2、新疆天山电力股份有限公司 新疆维吾尔自治区 832200）
摘要：本文提出了所研制的系统采用模块化的设计结构，将不同充电机的功能模块整合在统一的测试系统下，为电力系统中的各类直流电源充电设备提供完善的检测环境，同时也可在该测试平台下模拟各类直流电源充电机的性能和测试平台的构成，为电源系统相关专业人员全面提高电源系统综合分析能力、故障处理能力提供了重要平台。
关键词：直流电源；充电机；特性测试
一、概述：
直流电源综合测试系统能模拟现场的实际工作环境，结合现有的技术标准及规范，对直流系统主试验用的仪器仪表进行测试，实现对直流系统核心装置充电机特性和主要仪器仪表的整体性能评估，解决直流系统主要设备及测试仪器仪表的入网检测问题。同时解决目前国内直流系统、测试仪器仪表等设备的检测标准和规范滞后或空白的问题，本文提出了所研制的系统采用模块化的设计结构，将不同充电机的功能模块整合在统一的测试系统下，为电力系统中的各类直流电源充电设备提供完善的检测环境，同时也可在该测试平台下模拟各类直流电源充电机的性能和测试平台的构成，为电源系统相关专业人员全面提高电源系统综合分析能力、故障处理能力提供了重要平台。
二、核心部件充电机特性测试模块功能
充电机是直流电源系统主要的元件之一，主要参数是充电机的电压电流的性能，包括了，稳压精度测试、纹波系数测试、充电机效率测试、稳流精度测试，数据存储和对比、曲线实时显示分析、测试数据查看与报表生成功能等内容，实现了测量充电装置的效率，不同状态下的充电装置的稳压精度和纹波系数，纹波系数的测试包括纹波有效值系数和纹波峰峰值系数；测试充电装置的稳流精度；测量充电装置电压整定误差与电流整定误差；各种测式项目数据可进行分类存储；历史数据查看包括曲线回放、测试结果分析、波形分析、测试报表等项目。
三、充电机特性测试模块实现原理
3、1测试系统的主要构成
充电机综合测试模块由三相自动调压模块、纹波高速采样模块及直流可调负载组成，三部分在测试软件的控制下，可完成充电机各项性能指标的测试，充电机综合测试模块组成如图1所示：
图1：测试系统的构成图
图2：调压单元的构成
3.2调压单元的主要构成
为了模拟充电机的真实运行情况，三相自动调压器的调压模块采用工频调压器，三相自动调压器由模拟量采样电路、直流电机驱动电路、大功率变压器线包、触屏控制显示电路、RS485上位机通信电路组成，其组成结构框图2所示：
自动调压模块的调压功能是通过对直流电机控制碳刷的位置来改变线包中输入与输出线包的匝数比来实现的。在该项目中电机驱动IC采用了SGS公司的L298N，通过PWM控制L298N的驱动电压，可以精确的实现对直流减速电机的控制。为了避免电机转动的过程中对CPU控制产生干扰，CPU供电与电机驱动部分采用全隔离电路。为了快速准确的将三相电压调到设定值，在电路中采用了三路独立的电机驱动反馈电路，并采用PWM调压分级调速与比较器协同工作实现分级调速，可快速准确的实现调压目的。调压模块软件控制流程如图3所示：
图3：调压的工作原理图
四、充电机测试的界面
4.1主测试仪调压控制器界面；三相自动调压模块可本机控制输出需要的电压，或通过上位机系统控制输出需要电压。开启电源后进入三相自动调压器显示界面：
图4：调压控制器界面图
点击电压设置按按钮弹出参数设置页面进行输出电压设置，设置完成后，点击开始调压按钮，自动调压器开始调压，调压完成后会显示相应的调压完成信息。开机后，会实时显示输入电压，输出电压，输出电流值。
4.2主测试仪工作原理：为了能准确的测量出充电机的纹波有效值系数和纹波峰峰值系数，在本项目中设计出高速采样电路实现直流系统中的纹波电压采样，通过USB接口上传到上位机进行计算分析，如图5所示。
图5：主测试仪内部原理图
4.3主测试仪测试时的界面：运行稳压精度及纹波系数功能测试时，会自动弹出纹波采样设置及显示界面，操作主界面如图6所示：
图6 主测试界面
4.4名负载调节的原理：为了防止在测试过程中因为负载变化对测量结果造成影响，在该项目中采用纯电阻负载。直流可调负载由电压电流采样电路、IGBT负载驱动电路、直流负载及显示控制电路及RS485上位机通信电路组成，其组成结构框图7所示：
图7 主测试负载调节原理
直流电压采样电路与电流采样电路采用24位高精度ADS1232进行采样，测量精度可达0.1%。做为一个测试平台，电压与电流测量的准确性是非常必要的，高精度、低温漂的采样电阻与高分辨率的的ADC采样电路，确保了直流充电机综合特性测试的准确性。直流可调负载采用了16路IGBT驱动电路驱动16路组合负载来实现充电机电压与电流工作点的调整。直流可调负载中16路IGBT起开关管的作用，通过控制16路IGBT的导通与关断来实现负载组合，可以实现电流控制分辨率达到0.1A。由于负载控制没有采用PWM方式来实现恒流的目的，因此，该电路所提供的负载为纯电阻性负载，能够了最真实的测量出充电机的各项指标。直流可调负载可通过本机或者上位机设置充电机的输入电压及输出电流，并控制进行稳压精度测试、稳流精度测试或停止测试。点击输入电压或输出电流按钮弹出相数字按键对相应参数进行设置，设置完成后点击“稳压”按钮则执行稳压调整操作，点击“稳流”按钮则执行稳流调整操作，点击“停止”按钮则关断所有负载。当前电压显示被测充电机的输出电压，当前电流显示被测充电机的输出电流大小。负载状态显示各通道的通断状态，导通状态显示为红色，断开状态显示为白色。
五、结束语
直流电源充电特性主要包括了三大指标：稳压精度、稳流精度、纹波系数。开展三大指标的测试完全按照电力DL/T724-2000《电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程》第5、6条中，对充电装置的稳压精度、稳流精度、纹波系数、蓄电池容量等技术指标及试验要求进行设计。根据《防止电力生产事故的二十五项重点要求》中相关规定也提出了直流电源充电机要开展相关特性测试，本产品的成功开发有力地解决了充电机现场测试难的问题，有力地保障了充电机安全运行，对提高直流电源的安全保证起到 了积极的意义。
作者简介：陈军、男、1968年9月出生、身份证号：650105196809150755，国网新疆电力公司吐鲁番供电公司、专业从事于电力设备管理、变电运行、调度管理工作。
邓梅新、女、1975年3月出生、身份证号：650104197503221627、新疆天山电力股份有限公司、现专业从事于通信、变电、线路等管理工作。
论文作者:陈军,邓梅
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/10/17
标签：测试论文; 负载论文; 充电机论文; 电压论文; 电路论文; 系统论文; 调压器论文; 《电力设备》2018年第17期论文;