专利名称：脉宽调制脉冲信号的测量系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及工业自动化控制技术领域，尤其涉及一种脉宽调制脉冲信号的测
量系统。
背景技术：
绝缘栅双极型晶体管Gnsulated Gate Bipolar Transistor，简称 IGBT)，是由双极型三极管和绝缘栅型场效应管组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件。IGBT 综合了上述两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低，被广泛应用于大功率如兆瓦级变流器或逆变器(本实用新型表示为变流器/逆变器)输出脉宽调制(Pulse Width Modulation，简称PWM)脉冲信号的控制领域。在实际工业控制过程中，如果与大功率变流器/逆变器的PWM脉冲信号输出端子连接的IGBT模块不能正常工作，其原因很可能是由于大功率变流器/逆变器输出的PWM脉冲信号不符合预定要求。为了核实故障原因，现有技术通常采用离线PWM脉冲信号的测量技术，单独测试大功率变流器/逆变器的输出脉冲。离线PWM脉冲信号的测量技术是需要停止的工业控制系统的运行，如断开大功率变流器/逆变器与IGBT模块等设备的连接，然后控制变流器/ 逆变器单独输出PWM脉冲信号，根据PWM脉冲信号的测量结果确定故障原因。但是，由于大功率变流器/逆变器正常工作时自身产生的电磁干扰和外界电磁干扰较多，因此，某些导致变流器/逆变器输出脉冲发生变化的故障原因，可能只有在大功率变流器/逆变器正常运行的过程中才会出现，这可能导致离线PWM脉冲的测量技术不能有效判断真正的故障原因。为了找到故障的真正原因并降低调试的时间，现有技术还可采用在线PWM脉冲信号的测量技术，测试大功率变流器/逆变器的输出脉冲，即在大功率变流器/逆变器正常运行的过程中，采用示波器直接测量大功率变流器/逆变器的输出脉冲。但是，由于大功率变流器/逆变器正常工作时自身会产生很大的电磁干扰，再加上外界的电磁干扰，因此在示波器在线测量大功率变流器/逆变器的输出脉冲的过程中，大功率变流器/逆变器会因为增加连接的示波器而引入电磁干扰，这样会可能损坏与大功率变流器/逆变器连接的 IGBT模块；如果输入到IGBT模块的瞬间电磁干扰较厉害，有可能导致IGBT模块短路，使得通过IGBT模块的电流瞬间剧烈增加，该情形则可能引发IGBT模块爆炸等安全事故。

实用新型内容本实用新型提供一种脉宽调制脉冲信号的测量系统，可实现示波器对变流器/逆变器输出的PWM脉冲信号的在线测量，并降低外界电磁干扰信号对测量系统传输信号的影响。本实用新型提供一种脉宽调制脉冲信号的测量系统，包括变流器/逆变器、IGBT模块和示波器；[0009]所述变流器/逆变器的PWM脉冲信号输出端，经第一屏蔽线与所述IGBT模块的输入端连接；与所述IGBT模块的输入端连接的所述PWM脉冲信号输出端，还与第二屏蔽线的一端连接；所述第二屏蔽线从里至外依次为导线线芯、绝缘层和屏蔽层；所述第二屏蔽线的另一端裸露所述第二屏蔽线的导线线芯；裸露的所述第二屏蔽线的导线线芯与所述示波器的示波器探头连接，且裸露的所述第二屏蔽线的导线线芯与所述示波器的示波器探头的连接处依次包裹有绝缘膜和屏蔽膜；所述屏蔽膜通过导线接地。在上述技术方案的基础上，可选的，所述变流器/逆变器为额定功率级别大于或等于兆瓦级的变流器/逆变器；和/或，所述示波器为隔离示波器。可选的，所述示波器探头包括探头电缆、与所述探头电缆一端分别连接的两个探头夹子、以及与所述探头电缆另一端连接的示波器连接头；与所述IGBT模块的输入端连接的所述PWM脉冲信号输出端包括两个PWM脉冲信号输出端子；所述两个PWM脉冲信号输出端子，各自经不同的所述第一屏蔽线与所述IGBT模块的输入端连接；且所述两个PWM脉冲信号输出端子，还各自与不同的所述第二屏蔽线的一端连接；所述两个PWM脉冲信号输出端子各自连接的所述第二屏蔽线裸露的导线线芯，与所述示波器探头的两个所述探头夹子对应连接，且每个导线线芯与探头夹子的连接处均依次包裹有所述绝缘膜和所述屏蔽膜。可选的，为了降低外界干扰对测量系统传输电路的影响，可将不同导线线芯与探头夹子的连接处包裹的所述屏蔽膜，通过同一导线接地。可选的，为了降低外界电磁干扰对示波器输入信号的影响，所述探头电缆还套设有磁环。可选的，为了进一步降低外界干扰对测量系统传输电路的影响，将所述屏蔽膜接地的导线的长度为25-35cm ；每条所述第二屏蔽线的长度为6-10cm ；每条所述第二屏蔽线裸露的导线线芯长度为0. 3-lcm ；每个所述屏蔽膜的长度为15-25cm。为了便于取材降低成本，可选的，所述屏蔽膜为锡纸。本实用新型提供的脉宽调制脉冲信号的测量系统，可在变流器/逆变器与IGBT模块组成的工业控制系统正常运行的过程中，在线测量变流器/逆变器的输出脉冲；并且测量系统对变流器/逆变器与示波器探头的连接区域进行了屏蔽处理，即一方面采用第二屏蔽线的一端连接变流器/逆变器与IGBT模块连接的PWM脉冲信号输出端，另一方面将第二屏蔽线的另一端的屏蔽层和绝缘层剥离以裸露出导线线芯，裸露的导线线芯与示波器探头连接，在该连接处依次包裹绝缘膜和屏蔽膜，并通过导线将屏蔽膜接地。由于变流器/逆变器与示波器探头的连接区域，是容易受外界电磁干扰的关键部位，因此经上述屏蔽处理之后，外界电磁干扰信号可经第二屏蔽线的屏蔽层、以及导线线芯与示波器探头连接处包裹的屏蔽膜及时传导到大地，从而降低了外界电磁干扰信号对测量系统传输信号的影响。

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。[0019]图1为本实用新型实施例一提供的PWM脉冲信号的测量系统的结构示意图；图2为本实用新型实施例二提供的PWM脉冲信号的测量系统的结构示意图。附图标记1-变流器/逆变器；2-IGBT模块； 3_示波器；4-第一屏蔽线； 5-示波器探头；6-连接处；7-绝缘膜；8-屏蔽膜；9-导线；10-第二屏蔽线；101-导线线芯；Il-PWM脉冲信号输出端；51-探头电缆； 52-探头夹子；53-示波器连接头；54-磁环；Ill-PWM脉冲信号输出端子。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。实施例一图1为本实用新型实施例一提供的PWM脉冲信号的测量系统的结构示意图。如图 1所示的测量系统包括变流器/逆变器1、IGBT模块2和示波器3。变流器/逆变器1用于输出PWM脉冲信号，其PWM脉冲信号输出端经第一屏蔽线与所述IGBT模块的输入端连接。变流器/逆变器1可为但不限于大功率变流器/逆变器， 如额定功率级别大于或等于兆瓦级的变流器/逆变器。IGBT模块2的输入端与变流器/逆变器1的PWM脉冲信号输出端连接，用于对变流器/逆变器1输出的PWM脉冲信号进行放大。根据工业控制的实际需要，IGBT模块2的输出端可连接不同类型的待控设备。IGBT模块连接在待控设备与变流器/逆变器之间，相当于根据变流器/逆变器输出的PWM脉冲信号，对待控设备进行电气开关控制。示波器3通过示波器探头5，与变流器/逆变器1的、和IGBT模块2连接的PWM脉冲信号输出端11连接，用于测量变流器/逆变器1的该PWM脉冲信号输出端输出的PWM脉冲信号。示波器通常支持单通道或多通道的脉冲信号输入，为了降低支持多通道脉冲输入的示波器中不同通道之间的信号产生的干扰，本实施例示波器可为但不限于隔离示波器。屏蔽线是使用网状编织导线把信号线包裹起来的传输线，从里至外依次为导线线芯、绝缘层和屏蔽层。本实施例提供的各器件的具体连接方式上，变流器/逆变器1的 PWM脉冲信号输出端11，经第一屏蔽线4与IGBT模块2连接，并且该PWM脉冲信号输出端 11还与第二屏蔽线10的一端连接。第二屏蔽线10的另一端裸露该第二屏蔽线10的导线线芯101 ；裸露的第二屏蔽线10的导线线芯101与示波器探头5连接，且该导线线芯101与示波器探头5的连接处6依次包裹有绝缘膜7和屏蔽膜8。屏蔽膜8通过导线9接地。通过上述技术方案的分析可知，本实施例提供的测量系统无需断开变流器/逆变器与IGBT模块的连接，即可在变流器/逆变器与IGBT模块组成的工业控制系统正常运行的过程中，在线测量变流器/逆变器的输出脉冲；并且本实施例提供的PWM脉冲信号的测量系统，对变流器/逆变器与示波器探头的连接区域进行了屏蔽处理，即一方面采用第二屏蔽线的一端连接变流器/逆变器与IGBT模块连接的PWM脉冲信号输出端，另一方面将第二屏蔽线的另一端的屏蔽层和绝缘层剥离以裸露出导线线芯，裸露的导线线芯与示波器探头连接，在该连接处依次包裹绝缘膜和屏蔽膜，并通过导线将屏蔽膜接地。由于变流器/逆变器与示波器探头的连接区域，是容易受外界电磁干扰的关键部位，因此经上述屏蔽处理之后，外界电磁干扰信号可经第二屏蔽线的屏蔽层、以及导线线芯与示波器探头连接处包裹的屏蔽膜及时传导到大地，从而降低了外界电磁干扰信号对测量系统传输信号的影响。本实施例提供的技术方案可应用到大功率变流器/逆变器，如额定功率级别为大于或等于兆瓦级的变流器/逆变器输出的PWM脉冲信号的在线测量中。由于大功率变流器 /逆变器的实际工作环境通常比较恶劣，存在外界电磁干扰较多，采用本实施例提供的技术方案，明显降低了外界电磁干扰信号对测量系统传输信号的影响，因此可有效降低示波器、 IGBT模块等设备在测量过程中损毁的几率，同时还可降低向在线测量过程中向IGBT模块输入较强的瞬间电磁干扰信号的几率，进而提高了测量的安全性。实施例二图2为本实用新型实施例二提供的PWM脉冲信号的测量系统的结构示意图。在上述实施例一提供的技术方案的基础上，本实施例中示波器探头包括探头电缆51、与探头电缆51 —端分别连接的两个探头夹子52、 以及与探头电缆51另一端连接的示波器连接头53。与IGBT模块1的输入端连接的变流器/逆变器1的一路PWM脉冲信号输出端包括两个PWM脉冲信号输出端子111。这两个PWM脉冲信号输出端子111，各自经不同的第一屏蔽线4与IGBT模块2的输入端连接；且不同PWM脉冲信号输出端子111，还各自与不同的第二屏蔽线10的一端连接。这两个PWM脉冲信号输出端子111各自连接的第二屏蔽线10裸露的导线线芯 101，与示波器探头的两个探头夹子52对应连接，且每个导线线芯101与探头夹子52的连接处6均依次包裹有绝缘膜7和屏蔽膜8，每个屏蔽膜8都通过导线9接地。如果不同屏蔽膜8采用不同的导线9接地，则在两根不同的导线9之间可能产生压差；如果本实施例测量系统中的变流器/逆变器为大功率变流器/逆变器，如额定功率级别为大于或等于兆瓦级的变流器/逆变器，则不同导线9之间产生的压差引入电磁干扰就较强。为了消除上述压差，可将不同导线线芯101与探头夹子52的连接处6包裹的各屏蔽膜8，通过同一导线9 接地，从而降低了外界干扰对测量系统传输电路的影响。本实施例测量系统中，示波器探头通过示波器连接头53与示波器3的输入端连接。为了降低外界电磁干扰对示波器输入信号的干扰，可在探头电缆51套设有磁环M。本实施例提供的测量系统可实现上述实施例一相似的技术效果，此外，本实施例提供的测量系统中，可将不同导线线芯与探头夹子的连接处包裹的各屏蔽膜，通过同一导线接地，从而降低了外界干扰对测量系统传输电路的影响；进一步的，可在示波器探头的探头电缆套设磁环，从而降低了外界电磁干扰对示波器输入信号的影响。本实用新型提供的上述各技术方案中，为了进一步降低干扰，将屏蔽膜8接地的导线9的长度不宜很长，在满足应用需求的前提下尽可能缩短导线9的长度；例如导线9的长度为25-35cm，优选为30cm。每条第二屏蔽线10的长度也不宜很长，在满足应用需求的前提下尽可能缩短第二屏蔽线10的长度；例如第二屏蔽线10的长度为6-lOcm，优选为 Scm0每条第二屏蔽线10裸露的导线线芯101长度也不宜很长，在满足应用需求的前提下尽可能缩短导线线芯101的长度；例如导线线芯101的长度为0. 3-lcm。上述屏蔽膜可为但不限于锡纸，每个屏蔽膜的长度可为15-25cm，优选为20cm。 最后应说明的是以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制； 尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解 其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
权利要求1.一种脉宽调制脉冲信号的测量系统，其特征在于，包括变流器/逆变器、IGBT模块和示波器；所述变流器/逆变器的PWM脉冲信号输出端，经第一屏蔽线与所述IGBT模块的输入端连接；与所述IGBT模块的输入端连接的所述PWM脉冲信号输出端，还与第二屏蔽线的一端连接；所述第二屏蔽线从里至外依次为导线线芯、绝缘层和屏蔽层；所述第二屏蔽线的另一端裸露所述第二屏蔽线的导线线芯；裸露的所述第二屏蔽线的导线线芯与所述示波器的示波器探头连接，且裸露的所述第二屏蔽线的导线线芯与所述示波器的示波器探头的连接处依次包裹有绝缘膜和屏蔽膜；所述屏蔽膜通过导线接地。
2.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述变流器/逆变器为额定功率级别大于或等于兆瓦级的变流器/逆变器；和/或，所述示波器为隔离示波器。
3.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述示波器探头包括探头电缆、与所述探头电缆一端分别连接的两个探头夹子、以及与所述探头电缆另一端连接的示波器连接头；与所述IGBT模块的输入端连接的所述PWM脉冲信号输出端包括两个PWM脉冲信号输出端子；所述两个PWM脉冲信号输出端子，各自经不同的所述第一屏蔽线与所述IGBT模块的输入端连接；且所述两个PWM脉冲信号输出端子，还各自与不同的所述第二屏蔽线的一端连接；所述两个PWM脉冲信号输出端子各自连接的所述第二屏蔽线裸露的导线线芯，与所述示波器探头的两个所述探头夹子对应连接，且每个导线线芯与探头夹子的连接处均依次包裹有所述绝缘膜和所述屏蔽膜。
4.根据权利要求3所述的测量系统，其特征在于，不同导线线芯与探头夹子的连接处包裹的所述屏蔽膜，通过同一导线接地。
5.根据权利要求3所述的测量系统，其特征在于，所述探头电缆还套设有磁环。
6.根据权利要求1-5任一所述的测量系统，其特征在于，将所述屏蔽膜接地的导线的长度为25-35cm。
7.根据权利要求1-5任一所述的测量系统，其特征在于，每条所述第二屏蔽线的长度为6_10cmo
8.根据权利要求1-5任一所述的测量系统，其特征在于，每条所述第二屏蔽线裸露的导线线芯长度为0. 3-lcm。
9.根据权利要求1-5任一所述的测量系统，其特征在于，所述屏蔽膜为锡纸。
10.根据权利要求1-5任一所述的测量系统，其特征在于，每个所述屏蔽膜的长度为 15-25cm。
专利摘要本实用新型公开了一种脉宽调制脉冲信号的测量系统，包括变流器/逆变器、IGBT模块和示波器；所述变流器/逆变器的PWM脉冲信号输出端，经第一屏蔽线与所述IGBT模块的输入端连接；与所述IGBT模块的输入端连接的所述PWM脉冲信号输出端，还与第二屏蔽线的一端连接；所述第二屏蔽线的另一端裸露所述第二屏蔽线的导线线芯；裸露的所述第二屏蔽线的导线线芯与所述示波器的示波器探头连接，且所述导线线芯与所述示波器探头的连接处依次包裹有绝缘膜和屏蔽膜；所述屏蔽膜通过导线接地。本实用新型在采用示波器实现变流器/逆变器输出的PWM脉冲信号的在线测量的过程中，降低外界电磁干扰信号对测量系统传输信号的影响。
文档编号G01R29/00GK202285031SQ20112040849
公开日2012年6月27日 申请日期2011年10月24日 优先权日2011年10月24日
发明者丛培城, 张 林, 耿辉 申请人:中国北车股份有限公司大连电力牵引研发中心