CN110488115B - 基于对称桥臂结构的级联型变流器子模块单相测试电路 - Google Patents

基于对称桥臂结构的级联型变流器子模块单相测试电路 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于对称桥臂结构的级联型变流器子模块单相测试电路，包括：电流发生器和两组结构相同的测试桥臂，所述电流发生器向所述测试桥臂提供测试电流；两组测试桥臂包含若干串联连接的被测子模块，且两组测试桥臂呈反向串联连接结构。本发明可以实现级联型变流器多个子模块在整流、逆变运行模式下的工况模拟，并且能够实现对多个子模块的同时测试，测试效率大大提升。此外，测试桥臂间反向串接的结构能够抵消电容电压中的直流分量，降低电流发生器的供电要求。

Description

基于对称桥臂结构的级联型变流器子模块单相测试电路
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，具体地，涉及基于对称桥臂结构的级联型变流器子模块单相测试电路。
背景技术
级联型变流器由子模块级联构成，其自身结构使得其便于拓展，尤其在高电压、大容量的运行场景下具备良好前景。由于子模块的运行特性与变流器密切相关，为了确保变流器的长期可靠运行，对子模块在实际工况中的运行特性进行测试具有重要的意义。
然而现有的测试平台测试工况较为单一，由于测试直流电压的限制，无法实现对多个子模块的同时测试。因此，需要一种简单、可靠的测试电路用来准确模拟被测子模块在实际系统中的运行工况，并实现多个子模块在多种工况下的同时测试并降低对测试供电的要求，以提高测试效率。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于对称桥臂结构的级联型变流器子模块单相测试电路。
根据本发明提供的一种基于对称桥臂结构的级联型变流器子模块单相测试电路，包括：电流发生器和两个结构相同的测试桥臂，所述电流发生器向所述测试桥臂提供测试电流；两个测试桥臂包含串联连接的被测子模块，且测试桥臂之间呈反向串联连接结构；当所述测试桥臂接收到所述电流发生器发送的测试电流时，所述测试桥臂测试所述被测子模块的电压信号，或者测试所述被测子模块的电压信号和电流信号。
可选地，所述电流发生器包括：单相变流器和滤波器；所述单相变流器的第一端与所述滤波器的输入端连接，所述滤波器输出端与串联的第二测试桥臂的输入端相连，所述单相变流器的第二端与串联的第一测试桥臂的输入端相连，且所述第一测试桥臂的输出端与所述第二测试桥臂的输出端连接。
可选地，所述被测子模块包括：桥式变流器和电容器，所述桥式变流器和所述电容器并联。
可选地，所述被测子模块中的桥式变流器包括以下任一：
半桥型变流器；
全桥型变流器。
可选地，所述第一测试桥臂与第二测试桥臂中的被测子模块用于分别模拟级联型变流器整流或逆变的运行工况。
可选地，所述电流发生器中的所述滤波器采用以下任一类型：
L型滤波器、LC型滤波器、LCL型滤波器。
可选地，所述测试桥臂中被测子模块对应实际级联型变流器中的子模块，所述电流发生器生成电流对应所述测试桥臂中被测子模块在实际级联型变流器中所在桥臂的电流；所述测试电流包括：各相的上、下桥臂电流。
可选地，所述测试桥臂及其内部被测子模块在不改变电气连接关系的前提下，在测试电路中能够按照任意顺序进行排列。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明提供的基于对称桥臂结构的级联型变流器子模块单相测试电路，其每一个测试桥臂包含多个串联的被测子模块，能够实现对级联型变流器中多个子模块在整流、逆变运行工况的同时模拟，串联型的被测子模块便于拓展，显著提高了测试效率，降低测试成本。
2、本发明提供的基于对称桥臂结构的级联型变流器子模块单相测试电路中，两个测试桥臂包含数量相同的被测子模块，测试桥臂之间反向串接的结构确保了测试桥臂内部被测子模块电容电压中的直流分量相互抵消，显著降低了对测试电路中直流电压的要求。
3、本发明提供的基于对称桥臂结构的级联型变流器子模块单相测试电路，可以通过改变电流发生器的输出电流及被测子模块的数量灵活地配置测试对应的工况条件，提高了实验的灵活性。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的基于对称桥臂结构的级联型变流器子模块单相测试电路的结构示意图；
图2为本发明的基于对称桥臂结构的级联型变流器子模块单相测试电路中电流发生器的第一种拓扑结构示意图；
图3为本发明的基于对称桥臂结构的级联型变流器子模块单相测试电路中电流发生器的第二种拓扑结构示意图；
图4为本发明的基于对称桥臂结构的级联型变流器子模块单相测试电路中测试桥臂的第一种拓扑结构示意图；
图5为本发明的基于对称桥臂结构的级联型变流器子模块单相测试电路中测试桥臂的第二种拓扑结构示意图。
图中：
1-电流发生器；
2-测试桥臂。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本实施例提供了一种对称桥臂结构的级联型变流器子模块测试电路，可模拟的级联变流器包括但不限于半桥、全桥型模块化多电平变流器(Modular MultilevelConverter,MMC)以及级联H桥型变流器(Cascaded H-Bridge Converter,CHB)。
具体地，图1为本发明的基于对称桥臂结构的级联型变流器子模块单相测试电路的结构示意图；如图1所示，可以包括：电流发生器1和两个测试桥臂2，电流发生器1向两个测试桥臂提供测试电流；其中，每个测试桥臂包括N个串联的被测子模块；当测试桥臂接收到电流发生器1发送的测试电流时，测试桥臂测试被测子模块的电压信号，或者测试被测子模块的电压信号和电流信号。
具体地，参见图1，测试桥臂2之间为反向串联连接。其中，电流发生器1用于生成测试电流，实现方式为：主要由单相变流器及其对应的出口滤波器构成；其中，单相变流器及其对应的出口滤波器之间的电路连接关系为：单相变流器输出上端与出口滤波器输入端口相连接。
本实施例中，电流发生器1的输出上端与第二个测试桥臂的输入端相连接，输出下端与第一个测试桥臂的输入端相连接，用于生成流经两个测试桥臂2内部被测子模块的测试电流；两个测试桥臂2的输入端分别电流发生器1相连接用于接收测试电流，并将内部被测子模块的电容电压信号输出至外部；
本实施例，通过电流发生器产生测试电流，并通过两个测试桥臂2实现对实际级联型变流器中多个被测子模块在整流、逆变工况下的同时模拟，显著降低对直流电压的要求，并提高测试效率。
进一步地，上述实施例中，电流发生器1具有至少一组两端的输出端口，输出的电流ia对应实际级联型变流器被测子模块所在桥臂的电流，电流发生器1中的单相变流器可以采用包括但不限于图2、图3在内的任意两电平及多电平电路拓扑结构，出口滤波器可以采用包括但不限于L、LC、LCL型滤波器在内的任意滤波器。
测试桥臂由被测子模块构成，每一个测试桥臂均包括若干串联连接的被测子模块，第一个测试桥臂与第二个测试桥臂反向串联连接。测试桥臂接收电流发生器生成的测试电流，并向外部输出各测试桥臂中被测子模块的电压信号，或，电压信号和电流信号。其中，电流信号是指：被测子模块的出口电流。本实施例中，电流发生器与测试桥臂之间的电路连接关系为：单相变流器输出下端与电流发生器中滤波器输出端口分别对应两个测试桥臂的输入端口。
测试桥臂的电路拓扑结构为：若干串联连接的半桥型或其他形式的变流器及其并联电容器；其中的半桥型或其他形式的变流器及其并联电容共同构成被测子模块。具体地，如图2所示，电路拓扑结构为：半桥型变流器；如图3所示，电路拓扑结构为：全桥型变流器。
本实施例中，每个测试桥臂包括若干串联的被测子模块，两个测试桥臂分别模拟级联型变流器整流或逆变运行等多种工况；两个反向串联连接的测试桥臂内部被测子模块电容电压直流分量方向相反，并且能够相互抵消。
本实施例中，电流发生器包括至少两个电流输出端口，可以采用包括但不限于半桥型、全桥型变流器的拓扑结构；出口滤波器采用L、LC或LCL型滤波器。
上述实施例中，电流发生器输出电流流经两个测试桥臂2，因此测试桥臂2中的被测子模块可以对应实际变流器各相的上、下桥臂子模块，测试桥臂的拓扑结构包括但不限于图4、图5所示的由半桥及全桥子模块组成的拓扑结构。
具体地：如图4所示，电路拓扑结构为：两个反向串联连接的半桥型变流器及其并联电容器。如图5所示，电路拓扑结构为：两个反向串联连接的全桥型变流器及其并联电容器。
本发明上述实施例提出的基于反向串接结构的级联型变流器子模块单相测试电路，可以实现对级联型变流器任意子模块的运行工况模拟，并且实现多个子模块在多种工况下的同时测试，并有效较低测试直流电压要求，节省测试成本并提升测试效率。以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (4)

1.一种基于对称桥臂结构的级联型变流器子模块单相测试电路，其特征在于，包括：电流发生器和两个结构相同的测试桥臂，所述电流发生器向所述测试桥臂提供测试电流；每个测试桥臂包含若干串联连接的被测子模块；两个测试桥臂包含数量相同的被测子模块，测试桥臂之间呈反向串联连接结构；当所述测试桥臂接收到所述电流发生器发送的测试电流时，所述测试桥臂测试所述被测子模块的电压信号，或者测试所述被测子模块的电压信号和电流信号；
所述电流发生器包括：单相变流器和滤波器；所述单相变流器的第一端与所述滤波器的输入端连接，所述滤波器输出端与串联的第二测试桥臂的输入端相连，所述单相变流器的第二端与串联的第一测试桥臂的输入端相连，且所述第一测试桥臂的输出端与所述第二测试桥臂的输出端连接；所述电流发生器为全桥电路；
所述测试桥臂及其内部被测子模块在不改变电气连接关系的前提下，在测试电路中能够按照任意顺序进行排列；
所述第一测试桥臂与第二测试桥臂中的被测子模块用于分别模拟级联型变流器整流或逆变的运行工况；
所述测试桥臂中被测子模块对应实际级联型变流器中的子模块，所述电流发生器生成的电流对应所述测试桥臂中被测子模块在实际级联型变流器中所在桥臂的电流；所述测试电流包括：所述级联型变流器各相的上、下桥臂电流；
通过电流发生器产生测试电流，并通过两个测试桥臂实现对实际级联型变流器中多个被测子模块在整流、逆变工况下的同时模拟；
两个测试桥臂分别模拟级联型变流器的多种工况；两个反向串联连接的测试桥臂内部被测子模块电容电压直流分量方向相反，并且能够相互抵消。
2.根据权利要求1所述的基于对称桥臂结构的级联型变流器子模块单相测试电路，其特征在于，所述被测子模块包括：桥式开关电路和电容器，所述桥式开关电路和所述电容器并联。
3.根据权利要求1所述的基于对称桥臂结构的级联型变流器子模块单相测试电路，其特征在于，所述被测子模块中的桥式开关电路包括以下任一：
半桥型开关电路；
全桥型开关电路。
4.根据权利要求1所述的基于对称桥臂结构的级联型变流器子模块单相测试电路，其特征在于，所述电流发生器中的所述滤波器采用以下任一类型：
L型滤波器、LC型滤波器、LCL型滤波器。
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