CN112557949A - 一种基于电力电子大功率电源的突发短路试验方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种基于电力电子大功率电源的突发短路试验方法，根据回路参数以及对波形的要求算出调波原件的参数，然后根据加入调波原件后的回路参数计算出加载在试品上的电压的瞬时值，再将该波形作为调制信号加载到由于基于电力电子器件的大功率电源中，基于电力电子器件的大功率电源可以实现输出波形的灵活性，为提供输出特殊电压波形带来了可能。通过改变电压输出波形可以模拟在系统中添加了调波原件的效果，省去了硬件调波原件的成本，同时简化了调波过程。

Description

一种基于电力电子大功率电源的突发短路试验方法
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，具体为一种基于电力电子大功率电源的突发短路试验方法。
背景技术
在电气设备以及产品实验领域，某些情况下对电流波形有着特殊的要求，为了获得符合要求的电流波形，需要在试验回路中添加电压电感或者其他元件，比如电流的衰减系数。传统方法是通过调节回路参数来实现该功能，通常需要在回路中添加电感、电阻等原件。
传统电源只能输出正弦波，并且无法整定相位，当回路中电感偏小时会在试验过程中无法满足第一个波峰值和稳态有效值的比值要求，通常称为K值，同样当回路电感偏小而回路电阻偏大时也会造成直流分量衰减过快，而无法满足电流互感器试验时间常数80mS的要求，此时必须在回路中添加调波原件，通常为电感，以达到满足K值和时间常数的要求。
发明内容
针对背景技术中指出的问题，本发明提出一种基于电力电子大功率电源的突发短路试验方法。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种基于电力电子大功率电源的突发短路试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.大功率电源在低电压下，连接上试验产品后，提高大功率电源的试验电压峰值UOM，使得其输出在50％的试验电压UO，起始相位90度的电压波形UO(t)；
S2.在步骤S1中的电压波形UO(t)下，测量短路电流i(t)和功率因素；
S3.根据电压UO(t)、短路电流i(t)、功率因素计算回路参数，得到回路电感Ld和回路电阻R；
S4.将步骤S3中计算出的回路电感Ld和回路电阻R分别与试验产品的被试品电感和被试品电阻进行对比，判断检测结果正确性；
S5.若步骤S4中检测结果正确，根据所需要的K值，确定虚拟调波电感Lx的值；若步骤S4中检测结果正确，停止试验，查询原因；
S6.根据加入虚拟调波电感Lx的回路中确定Ut(t)并获得Ut(t)离散化后的电压/时间序列；
S7.检测回路参数,让大功率电源输出电压波形Ut(t)，并按比例调整大功率电源输出到70％-100％的试验电压。
本发明进一步设置为：步骤S1中，UO(t)是大功率电源在没有虚拟调波电感Lx时输出的电压波形。
本发明进一步设置为：步骤S4中，根据判断回路电感Ld和回路电阻R分别与试验产品的被试品电感和被试品电阻是否保持一致，若保持一致，则结果正确，若保持不一致，则结果不一致。
本发明进一步设置为：步骤S5中，在被试品电感和被试品电阻的基础上，加入虚拟调波电感Lx，计算出短路电流i(t)，在短路电流i(t)为最大峰值iM，再确定所需要的K值，K值为短路电流稳态分量的有效值，根据K值，确定虚拟调波电感Lx的值。
本发明进一步设置为：步骤S6中，根据加入虚拟调波电感Lx的回路中确定Ut(t)。
本发明进一步设置为：步骤S7中，Ut(t)是大功率电源在具有虚拟调波电感Lx时输出的电压波形。
本发明进一步设置为：步骤S6中，根据加入虚拟电阻的回路中确定Ut(t)。
本发明进一步设置为：步骤S6中，根据加入虚拟电容的回路中确定Ut(t)。
综上所述，本发明的有益效果为：本发明所提供的一种基于电力电子大功率电源的突发短路试验方法，根据回路参数以及对波形的要求算出调波原件的参数，然后根据加入调波原件后的回路参数计算出加载在试品上的电压的瞬时值，再将该波形作为调制信号加载到由于基于电力电子器件的大功率电源中，基于电力电子器件的大功率电源可以实现输出波形的灵活性，为提供输出特殊电压波形带来了可能。通过改变电压输出波形可以模拟在系统中添加了调波原件的效果，省去了硬件调波原件的成本，同时简化了调波过程。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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。
图1为本发明的大功率电源检测突发短路试验电路图；
图2为本发明的传统电源检测突发短路试验电路图；
1、大功率电源；2、试验产品；3、传统电源；4、调波元件；5、选相开关。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如下参考图1-2对本发明进行说明：
一种基于电力电子大功率电源的突发短路试验方法，包括以下步骤：
S1.大功率电源在低电压下，连接上试验产品后，提高大功率电源的试验电压峰值UOM，使得其输出在50％的试验电压UO，起始相位90度的电压波形UO(t)，其中UO(t)是大功率电源在没有虚拟调波电感Lx时输出的电压波形。
S2.在步骤S1中的电压波形UO(t)下，测量短路电流i(t)和功率因素；
S3.根据电压UO(t)、短路电流i(t)、功率因素计算回路参数，得到回路电感Ld和回路电阻R；
S4.将步骤S3中计算出的回路电感Ld和回路电阻R分别与试验产品的被试品电感和被试品电阻进行对比，判断检测结果正确性。具体地，根据判断回路电感Ld和回路电阻R分别与试验产品的被试品电感和被试品电阻是否保持一致，若保持一致，则结果正确，若保持不一致，则结果不一致。
S5.若步骤S4中检测结果正确，根据所需要的K值，确定虚拟调波电感Lx的值；若步骤S4中检测结果正确，停止试验，查询原因。在被试品电感和被试品电阻的基础上，加入虚拟调波电感Lx，计算出短路电流i(t)，在短路电流i(t)为最大峰值iM，再确定所需要的K值，K值为短路电流稳态分量的有效值，根据K值，确定虚拟调波电感Lx的值。
S6.根据加入虚拟调波电感Lx的回路中确定Ut(t)并获得Ut(t)离散化后的电压/时间序列；
S7.检测回路参数,让大功率电源输出电压波形Ut(t)，并按比例调整大功率电源输出到70％-100％的试验电压，其中Ut(t)是大功率电源在具有虚拟调波电感Lx时输出的电压波形。
在具体的计算过程中：
如图2所示，大功率电源1在没有虚拟调波电感Lx时输出的电压波形UO(t)的情况下，UO(t)＝UOM sin(ωt+φ0)，通过电压UO(t)、短路电流i(t)、功率因素，得到回路电感Ld和回路电阻R，其中回路电感Ld和回路电阻R分别就是试验产品2的被试品电感和被试品电阻。
即Ld为被试品电感，R为被试品电阻。
大功率电源在具有虚拟调波电感Lx时，等同于如图1所示的传统电源3添加电感、电阻等调波元件4。
L＝Lx+Ld
则：
Figure BDA0002809361630000051
由此得：
LP+Rd＝0
Figure BDA0002809361630000052
方程(1)的解：i＝i1+i2；其中i1为直流分量，
且
Figure BDA0002809361630000053
i2为i的强迫分量,在图1中的电路中,它应为该电路的稳态电流。
Figure BDA0002809361630000054
式中：
Figure BDA0002809361630000055
Figure BDA0002809361630000061
为合闸的相位角，一般情况下
Figure BDA0002809361630000062
于是短路电流i(t)为：
Figure BDA0002809361630000063
i(0)＝0；
所以，
Figure BDA0002809361630000064
改原式ωL>>Rd,
Figure BDA0002809361630000065
此时：
Figure BDA0002809361630000066
Figure BDA0002809361630000067
于是：
Figure BDA0002809361630000068
Figure BDA0002809361630000069
当
Figure BDA00028093616300000610
时，式(4)变为
Figure BDA00028093616300000611
当式(5)应为短路电流达到最大的状态，当ωt＝π时，
Figure BDA00028093616300000612
为最大一个峰值，
此时：
Figure BDA00028093616300000613
其中，UOM为电源电压的峰值，UO为电源电压的有效值，
Figure BDA00028093616300000614
为短路电流稳态分量的有效值。
Figure BDA00028093616300000615
由式(6)可得，增大L可使K值增大。
因此，可以得出试品入口电压Ut(t)
Figure BDA00028093616300000616
由式(5)得，
Figure BDA0002809361630000071
式(7)中第一项为试品入口电压的稳态分量，第二项为瞬态分量。
在获得Ut(t)之后，只需要将Ut(t)离散化作为调制波送给大功率电源即可。
与上述相同原理下，进一步地，根据加入虚拟电阻的回路中确定Ut(t)。
与上述相同原理下，进一步地，根据加入虚拟电容的回路中确定Ut(t)。
以上所述的仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于电力电子大功率电源的突发短路试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.大功率电源在低电压下，连接上试验产品后，提高大功率电源的试验电压峰值UOM，使得其输出在50％的试验电压UO，起始相位90度的电压波形UO(t)；
S2.在步骤S1中的电压波形UO(t)下，测量短路电流i(t)和功率因素；
S3.根据电压UO(t)、短路电流i(t)、功率因素计算回路参数，得到回路电感Ld和回路电阻R；
S4.将步骤S3中计算出的回路电感Ld和回路电阻R分别与试验产品的被试品电感和被试品电阻进行对比，判断检测结果正确性；
S5.若步骤S4中检测结果正确，根据所需要的K值，确定虚拟调波电感Lx的值；若步骤S4中检测结果正确，停止试验，查询原因；
S6.确定Ut(t)并获得Ut(t)离散化后的电压/时间序列；
S7.检测回路参数,让大功率电源输出电压波形Ut(t)，并按比例调整大功率电源输出到70％-100％的试验电压。
2.根据权利要求1所述的一种基于电力电子大功率电源的突发短路试验方法，其特征在于：步骤S1中，UO(t)是大功率电源在没有虚拟调波电感Lx时输出的电压波形。
3.根据权利要求1所述的一种基于电力电子大功率电源的突发短路试验方法，其特征在于：步骤S4中，根据判断回路电感Ld和回路电阻R分别与试验产品的被试品电感和被试品电阻是否保持一致，若保持一致，则结果正确，若保持不一致，则结果不一致。
4.根据权利要求1所述的一种基于电力电子大功率电源的突发短路试验方法，其特征在于：步骤S5中，在被试品电感和被试品电阻的基础上，加入虚拟调波电感Lx，计算出短路电流i(t)，在短路电流i(t)为最大峰值iM，再确定所需要的K值，K值为短路电流稳态分量的有效值，根据K值，确定虚拟调波电感Lx的值。
5.根据权利要求1所述的一种基于电力电子大功率电源的突发短路试验方法，其特征在于：步骤S6中，根据加入虚拟调波电感Lx的回路中确定Ut(t)。
6.根据权利要求5所述的一种基于电力电子大功率电源的突发短路试验方法，其特征在于：步骤S7中，Ut(t)是大功率电源在具有虚拟调波电感Lx时输出的电压波形。
7.根据权利要求1所述的一种基于电力电子大功率电源的突发短路试验方法，其特征在于：步骤S6中，根据加入虚拟电阻的回路中确定Ut(t)。
8.根据权利要求1所述的一种基于电力电子大功率电源的突发短路试验方法，其特征在于：步骤S6中，根据加入虚拟电容的回路中确定Ut(t)。
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