10 的导通与断开；第二开关S2设置在电压暂降发生装置10与待测设备50之间，用以控制电压暂降发生装置10与待测设备50的导通与断开；第三开关S3设置在交流电源AC与待测设备50之间，用以控制交流电源AC与待测设备50之间的导通与断开。

具体地，通过前述描述可知，在进行电压暂降测试时，会先控制主控装置40输出电压正常信号至电压暂降发生装置10，以使电压暂降发生装置10输出稳定的电压至待测设备50，以检测待测设备50在正常供电状态下是否可以正常工作，并在可以正常工作时采集相应的输出电压、输出电流和工作状态，作为电压暂降时的参考值。而在实际应用中，除了采用上述方式外，还可以通过设置相应的开关，并对开关进行合理控制来实现。

具体来说，参考图5所示，在进行测试时，可先将信号采集装置20连接在电压暂降发生装置10的输出端，并通过数据线(如USB线)将该信号采集装置 20与主控装置40电连接以进行数据通讯，同时将状态采集装置30的探头对准待测设备50的工作指示灯，并通过数据线(如USB线)将该状态采集装置30 与主控装置40电连接以进行数据通讯。然后，开始进行标准电压实验，此时控制第一开关S1和第二开关S2保持断开状态，并控制第三开关S3闭合，由于第三开关S3处于闭合状态，所以交流电源AC将直接给待测设备50供电，以检测待测设备50在正常供电状态下是否可以正常工作，如果不能正常工作，则更换待测设备50；如果能够正常工作，则通过主控装置40记录交流电源AC的输出电压和输出电流以及待测设备50的工作状态，以作为电压暂降时的参考值。

接着，开始进行电压暂降实验，此时控制第三开关S3断开，并控制第一开关S1和第二开关S2闭合。由于第一开关S1和第二开关S2处于闭合状态，交流电源AC开始给直流电源60和电压暂降发生装置10供电，电压暂降发生装置 10上电并进入待机状态。此时可通过主控装置40发送电压暂降信号至电压暂降发生装置10，电压暂降发生装置10根据电压暂降信号输出相应的电压暂降，同时主控装置40记录电压暂降发生装置10的输出电压和输出电流以及待测设备 50的工作状态，并与标准电压实验时获得的参考值进行对比分析，以获得待测设备50的电压暂降敏感度。

可以理解的是，电压暂降实验可重复多次，以测试不同电压暂降下的输出电压、输出电流和工作状态，实现不同电压暂降下的敏感度测试。例如，主控装置40可每隔一段时间发出不同的电压暂降信号至电压暂降发生装置10，同时采集相应的输出电压、输出电流和工作状态，以进行不同电压暂降敏感度测试。

在一个实施例中，参考图6所示，上述的电压暂降实验平台还包括：启动控制装置70，启动控制装置70的信号输入端与主控装置40电连接，启动控制装置70的机械输出端对应待测设备50的启动开关设置，用以根据主控装置40 输出的启动信号控制待测设备50启动。

也就是说，用户可以通过主控装置40输出相应的启动控制信号至启动控制装置70，通过启动控制装置70来实现电压暂降测试过程中待测设备50的启动，从而有效保证测试过程中用户的安全性。

在一个实施例中，参考图7所示，启动控制装置70包括：运动控制单元71、电机驱动单元72、电机73、滑台74和操作杆75，其中，运动控制单元71与主控装置40电连接，用以根据主控装置40输出的启动信号输出脉冲信号；电机驱动单元72与运动控制单元71电连接，用以根据脉冲信号输出驱动信号；电机73与电机驱动单元72电连接，用以根据驱动信号转动；滑台74与电机73 和操作杆75分别机械连接，用以在电机73的带动下控制操作杆75动作，以控制待测设备50启动。

具体地，启动控制装置70可由运动控制单元71、电机驱动单元72、电机 73、滑台74和操作杆75依次连接组成。其中，电机驱动单元72和电机73可通过24V开关电源供电，运动控制单元71还与主控装置40进行通信，以根据主控装置40发来的操作信号输出相应的脉冲信号至电机驱动单元72，电机驱动单元72根据脉冲信号的频率输出相应的电机驱动信号至电机73，以驱动电机73旋转一定的角度，当电机73旋转时，可控制滑台74移动，从而自动操作待测设备50。例如，通过控制滑台74移动以使操作杆75带动待测设备50的启动开关旋转至开启位置，以使待测设备50开启；通过控制滑台74移动以使操作杆75带动待测设备50的启动开关旋转至关闭位置，以使待测设备50关闭，从而可实现对待测设备的快速、准确、可循环地控制，提升了实验的效率和安全性。其中，操作的速度和频率取决于主控装置40所发出的脉冲的频率，且速度可随意调整，具体可根据实际情况设置。

在实际应用中，运动控制单元71可以为型号为HC130-3的运动控制器，电机驱动单元72可以为型号为HC-6560-V4的电机驱动器，电机73可以为型号为 57HC2P76的步进电机，其轴径为8mm，滑台74可以为数控三轴滑台，如三维XYZ 同步带侧立结构滑台，操作杆75可以为机械手，通过这些部件可形成三维机械手，对待测设备50进行启动控制。其中，步进电机可设置在数控三轴滑台的一端，如图8所示，用以控制数控三轴滑台中相应轴向滑台在轨道上的移动。

在进行测试时，可先将信号采集装置20连接在电压暂降发生装置10的输出端，并通过数据线将该信号采集装置20与主控装置40电连接以进行数据通讯，同时将状态采集装置30的探头对准待测设备50的工作指示灯，并通过数据线将该状态采集装置30与主控装置40电连接以进行数据通讯。然后，开始进行标准电压实验，此时控制第一开关S1和第二开关S2保持断开状态，并控制第三开关S3闭合，交流电源AC给待测设备50供电，同时通过主控装置40 输出启动控制信号至启动控制装置70(如三维机械手)以启动待测设备50，此时可检测待测设备50在正常供电状态下是否可以正常工作，如果不可以，则更换待测设备50；如果可以，则通过主控装置40记录交流电源AC的输出电压和输出电流以及待测设备50的工作状态，以作为电压暂降时的参考值。

接着，开始进行电压暂降实验，此时控制第三开关S3断开，并控制第一开关S1和第二开关S2闭合，交流电源AC给直流电源60和电压暂降发生装置10 供电，电压暂降发生装置10上电工作，并输出稳定的交流电至待测设备50。此时可通过主控装置40输出启动控制信号至启动控制装置70以启动待测设备50，然后，主控装置40发送电压暂降信号至电压暂降发生装置10，电压暂降发生装置10根据电压暂降信号输出相应的电压暂降，同时主控装置40记录电压暂降发生装置10的输出电压和输出电流以及待测设备50的工作状态，并与标准电压实验时获得的参考值进行对比分析，以获得待测设备50的电压暂降敏感度。

上述电压暂降实验平台，通过电压暂降发生装置可生成任意初始相位、任意暂降深度、任意暂降持续时间的单次电压暂降或者连续电压暂降给待测设备，并通过信号采集装置采集电压暂降的电压波形和电流波形，以及通过启动控制装置对待测设备进行自动操作，并通过状态采集装置识别待测设备的工作状态，以及通过主控装置实现各装置的有机整合与协调控制，从而可实现电压暂降的自动循环实验、自动操作、自动记录与分析数据。并且，在试验过程中，用户通过操作主控装置基本可完成电压暂降试验，提高了试验的便利性，有效减少了人力成本和物力成本，同时提高了试验过程中用户和设备的安全性，且整个实验平台具有成本低和运行效率高的特点，适用于多种类型电压敏感待测设备如变频器的电压暂降测试，具有十分重要的意义。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电压暂降实验平台，其特征在于，包括：

电压暂降发生装置，所述电压暂降发生装置的输出端与待测设备电连接，用以根据电压暂降信号输出相应的电压暂降至所述待测设备；

信号采集装置，所述信号采集装置设置在所述电压暂降发生装置的输出端，用以采集所述电压暂降发生装置的输出电压和输出电流；

状态采集装置，所述状态采集装置对应所述待测设备设置，用以采集所述待测设备的工作状态；

主控装置，所述主控装置与所述电压暂降发生装置、所述信号采集装置和所述状态采集装置分别电连接，用以输出所述电压暂降信号至所述电压暂降发生装置，并根据所述电压暂降发生装置的输出电压和输出电流以及所述待测设备的工作状态对所述待测设备的电压暂降敏感性进行分析。

2.根据权利要求1所述的平台，其特征在于，所述待测设备为待测变频器。

3.根据权利要求1所述的平台，其特征在于，所述电压暂降发生装置包括：

直流电容，所述直流电容电连接在直流电源的输出端之间；

逆变电路，所述逆变电路的输入端与所述直流电容电连接，所述逆变电路的控制端与所述主控装置电连接，用以根据所述电压暂降信号将所述直流电源输出的直流电转换为所述电压暂降；

滤波电路，所述滤波电路的输入端与所述逆变电路的输出端电连接，所述滤波电路的输出端与所述待测设备电连接，用以对所述电压暂降进行滤波处理，并将滤波处理后的电压暂降传输至所述待测设备。

4.根据权利要求1所述的平台，其特征在于，所述信号采集装置包括电压信号采集单元和电流信号采集单元，其中，所述电压信号采集单元包括：电压采集调理电路和电压数据采集电路，所述电压采集调理电路用以采集所述电压暂降发生装置的输出电压并输出第一模拟信号，所述电压数据采集电路用以将所述第一模拟信号转换为第一数字信号输出至所述主控装置；

所述电流信号采集单元包括：电流采集调理电路和电流数据采集电路，所述电流采集调理电路用以采集所述电压暂降发生装置的输出电流并输出第二模拟信号，所述电流数据采集电路用以将所述第二模拟信号转换为第二数字信号输出至所述主控装置。

5.根据权利要求4所述的平台，其特征在于，所述电压采集调理电路包括：

电压互感器，所述电压互感器设置在所述电压暂降发生装置的输出端，用以采集所述电压暂降发生装置的输出电压并输出所述第一模拟信号；

第一隔离电路，所述第一隔离电路与所述电压互感器电连接，用以跟随所述第一模拟信号并对所述第一模拟信号进行隔离；

第一稳压电路，所述第一稳压电路与所述第一隔离电路电连接，用以将所述第一模拟信号稳定在第一预设模拟信号范围之间。

6.根据权利要求4所述的平台，其特征在于，所述电流采集调理电路包括：

电流互感器，所述电流互感器设置在所述电压暂降发生装置的输出端，用以采集所述电压暂降发生装置的输出电流并输出所述第二模拟信号；

第二隔离电路，所述第二隔离电路与所述电流互感器电连接，用以跟随所述第二模拟信号并对所述第二模拟信号进行隔离；

第二稳压电路，所述第二稳压电路与所述第二隔离电路电连接，用以将所述第二模拟信号稳定在第二预设模拟信号范围之间。

7.根据权利要求3所述的平台，其特征在于，所述直流电源包括：整流电路，所述整流电路与交流电源和所述电压暂降发生装置分别电连接，用以将所述交流电源输出的交流电转换为所述直流电。

8.根据权利要求7所述的平台，其特征在于，所述的平台还包括：

第一开关，所述第一开关设置在所述直流电源与所述电压暂降发生装置之间，用以控制所述直流电源与所述电压暂降发生装置的导通与断开；

第二开关，所述第二开关设置在所述电压暂降发生装置与所述待测设备之间，用以控制所述电压暂降发生装置与所述待测设备的导通与断开；

第三开关，所述第三开关设置在所述交流电源与所述待测设备之间，用以控制所述交流电源与所述待测设备之间的导通与断开。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的平台，其特征在于，所述的平台还包括：启动控制装置，所述启动控制装置的信号输入端与所述主控装置电连接，所述启动控制装置的机械输出端对应所述待测设备的启动开关设置，用以根据所述主控装置输出的启动信号控制所述待测设备启动。

10.根据权利要求9所述的平台，其特征在于，所述启动控制装置包括：

运动控制单元，所述运动控制单元与所述主控装置电连接，用以根据所述主控装置输出的启动信号输出脉冲信号；

电机驱动单元，所述电机驱动单元与所述运动控制单元电连接，用以根据所述脉冲信号输出驱动信号；

电机，所述电机与所述电机驱动单元电连接，用以根据所述驱动信号转动；

滑台，所述滑台与所述电机和操作杆分别机械连接，用以在所述电机的带动下控制所述操作杆动作，以控制所述待测设备启动。

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