CN106483411A - 一种模拟级联功率单元之间相互干扰的功率单元测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模拟级联功率单元之间相互干扰的功率单元测试方法：(1)将4个待测功率单元分成两组，每组功率单元按照其在功率柜中摆放方式进行布置；(2)将测试电路通过两个升压变压器对级联功率单元之间的压差进行模拟；(3)将一组功率单元采用开环控制，其中为了降低输出电压中的高频谐波采用载波移相调制策略；(4)将一组功率单元采用由直流电压闭环和交流电流闭环构成的双闭环控制实现额定电压下无功电流在两组功率单元之间的流动，同样采用载波移相调制策略降低输出电压中的高频谐波。本发明的方法不仅可以在额定直流电压和额定交流电流下对功率单元进行测试，并且可以模拟装置整机运行时级联功率单元之间的相互干扰，从而可以更加全面的对功率单元进行测试。

Description

一种模拟级联功率单元之间相互干扰的功率单元测试方法

技术领域：

本发明属于电力电子领域，涉及一种功率单元测试方法，相比现有方法可以模拟级联功率单元之间相互干扰，适用于高压静止无功补偿装置功率单元的测试。

背景技术：

高压静止无功补偿装置采用功率单元级联拓扑，其三相桥臂由一定数量的功率单元级联组成。装置整机测试前一般需要对功率单元进行额定直流电压和额定交流电流下测试，现有测试方案主要针对功率单元自身的运行控制、故障保护、电磁兼容以及连接安装进行。

专利CN201120230665通过开环控制实现额定直流电压下无功电流在两个功率单元之间的流动，从而对功率单元在额定工况下进行测试。专利CN201210364459提出通过直流电压闭环和交流电流闭环构成的双闭环控制系统实现功率单元额定工况下的测试。以上测试方案不能对装置整机运行时级联功率单元之间相互干扰进行模拟，对功率单元测试不够全面，因此不能保证装置整机测试时功率单元运行的可靠性和稳定性。

装置整机运行过程中功率单元之间存在较大的压差(最高可达2倍的功率单元直流电压值)，并且功率单元之间也存在一定的电磁干扰，采用以上方案对功率单元自身进行测试不能保证装置整机运行时功率单元的可靠性和稳定性，因此需要对装置整机运行时功率单元之间相互干扰进行更加准确的模拟。

发明内容：

本发明提出一种模拟级联功率单元之间相互干扰的功率单元测试方法，通过对级联功率单元之间压差以及电磁干扰更加准确的模拟，对功率单元进行更加全面测试。

本发明涉及一种功率单元的测试方法，与现有功率单元测试方法相比不仅可以在额定直流电压和额定交流电流下对功率单元进行测试，并且可以模拟装置整机运行时级联功率单元之间的相互干扰，从而可以更加全面的对功率单元进行测试。

本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：

一种模拟级联功率单元之间相互干扰的功率单元测试方法：

(1)将4个待测功率单元分成两组，每组功率单元按照其在功率柜中摆放方式进行布置，而摆放方式中功率单元之间的距离是影响功率单元之间相互干扰的关键因素；

(2)将测试电路通过两个升压变压器对级联功率单元之间的压差进行模拟，从而对功率单元进行更加全面的测试；

(3)将一组功率单元采用开环控制，其中为了降低输出电压中的高频谐波采用载波移相调制策略；

(4)将一组功率单元采用由直流电压闭环和交流电流闭环构成的双闭环控制实现额定电压下无功电流在两组功率单元之间的流动，同样采用载波移相调制策略降低输出电压中的高频谐波。

所述功率单元测试电路由断路器QF、升压变压器T1、升压变压器T2、二极管整流桥DBR1、二极管整流桥DBR2、电抗器L以及4个待测功率单元M1、待测功率单元M2、待测功率单元M3和待测功率单元M4组成；

(1)功率单元M1和功率单元M2作为一组按照功率单元在功率柜中摆放进行布置，功率单元M3和功率单元M4同样按照功率单元在功率柜中摆放进行布置；

(2)测试电路中器件连接如下：

1)升压变压器T1和升压变压器T2分别通过断路器QF连接于交流220V电网，通过升压变压器交流电压由220V升压至660V；

2)分别通过两组二极管整流桥DBR1和二极管整流桥DBR2将交流电压整流成直流电压；

3)二极管整流桥输出分别连接至功率单元M1和功率单元M2；

4)功率单元M1的交流正输出与功率单元M3的交流正输出通过电抗器L相连；

5)功率单元M1的交流负输出与功率单元M2的交流正输出相连；

6)功率单元M2的交流负输出与功率单元M4的交流负输出相连；

7)功率单元M3的交流负输出与功率单元M4的交流正输出相连。

功率单元M1和功率单元M2采用开环控制、功率单元M3和功率单元M4采用直流电压闭环和交流电流闭环组成的双闭环控制。

1)频率50Hz且幅值在0-2π之间线性变化的角度参考The_Ref的余弦值与交流电压幅值Vac_Amp相乘得到M1和M2的输出电压参考Vac_Ref；

2)M1直流电压测量值Vdc_M1和M2直流电压测量值Vdc_M2相加得到总电压Vdc_M1M2；

3)Vac_Ref与Vdc_M1M2相除得到功率单元M1和M2的调制信号MV_M1M2；

4)根据MV_M1M2通过载波移相调制策略得到功率单元M1和M2的PWM驱动信号；

5)M3直流电压测量值Vdc_M3和M4直流电压测量值Vdc_M4相加得到总电压Vdc_M3M4；

6)直流电压闭环采用PI控制器，以直流电压参考Vdc_Ref作为电压环的参考值，以Vdc_M3M4作为反馈值；

7)直流电压环输出与The_Ref的余弦值相乘得到电流指令中的有功分量，而无功电流直流与The_Ref的正弦值相乘得到电流指令中的无功分量，有功分量和无功分量相加得到交流电流指令Iac_Ref；

8)交流电流环采用P控制器，以交流电流指令Iax_Ref作为电流环的参考值，以交流电流采样值Iac_Fdb作为反馈值；

9)为了保证电流的跟踪将MV_M1M2作为前馈量与交流电流环的输出相加得到功率单元M3和M4的调制信号MV_M3M4；

10)根据MV_M3M4通过载波移相调制策略得到功率单元M3和M4的PWM驱动信号。

本发明的有益效果在于：本发明的测试方法可以模拟级联功率单元之间相互干扰的情况下对功率单元在额定直流电压和额定交流电流下进行测试，从而更加全面的对功率单元的功能进行验证，从而保证装置整机运行时的稳定性和可靠性。此外通过本测试可以获得不同摆放方式对功率单元之间相互干扰的影响，从而为功率柜结构设计提供参考。

附图说明：

图1功率单元在功率柜中的摆放图；

图2功率单元测试电路的主电路拓扑图；

图3功率单元测试电路所采用的控制策略图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1、2，功率单元测试电路主要由断路器QF、升压变压器T1和T2、二极管整流桥DBR1和DBR2、电抗器L以及4个待测功率单元(M1、M2、M3、M4)组成。

(3)功率单元M1和M2作为一组按照功率单元在功率柜中摆放进行布置，功率单元M3和M4同样按照功率单元在功率柜中摆放进行布置。

(4)测试电路中器件连接如下所示：

8)升压变压器T1和T2分别通过断路器QF连接于交流220V电网，通过升压变压器交流电压由220V升压至660V；

9)分别通过两组二极管整流桥DBR1和DBR2将交流电压整流成直流电压；

10)二极管整流桥输出分别连接至功率单元M1和M2

11)M1的交流正输出与M3的交流正输出通过电抗器L相连；

12)M1的交流负输出与M2的交流正输出相连；

13)M2的交流负输出与M4的交流负输出相连；

14)M3的交流负输出与M4的交流正输出相连。

(5)本发明控制系统框图如下所示，其中M1和M2采用开环控制、M3和M4采用直流电压闭环和交流电流闭环组成的双闭环控制。

11)频率50Hz且幅值在0～2π之间线性变化的角度参考The_Ref的余弦值与交流电压幅值Vac_Amp相乘得到M1和M2的输出电压参考Vac_Ref；

12)M1直流电压测量值Vdc_M1和M2直流电压测量值Vdc_M2相加得到总电压Vdc_M1M2；

13)Vac_Ref与Vdc_M1M2相除得到功率单元M1和M2的调制信号MV_M1M2；

14)根据MV_M1M2通过载波移相调制策略得到功率单元M1和M2的PWM驱动信号；

15)M3直流电压测量值Vdc_M3和M4直流电压测量值Vdc_M4相加得到总电压Vdc_M3M4；

16)直流电压闭环采用PI控制器，以直流电压参考Vdc_Ref作为电压环的参考值，以Vdc_M3M4作为反馈值；

17)直流电压环输出与The_Ref的余弦值相乘得到电流指令中的有功分量，而无功电流直流与The_Ref的正弦值相乘得到电流指令中的无功分量，有功分量和无功分量相加得到交流电流指令Iac_Ref；

18)交流电流环采用P控制器，以交流电流指令Iax_Ref作为电流环的参考值，以交流电流采样值Iac_Fdb作为反馈值；

19)为了保证电流的跟踪将MV_M1M2作为前馈量与交流电流环的输出相加得到功率单元M3和M4的调制信号MV_M3M4；

20)根据MV_M3M4通过载波移相调制策略得到功率单元M3和M4的PWM驱动信号；

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (4)

1.一种模拟级联功率单元之间相互干扰的功率单元测试方法，其特征在于：

(1)将4个待测功率单元分成两组，每组功率单元按照其在功率柜中摆放方式进行布置，而摆放方式中功率单元之间的距离是影响功率单元之间相互干扰的关键因素；

(2)将测试电路通过两个升压变压器对级联功率单元之间的压差进行模拟，从而对功率单元进行更加全面的测试；

(3)将一组功率单元采用开环控制，其中为了降低输出电压中的高频谐波采用载波移相调制策略；

(4)将一组功率单元采用由直流电压闭环和交流电流闭环构成的双闭环控制实现额定电压下无功电流在两组功率单元之间的流动，同样采用载波移相调制策略降低输出电压中的高频谐波。

2.如权利要求1所述的功率单元测试方法，其特征在于：所述功率单元测试电路由断路器QF、升压变压器T1、升压变压器T2、二极管整流桥DBR1、二极管整流桥DBR2、电抗器L以及4个待测功率单元M1、待测功率单元M2、待测功率单元M3和待测功率单元M4组成；

(1)功率单元M1和功率单元M2作为一组按照功率单元在功率柜中摆放进行布置，功率单元M3和功率单元M4同样按照功率单元在功率柜中摆放进行布置；

(2)测试电路中器件连接如下：

1)升压变压器T1和升压变压器T2分别通过断路器QF连接于交流220V电网，通过升压变压器交流电压由220V升压至660V；

2)分别通过两组二极管整流桥DBR1和二极管整流桥DBR2将交流电压整流成直流电压；

3)二极管整流桥输出分别连接至功率单元M1和功率单元M2；

4)功率单元M1的交流正输出与功率单元M3的交流正输出通过电抗器L相连；

5)功率单元M1的交流负输出与功率单元M2的交流正输出相连；

6)功率单元M2的交流负输出与功率单元M4的交流负输出相连；

7)功率单元M3的交流负输出与功率单元M4的交流正输出相连。

3.如权利要求1所述的功率单元测试方法，其特征在于：功率单元M1和功率单元M2采用开环控制、功率单元M3和功率单元M4采用直流电压闭环和交流电流闭环组成的双闭环控制。

4.如权利要求3所述的功率单元测试方法，其特征在于：

1)频率50Hz且幅值在0-2π之间线性变化的角度参考The_Ref的余弦值与交流电压幅值Vac_Amp相乘得到M1和M2的输出电压参考Vac_Ref；

2)M1直流电压测量值Vdc_M1和M2直流电压测量值Vdc_M2相加得到总电压Vdc_M1M2；

3)Vac_Ref与Vdc_M1M2相除得到功率单元M1和M2的调制信号MV_M1M2；

4)根据MV_M1M2通过载波移相调制策略得到功率单元M1和M2的PWM驱动信号；

5)M3直流电压测量值Vdc_M3和M4直流电压测量值Vdc_M4相加得到总电压Vdc_M3M4；

6)直流电压闭环采用PI控制器，以直流电压参考Vdc_Ref作为电压环的参考值，以Vdc_M3M4作为反馈值；

7)直流电压环输出与The_Ref的余弦值相乘得到电流指令中的有功分量，而无功电流直流与The_Ref的正弦值相乘得到电流指令中的无功分量，有功分量和无功分量相加得到交流电流指令Iac_Ref；

8)交流电流环采用P控制器，以交流电流指令Iax_Ref作为电流环的参考值，以交流电流采样值Iac_Fdb作为反馈值；

9)为了保证电流的跟踪将MV_M1M2作为前馈量与交流电流环的输出相加得到功率单元M3和M4的调制信号MV_M3M4；

10)根据MV_M3M4通过载波移相调制策略得到功率单元M3和M4的PWM驱动信号。