CN112840549B - 逆变器装置的测试装置 - Google Patents

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Abstract

逆变器装置的测试装置具备：电源设备，包括将从交流电源接受到的交流电力变换为直流电力的交直流变换电路和对交直流变换电路进行控制的控制部；以及滤波器电路，夹在要测试的被测试设备逆变器装置与电源设备之间，由电抗器及电容器构成，用来将电源设备输出的直流电力向被测试设备逆变器装置供给。控制部被构建为，当发出用来开始瞬时电压异常测试的测试开始信号时，实施交直流变换电路的输出调整，该瞬时电压异常测试是在被测试设备逆变器装置及电源设备的运转中使交流电源的电源电压的大小向作为增加或减小的某一方的规定方向变化的测试。

Description

逆变器装置的测试装置
技术领域
本发明涉及逆变器(inverter)装置的测试装置。
背景技术
以往，例如如在国际公开第2015/132960号中记载那样，已知有用来对逆变器装置进行测试的测试装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2015/132960号
发明内容
发明要解决的课题
在逆变器装置的测试项目之一中，有瞬时电压异常测试。瞬时电压异常测试更具体地讲，是在并网系统中，对于即使发生电力系统的“瞬时电压变化”逆变器装置也不从电力系统解列而继续运转的功能进行测试。
有时逆变器装置的测试装置具有电力回流型的系统结构。电力回流型的系统结构是生成直流电源的电源设备和测试对象的被测试设备逆变器装置经由电抗器和电容器的滤波器电路以环状连接的结构。在电力回流型的系统结构中，通过保持被测试设备逆变器装置的输出与电源设备的输出的平衡，能够经由电源设备、被测试设备逆变器装置和上述滤波器电路使电力的大部分回流。结果，能够抑制测试时的耗电。
在电力回流型的系统结构中，有时开始上述的瞬时电压异常测试。在此情况下，交流电源的电压瞬时地较大变化，响应于该电压变化，被测试设备逆变器装置也实施输出调整。此时，在瞬时电压异常的影响被反映到电源设备的控制之前有时间差，在电源设备的控制响应中发生延迟。存在起因于电源设备的控制响应的延迟，电力回流的平衡被破坏的问题。
本发明是为了解决上述那样的问题而做出的，目的是提供一种被改良以能够抑制起因于测试时的响应延迟而控制平衡被破坏的逆变器装置的测试装置。
用来解决课题的手段
有关本发明的逆变器装置的测试装置具备：电源设备，包括将从交流电源接受到的交流电力变换为直流电力的交直流变换电路和对上述交直流变换电路进行控制的控制部；以及滤波器电路，夹在要测试的被测试设备逆变器装置与上述电源设备之间，由电抗器及电容器构成，用来将上述电源设备输出的上述直流电力向上述被测试设备逆变器装置供给；上述控制部被构建为，当发出用来开始瞬时电压异常测试的测试开始信号时，实施上述交直流变换电路的输出调整，该瞬时电压异常测试是在上述被测试设备逆变器装置及上述电源设备的运转中使上述交流电源的电源电压的大小向作为增加或减小的某一方的规定方向变化的测试。
发明效果
根据本发明，如果发出测试开始信号则电源设备的控制部能够与其对应而迅速地执行修正控制，所以能够抑制在测试开始时发生电源设备的响应延迟而控制平衡被破坏的情况。
附图说明
图1是表示有关实施方式的逆变器装置的测试装置的结构图。
图2是用来说明有关实施方式的逆变器装置的测试装置中的电源设备的控制部的结构图。
图3是用来说明有关比较例的测试装置的瞬时电压异常测试的动作的图。
图4是用来说明有关实施方式的逆变器装置的测试装置的瞬时电压异常测试的动作的图。
图5是用来说明有关实施方式的逆变器装置的测试装置的瞬时电压异常测试的动作的曲线图。
图6是表示有关实施方式的变形例的逆变器装置的测试装置的结构图。
图7是用来说明有关实施方式的变形例的逆变器装置的测试装置中的电源设备的控制部的结构图。
具体实施方式
图1是表示有关实施方式的逆变器装置的测试装置1的结构图。测试装置1是用来对被测试设备3进行测试的装置。如图1所示，有关实施方式的测试装置1具备交流电源2、电源设备5、第二变压器6、由直流电抗器7a及直流电容器7b构成的滤波器电路7和指令机构8。
有关实施方式的测试装置1具有电力回流型的系统结构。在具有电力回流型的系统结构的测试装置1中，如以下所述，电源设备5、被测试设备3和滤波器电路7以环状连接。
交流电源2产生三相交流电力。交流电源2经由第二变压器6与电源设备5连接。将交流电源2与第二变压器6的连接点也称作连接点P。
电源设备5包括交直流变换电路5a和电源设备控制部5b。交直流变换电路5a经由第二变压器6从交流电源2接受三相交流电力，将该三相交流电力变换为直流电力。交直流变换电路5a是通过开关元件的开关动作将三相交流电力变换为直流电力的开关变换器电路。这种开关变换器电路是也被称作“PWM(脉冲宽度调制)开关变换器”的周知的技术，所以其具体的说明省略。电源设备控制部5b生成用来控制交直流变换电路5a的脉冲宽度调制信号SPWM。电源设备控制部5b的内部结构使用图2在后面叙述。
直流电容器7b夹在被测试设备3与电源设备5之间。直流电容器7b的正极端连接在将被测试设备3的直流输入端与电源设备5的直流输出端连结的直流电气配线上。直流电容器7b的负极端连接在接地电位等的基准电位上。
直流电容器7b的直流电压Vdc由电源设备5的交直流变换电路5a输出的输出直流电压决定。直流电容器7b通过从电源设备5输出的直流输出电力充电，并且被测试设备3将直流电容器7b积蓄的电力作为直流输入电力取入。这样，直流电容器7b能够将从电源设备5接受到的直流电力向被测试设备3供给。
被测试设备3是要由有关实施方式的测试装置1测试的逆变器装置。在被测试设备3的交流输出侧，经由第一变压器4连接着测试装置1和被测试设备3。具体而言，测试装置1的连接点P和被测试设备3的交流输出端(即，被测试设备3的开关逆变器电路3a的输出端)经由第一变压器4连接。
在将被测试设备3的交流输出端与电源设备5的交流输入端连结的交流电气配线上，依次设有第一变压器4、连接点P和第二变压器6，连接点P与交流电源2连接。
被测试设备3包括开关逆变器电路3a和逆变器控制部3b。开关逆变器电路3a通过开关元件的开关动作，将直流电力变换为交流电力。逆变器控制部3b向开关逆变器电路3a供给脉冲宽度调制信号。从被测试设备3的交流输出端输出的交流电力经由第一变压器4、连接点P和第二变压器6向电源设备5的交流输入端传递。被测试设备3在并网系统中作为与电力系统并网的电力变换装置使用。
在测试装置1的起动时，在直流电容器7b中没有积蓄电力。所以，首先电源设备5通过对来自交流电源2的交流电力进行电力变换而生成直流电力，用该直流电力将直流电容器7b充电。然后，通过电源设备5和被测试设备3分别进行电力变换，电源设备5的输出直流电力经由直流电容器7b传递给被测试设备3，被测试设备3的输出交流电力经由第一变压器4及第二变压器6向电源设备5输入。
在这样的电力回流型的系统结构中，通过保持被测试设备3的输出与电源设备5的输出的平衡，能够经由电源设备5、被测试设备3和直流电容器7b使电力的大部分回流。在这样的电力的回流的过程中，在电源设备5及被测试设备3各自中发生稍稍的电力变换损失。交流电源2由于仅将通过该电力变换损失而减小的不足的量的电力补偿就可以，所以测试时的耗电被抑制。
有关实施方式的逆变器装置测试项目包括“瞬时电压异常测试”。瞬时电压异常测试更具体地讲，是在并网系统中，对即使发生电力系统的“瞬时电压变化”逆变器装置也不从电力系统解列而继续运转的功能进行测试。
瞬时电压异常测试包括LVRT测试和HVRT测试中的至少一方。所谓的LVRT(LowVoltage Ride－Through：低电压穿越)，是即使发生电力系统的“瞬时电压下降”也不从系统解列而继续运转的功能。所谓的HVRT(High Voltage Ride－Through：高电压穿越)，是即使发生电力系统的“瞬时电压上升”也不从系统解列而继续运转的功能。被测试设备3分别具备LVRT模式及HVRT模式。
瞬时电压异常测试在被测试设备3及电源设备5的运转中，使交流电源2的电源电压Vs的大小向增加或减小的某一方的“规定方向”瞬时地变化。即，如果是LVRT测试，则由于在被测试设备3及电源设备5的运转中使交流电源2的电源电压Vs的大小向减小方向变化，所以上述的规定方向是减小方向。如果是HVRT测试，则由于在被测试设备3及电源设备5的运转中使交流电源2的电源电压Vs的大小向增加方向变化，所以上述的规定方向是增加方向。当产生了用来开始瞬时电压异常测试的测试开始信号Stest时，电源设备控制部5b按照被测试设备3的输出模式而实施输出调整。
该输出调整的具体的内容，在与作为在瞬时电压异常测试中使电源电压变化的方向的“规定方向”的关系中，对应于被测试设备3的输出模式而预先固定地或可选择地设定。更详细地讲，有关第一例的输出调整也可以预先设定为，使交直流变换电路5a的输出变化向与规定方向相同方向发生。有关第二例的输出调整也可以预先设定为，使交直流变换电路5a的输出变化向与规定方向相反方向发生。或者，有关第三例的输出调整也可以通过能够有选择地切换向与规定方向相同的方向的交直流变换电路5a的输出变化和向与规定方向相反方向的交直流变换电路5a的输出变化的选择逻辑的形态来预先构建。在实施方式中，有时将上述第一例、第二例及第三例统称作“按照与规定方向的关系而向预先设定的方向的输出调整”。
指令机构8被连接在交流电源2及电源设备控制部5b上。指令机构8被构建为，对于交流电源2发送测试开始信号Stest。指令机构8被构建为，对于电源设备控制部5b发送修正控制的修正值Sc。指令机构8被构建为，同时发送修正值Sc和测试开始信号Stest。
指令机构8具有被构建为能够向交流电源2及电源设备控制部5b传递上述各信号的硬件结构。例如，指令机构8也可以是将生成上述各信号的信号生成电路作为一个硬件提供的结构。或者，指令机构8也可以是作为硬件或软件被追加安装到交流电源2具有的控制电路(未图示)和电源设备控制部5b的某个中的结构。或者，指令机构8也可以通过将上述各信号的生成程序向测试实施者可操作的外部控制终端等进行软件安装来提供。
图2是用来说明有关实施方式的逆变器装置的测试装置1的电源设备5的电源设备控制部5b的结构图。测试装置1还具备设在交直流变换电路5a的输出端处的电压计9。电源设备控制部5b具备修正部51、运算部52、反馈控制部53和信号变换部54。
电源设备控制部5b被构建为，按照控制指令值S* Vdc对交直流变换电路5a的输出直流电压进行控制。控制指令值S* Vdc包括交直流变换电路5a输出的直流输出电压的目标电压指令值。根据控制指令值S* Vdc的值，决定直流电容器7b的直流电压Vdc。
运算部52是运算电压计9的计测值与目标电压指令值的差的减法块。反馈控制部53被构建为，调整向信号变换部54传递的输入信号SVdc，以使得由运算部52运算出的差接近于零。在反馈控制部53中，使用例如PI控制部或PID控制部等的公知的反馈控制部。
信号变换部54被构建为，基于来自反馈控制部53的输入信号SVdc而生成脉冲宽度调制信号SPWM。脉冲宽度调制信号SPWM是用来将设在交直流变换电路5a内的IGBT等的开关元件开启关闭的开关控制信号。
具体而言，信号变换部54具备逆变器电压指令部54a和门控信号生成部54b。逆变器电压指令部54a基于来自反馈控制部53的输入信号SVdc计算逆变器电压指令值。门控信号生成部54b被构建为，按照逆变器电压指令值，作为开关元件的门控驱动信号而生成脉冲宽度调制信号SPWM。
通过在上述结构中进行反馈控制，实施将直流电容器7b的直流电压Vdc保持为所希望的一定值的直流电压一定控制。
当发出了测试开始信号Stest时，有关实施方式的修正部51将控制指令值S* Vdc修正，以向与上述的“规定方向”相同的方向实施交直流变换电路5a的输出调整。修正部51是设在运算部52的前级的减法块。修正部51输出对于目标电压指令值算入了预先设定的大小的修正值Sc的修正后目标电压指令值。修正部51被构建为，将该修正后目标电压指令值向运算部52传递。
使用图3～图5，说明有关实施方式的逆变器装置的测试装置1在瞬时电压异常测试中进行的动作。这里，为了说明的方便，假设瞬时电压异常测试是瞬时地使电源电压下降的瞬时电压下降测试(换言之，LVRT测试)。
图3是用来说明有关比较例的测试装置1的瞬时电压异常测试的动作的图。在稳定时，在测试装置1与被测试设备3之间，电力平衡良好地回流(步骤S80)。然后，发出作为用来开始瞬时电压异常测试的信号的测试开始信号Stest(步骤S90)。与此对应，在交流电源2中发生瞬时电压下降(电压暂降)(步骤S100)。
如果在步骤S100中交流电源2的电压瞬时地较大下降，则响应于该电压变化，被测试设备3也实施输出调整(步骤S102)。所谓的被测试设备3的输出调整，更具体地讲是被测试设备3以预先设定的LVRT模式动作。在图3中，假设从步骤S90到步骤S102花费第一时间T1。
如果在步骤S102中被测试设备3进行输出调整，则被测试设备3从直流电容器7b取出的电力的量变化。如上述那样，将电源设备5基于直流电容器7b的直流电压进行反馈控制。响应于瞬时电压异常测试开始后的直流电容器7b的电压变化，电源设备5调整向直流电容器7b提供的充电电压(步骤S104)。在图3中，假设从步骤S90到步骤S104花费第二时间T2。
由于如上述那样状态以瞬时电压下降(步骤S100)→被测试设备3的响应(步骤S102)→电源设备5的响应(步骤S104)的顺序变迁，所以发生电源设备5的响应延迟(步骤S106)。第一时间T1与第二时间T2的差相当于该响应延迟。起因于发生这样的电源设备5的过渡响应延迟，有在步骤S80的阶段之前保持的电力回流平衡被破坏的问题。如果电力回流平衡被破坏，则有可能发生直流过电压或输出振动等。
图4是用来说明有关实施方式的逆变器装置的测试装置1的瞬时电压异常测试的动作的图。图4与图3的不同点，是将步骤S90替换为步骤S90a这一点、插入了步骤S92这一点、省略了步骤S104这一点、以及将步骤S106替换为步骤S110这一点。
在实施方式中，在步骤S90a中，指令机构8同时发送修正值Sc和测试开始信号Stest。在图4及图3中共同的是根据测试开始信号Stest分别执行步骤S100及步骤S102。
但是，在图4中，通过将修正值Sc向电源设备控制部5b传递，将电源设备5的控制指令值S* Vdc修正(步骤S92)。从步骤S90a到步骤S92的时间是第三时间T3。第一时间T1与第三时间T3的时间差比第一时间T1与第二时间T2的时间差短。实际上构建指令机构8、电源设备5和被测试设备3的控制定时，以使第三时间T3与第一时间T1一致或实质上相同。
在图4所示的实施方式中，能够不引起在图3的比较例中的步骤S106中成为问题的响应延迟，而对电源设备5适当地实施直流电压一定控制(步骤S110)。由此，能够抑制在电源设备5中发生过渡响应的延迟，能够使电源设备5的过渡响应时输出没有延迟地追随被测试设备3一侧的过渡响应时输出。结果，能够在抑制步骤S80的电力回流平衡破坏的同时实施瞬时电压异常测试。
图5是用来说明有关实施方式的逆变器装置的测试装置1的瞬时电压异常测试的动作的曲线图。图5的曲线图与图4所示的实施方式的动作对应。在图5中，作为瞬时电压异常测试而图示了瞬时电压下降异常测试(换言之是LVRT测试)。
交流电源2响应于来自指令机构8的测试开始信号Stest，在时刻TLVRT使电源电压Vs的大小向减小方向A1变化。减小方向A1的电源电压变化量是预先设定的下降量。作为一例，例如在设测试开始前的电源电压Vs为100％时，既可以使电源电压Vs减小到0％附近，也可以使电源电压Vs减小到10％、20％或30％左右。
电源设备控制部5b响应于来自指令机构8的修正值Sc的传递，在时刻TLVRT实施修正控制，以使控制指令值S* Vdc向减小方向A2变化。图5中的修正值Sc1的大小，是稳定时运转时的电压指令值Vrate与预先设定的修正后控制目标电压VLVRT的差。修正后控制目标电压VLVRT及修正值Sc1的大小基于交流电源2的瞬时电压下降量等的测试内容被预先设定。另外，在LVRT测试中的电源电压Vs的下降量有一些变化的情况下，也可以提供使修正后控制目标电压VLVRT及修正值Sc1与电源电压Vs的下降量成比例的变形例。
在图5中，用虚线图示了不应用实施方式的情况下的有关比较例的控制指令值Sx。若将有关比较例的控制指令值Sx与实施方式的控制指令值S* Vdc比较则可以理解，在实施方式中过渡响应被改善。
接着，说明有关实施方式的变形例的逆变器装置的测试装置1的瞬时电压异常测试的动作。在该变形例中，作为瞬时电压异常测试而说明瞬时电压增大异常测试(换言之是HVRT测试)。
在有关变形例的HVRT测试和图5的LVRT测试中，交流电源2的变化方向相反。交流电源2也可以响应于来自指令机构8的测试开始信号，在特定时刻使电源电压Vs的大小向增大方向变化。增大方向的电源电压变化量是预先设定的增大量。作为一例，例如当设测试开始前的电源电压Vs为100％时，也可以使电源电压Vs增大到130％附近或140％附近。
电源设备控制部5b也可以响应于来自指令机构8的修正值Sc的传递，在特定时刻实施修正控制，以使控制指令值S* Vdc向增大方向变化。该情况下的修正值的大小，是稳定时运转时的电压指令值Vrate与预先设定的修正后控制目标电压的差。修正后控制目标电压及修正值的大小基于交流电源2的瞬时电压增大量等的测试内容被预先设定。另外，在HVRT测试中的电源电压Vs的增大量有一些变化的情况下，也可以提供使修正后控制目标电压及修正值与电源电压Vs的增大量成比例的变形例。
另外，图3及图4中的动作说明以图5所示的LVRT测试为前提进行了说明。但是，除了交流电源2的变化方向相反以外，HVRT测试与LVRT测试的测试内容类似。由此，在图3及图4的各步骤中，也可以通过将“LVRT”改称作“HVRT”并将“瞬时电压下降”改称作“瞬时电压增大”，将图3及图4中的动作说明对于有关变形例的HVRT测试也同样地应用。
图6是表示有关实施方式的变形例的逆变器装置的测试装置1的结构图。图7是用来说明有关实施方式的变形例的逆变器装置的测试装置1中的电源设备5的电源设备控制部5b的结构图。图1及图2的结构与图6及图7的结构之间的不同点，是指令机构8不输出修正值Sc这一点和电源设备控制部5b具备修正值输出部58这一点。
在图6及图7的变形例中，指令机构8向交流电源2和电源设备控制部5b发送测试开始信号Stest。在电源设备控制部5b的内部，设有响应于测试开始信号Stest而输出修正值Sc的修正值输出部58。如该变形例这样，电源设备控制部5b也可以被构建为，不是响应于修正值Sc的输入、而是响应于测试开始信号Stest的输入而开始修正控制。
另外，在实施方式中，通过将修正部51设在运算部52的前级，将修正值Sc算入到控制指令值S* Vdc中。但是，由于电源设备控制部5b的修正控制用来使交直流变换电路5a的输出直流电压降低预先设定的下降量，所以只要使修正控制的结果反映到向交直流变换电路5a传递的脉冲宽度调制信号SPWM中就可以。
作为变形例，也可以在运算部52与反馈控制部53之间、反馈控制部53与逆变器电压指令部54a之间、逆变器电压指令部54a与门控信号生成部54b之间或门控信号生成部54b与交直流变换电路5a之间的某个部位，设置用来实施修正控制的修正部。只要修正部对上述的各部位的信号算入适合的形态的修正值、以向与瞬时电压异常测试中的电压变化方向相同方向实施交直流变换电路5a的输出调整就可以。
根据以上说明的实施方式，如果发生测试开始信号Stest则电源设备5的电源设备控制部5b能够与其对应而迅速地执行修正控制，所以能够抑制在测试时发生电源设备5的响应延迟而控制平衡被破坏的情况。
标号说明
1测试装置；2交流电源；3被测试设备；3a开关逆变器电路；3b逆变器控制部；4第一变压器；5电源设备；5a交直流变换电路；5b电源设备控制部；6第二变压器；7滤波器电路；7a直流电抗器；7b直流电容器；8指令机构；9电压计；51修正部；52运算部；53反馈控制部；54信号变换部；54a逆变器电压指令部；54b门控信号生成部；58修正值输出部；A1、A2减小方向；B1、B2增大方向；S* Vdc控制指令值；Sc、Sc1、Sc2修正值；SPWM脉冲宽度调制信号；Stest测试开始信号；SVdc输入信号；Sx比较例的控制指令值；Vdc直流电压；Vs电源电压。

Claims (4)

1.一种逆变器装置的测试装置，其特征在于，
具备：
电源设备，包括将从交流电源接受到的交流电力变换为直流电力的交直流变换电路和对上述交直流变换电路进行控制的控制部；以及
滤波器电路，夹在要测试的被测试设备逆变器装置与上述电源设备之间，由电抗器及电容器构成，用来将上述电源设备输出的上述直流电力向上述被测试设备逆变器装置供给；
上述控制部被构建为，当发出用来开始瞬时电压异常测试的测试开始信号时，实施上述交直流变换电路的输出调整，该瞬时电压异常测试是在上述被测试设备逆变器装置及上述电源设备的运转中使上述交流电源的电源电压的大小向作为增加或减小的某一方的规定方向变化的测试。
2.如权利要求1所述的逆变器装置的测试装置，其特征在于，
上述控制部被构建为，按照控制指令值对上述交直流变换电路输出的直流电压进行控制；
上述控制部包括修正部，当发出上述测试开始信号时该修正部将上述控制指令值修正，以使得按照与上述规定方向的关系向预先设定的方向实施上述交直流变换电路的输出调整。
3.如权利要求2所述的逆变器装置的测试装置，其特征在于，
还具备设在上述交直流变换电路的输出端处的电压计；
上述交直流变换电路是通过开关元件的开关动作将交流电力变换为直流电力的开关变换器电路；
上述控制指令值包括上述交直流变换电路输出的直流输出电压的目标电压指令值；
上述控制部包括：
信号变换部，被构建为，基于输入信号生成用来控制上述开关元件的开启关闭的开关控制信号；
运算部，运算上述电压计的计测值与上述目标电压指令值的差；以及
反馈控制部，调整向上述信号变换部的上述输入信号，以使由上述运算部运算出的上述差接近于零。
4.如权利要求3所述的逆变器装置的测试装置，其特征在于，
上述修正部设在上述运算部的前级；
上述修正部被构建为，将对上述目标电压指令值算入了预先设定的大小的修正值的修正后目标电压指令值向上述运算部传递。
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