CN113917227A - 一种直流变压器功率模块能量循环检测系统及方法 - Google Patents
一种直流变压器功率模块能量循环检测系统及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113917227A CN113917227A CN202111176944.0A CN202111176944A CN113917227A CN 113917227 A CN113917227 A CN 113917227A CN 202111176944 A CN202111176944 A CN 202111176944A CN 113917227 A CN113917227 A CN 113917227A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- direct current
- power module
- power
- test
- module
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 69
- 238000013112 stability test Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 10
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 10
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 claims description 3
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 abstract description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R21/00—Arrangements for measuring electric power or power factor
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)
Abstract
本发明提供了一种直流变压器功率模块能量循环检测系统及方法。本发明的直流变压器功率模块能量循环检测系统包括功率模块本体、测试用直流电源和上位机，所述上位机控制功率模块的运行方式，以及能量流动的方向和能量大小，实现功率模块的稳定性测试。本发明的直流变压器功率模块能量循环检测方法，解决了当前直流变压器功率模块测试时测试用电损耗大、难以准确验证实际运行工况、无法实现功率双向调节问题，可以实现直流变压器功率模块能量双向流动测试，轻载、满载和过载运行测试。
Description
技术领域
本发明涉及电力检测领域，具体涉及一种直流变压器功率模块能量循环检测系统及方法。
背景技术
随着直流配电网和直流负载的兴起，直流变压器开始应用于直流系统的变压。相比于传统的“工频变压器+电力电子变流器”的直流变压方式，直流变压器效率更高、体积更小，因此得到了越来越多的重视。
在电路的拓扑结构上，直流变压器由大量的功率模块通过串、并联的方式构成。因此功率模块的可靠性是直流变压器安全稳定运行的关键。对直流变压器的功率模块进行严格的测试是保证直流变压器系统安全可靠运行的关键。
对直流变压器功率模块的测试，可以分为基本功能测试和稳定性测试两种。基本功能测试主要包括绝缘耐压测试、主回路通断测试、驱动及通信测试，这是功率模块进行带电运行的必测项目。稳定性测试主要是指功率模块按额定的电压、电流进行长时间运行，以验证功率器件的热稳定性、电气特性等。如图1所示，目前，针对直流变压器功率模块的测试方法，通常是针对单个功率模块搭建基于电源→功率模块→电阻负载的测试平台，测试时功率仅能单向流动，而且测试过程需要消耗大量的电能。对于大功率的功率模块测试，该方法具有严重的局限性。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种直流变压器功率模块能量循环检测系统及方法，本发明的技术方案如下。
一种直流变压器功率模块能量循环检测系统，包括功率模块本体、测试用直流电源和上位机，所述上位机控制功率模块的运行方式，以及能量流动的方向和能量大小，实现功率模块的稳定性测试，功率模块本体包括第一直流侧模块和第二直流侧模块，所述第一直流侧模块包括第一DAB电路，所述第一DAB电路包括开关器件，所述第二直流侧模块包括第二DAB电路，所述第二DAB电路包括开关器件；
第一直流侧模块与第一直流侧直流母线电容并联，第二直流侧模块与第二直流侧直流母线电容并联；
第一直流侧模块与第二直流侧模块通过谐振电感和隔离变压器耦合；
连接第一直流侧正母线端子和第二直流侧正母线端子至测试电源正输出，连接第一直流侧负母线端子和第二直流侧负母线端子至测试电源负输出，实现功率模块的首尾相连。
一种基于上述直流变压器功率模块能量循环检测系统的直流变压器功率模块能量循环检测方法，包括：
调节测试用直流电源的输出电压，控制第一直流侧直流母线电容电压和第二直流侧直流母线电容电压至待测试电压；
调节第一DAB电路的开关器件和第二DAB电路的开关器件之间的移相角，调节控制谐振电感上的电流大小，进而实现对隔离变压器传递功率大小和功率流动方向的控制。
优选的，测试时，功率在第一DAB电路、谐振电感、隔离变压器、第二DAB电路之间循环流动。
相对于现有技术，本发明的有益技术效果在于：本发明的目的在于提出一种直流变压器功率模块能量循环检测系统及方法，适用于大功率直流变压器功率模块的满载、长时间稳定性测试，解决了当前直流变压器功率模块测试时测试用电损耗大、难以准确验证实际运行工况、无法实现功率双向调节问题，可以实现直流变压器功率模块能量双向流动测试，轻载、满载和过载运行测试。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为功率模块测试常规方案架构示意图。
图2本发明方案的直流变压器功率模块测试架构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
本实施例提供了一种直流变压器功率模块能量循环检测方法。本实施例的直流变压器功率模块能量循环检测方法基于直流变压器功率模块测试架构实现。直流变压器功率模块测试架构如图2所示。
图2中，功率模块本体的S1-S4是第一直流侧DAB电路H桥模块的开关器件，S5-S8是第二直流侧DAB电路H桥模块的开关器件；C1是第一直流侧直流母线电容，C2是第二直流侧直流母线电容；Lr和T分别为谐振电感和隔离变压器。N1、N2分别为第一直流侧正母线端子和负母线端子；M1、M2分别为第二直流侧正母线端子和负母线端子。测试过程中，连接端子N1和M1至测试电源正输出，连接端子N2和M2至测试电源负输出，实现功率模块的首尾相连。
调节测试用直流电源的输出电压，控制第一直流侧直流母线电容C1电压和第二直流侧直流母线电容C2电压至待测试电压。调节DAB电路开关器件S1-S4和第二开关器件S5-S8之间的移相角，即可控制谐振电感Lr上的电流大小，进而实现对隔离变压器传递功率大小和功率流动方向的控制。
整个测试的过程中，主要的功率在第一直流侧DAB电路H桥模块，谐振电感Lr，隔离变压器T，第二直流侧DAB电路H桥模块之间循环流动，测试过程中除了开关器件S1-S8的损耗、谐振电感Lr和隔离变压器T上的损耗外，没有有功功率的消耗。测试用直流电源只需要提供测试过程中的损耗。
本实施例的直流变压器功率模块能量循环检测方法步骤包括：
搭建基于能量环流功率模块测试平台，包括以下步骤：
准备一台测试用直流电压源，提供测试电压；
连接功率模块DC1+、DC2+和测试电源的DC+；连接功率模块DC1-、DC2-和测试电源的DC-；
本实施例的能量环流测试方案，通过控制可以改变功率模块中传递能量的大小和方向。测试用直流电源只提供功率模块运行时损耗的能量，因此对测试电源的功率要求不高。
将被测试功率模块控制系统与上位机连接；
功率模块内部的控制系统需要接受上位机的运行指令，并将功率模块的运行状态信息如电压、电流、温度等上传给上位机，以便上位机结合这些信息进行运行指令的调整。
根据测试需求，由上位机向功率模块控制系统发送指令；
上位可以调节功率模块内部能量的传递方向和大小，实现对不同工作点工作性能的测试。
搭建上位机和功率模块之间的上、下行通信系统，包括：
功率模块与上位机通信采用光纤，一收一发共两路；
上位机根据测试目标，向功率模块发送响应的指令，同时对功率模块回传的运行数据进行监测；功率模块根据接收的指令控制电力电子开关器件的导通和关断，实现能量的控制，并且将运行的实施状态信息上传给上位机。
功率模块上传给上位机的信息包括：功率模块的低压侧和高压侧电压、功率，功率模块内部元器件的温度，功率模块内部器件的电流，以及功率模块的运行状态等。
上位机下发给功率模块的信息包括：功率模块运行模式、功率模块启停命令、功率模块运行的电压、电流指令，功率模块的驱动信号、功率模块的保护信号等。
通过上位机控制直流变压器功率模块的运行，实现完整的测试项目。
在功率模块测试系统中，上位机测试步骤和测试内容如下：
检查功率模块与上位机之间的通信光纤连接正确；
启动测试电源，调节电源输出电压到达功率模块的测试电压；
测试电源输出电压，功率模块自取电后模块控制系统开始工作，同时建立和上位机之间的通信。通过上位机检查功率模块的状态是否正常；
检查两组功率模块内部的散热风机应能正常运转，无异响；
在上位机中输出需要测试的功率大小和流动方向，上位机将具体的控制指令下发到模块控制系统中，启动测试后功率模块将按测试要求开始运行；
按测试要求的时间保持功率模块的运行，同时记录功率模块的电压、电流和温度值；
测试结束后，在上位机中将功率指令设置为0，下发停机指令，功率模块停止运行，然后关闭测试电源，完成整个测试。
首先搭建功率模块能量循环测试回路，其次搭建基于上位机的上、下行通信系统，最后控制功率模块的能量流动，实现功率模块的稳定性测试。
以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (3)
1.一种直流变压器功率模块能量循环检测系统，包括功率模块本体、测试用直流电源和上位机，所述上位机控制功率模块的运行方式，以及能量流动的方向和能量大小，实现功率模块的稳定性测试，其特征在于，
功率模块本体包括第一直流侧模块和第二直流侧模块，所述第一直流侧模块包括第一DAB电路，所述第一DAB电路包括开关器件(S1-S4)，所述第二直流侧模块包括第二DAB电路，所述第二DAB电路包括开关器件(S5-S8)；
第一直流侧模块与第一直流侧直流母线电容(C1)并联，第二直流侧模块与第二直流侧直流母线电容(C2)并联；
第一直流侧模块与第二直流侧模块通过谐振电感(Lr)和隔离变压器(T)耦合；
连接第一直流侧正母线端子(N1)和第二直流侧正母线端子(M1)至测试电源正输出，连接第一直流侧负母线端子(N2)和第二直流侧负母线端子(M2)至测试电源负输出，实现功率模块的首尾相连。
2.一种基于权利要求1所述的直流变压器功率模块能量循环检测系统的直流变压器功率模块能量循环检测方法，其特征在于，包括：
调节测试用直流电源的输出电压，控制第一直流侧直流母线电容(C1)电压和第二直流侧直流母线电容(C2)电压至待测试电压；
调节第一DAB电路的开关器件(S1-S4)和第二DAB电路的开关器件(S5-S8)之间的移相角，调节控制谐振电感(Lr)上的电流大小，进而实现对隔离变压器传递功率大小和功率流动方向的控制。
3.根据权利要求2所述的直流变压器功率模块能量循环检测方法，其特征在于，测试时，功率在第一DAB电路、谐振电感(Lr)、隔离变压器(T)、第二DAB电路之间循环流动。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111176944.0A CN113917227A (zh) | 2021-10-09 | 2021-10-09 | 一种直流变压器功率模块能量循环检测系统及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111176944.0A CN113917227A (zh) | 2021-10-09 | 2021-10-09 | 一种直流变压器功率模块能量循环检测系统及方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113917227A true CN113917227A (zh) | 2022-01-11 |
Family
ID=79238730
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111176944.0A Pending CN113917227A (zh) | 2021-10-09 | 2021-10-09 | 一种直流变压器功率模块能量循环检测系统及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113917227A (zh) |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008104344A (ja) * | 2001-08-27 | 2008-05-01 | Shinko Electric Co Ltd | インバータ試験装置 |
| CN104375039A (zh) * | 2014-11-21 | 2015-02-25 | 华北电力大学（保定） | 一种隔离型直流变压器测试系统 |
| WO2016034232A1 (de) * | 2014-09-04 | 2016-03-10 | Siemens Aktiengesellschaft | Prüfschaltung für einen modularen multizellen umrichter |
| CN106019174A (zh) * | 2016-07-20 | 2016-10-12 | 许继集团有限公司 | 一种电力电子变压器dc-dc功率模块的测试电路及方法 |
| CN211426734U (zh) * | 2019-10-18 | 2020-09-04 | 北京动力源科技股份有限公司 | 一种dc/dc变换器的测试装置和一种电源测试系统 |
| CN112054690A (zh) * | 2020-09-03 | 2020-12-08 | 中国科学院电工研究所 | 一种直流变压器控制方法 |
| CN112557792A (zh) * | 2020-12-04 | 2021-03-26 | 广东电网有限责任公司 | 一种电力电子变压器功率模块在线测试装置及其方法 |
| CN113030613A (zh) * | 2021-03-01 | 2021-06-25 | 西安西电电力系统有限公司 | 直流变压器整机测试系统及方法 |
| CN113098315A (zh) * | 2021-04-01 | 2021-07-09 | 太原理工大学 | 基于虚拟频率的双向交直流变换器控制方法 |
-
2021
- 2021-10-09 CN CN202111176944.0A patent/CN113917227A/zh active Pending
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008104344A (ja) * | 2001-08-27 | 2008-05-01 | Shinko Electric Co Ltd | インバータ試験装置 |
| WO2016034232A1 (de) * | 2014-09-04 | 2016-03-10 | Siemens Aktiengesellschaft | Prüfschaltung für einen modularen multizellen umrichter |
| CN104375039A (zh) * | 2014-11-21 | 2015-02-25 | 华北电力大学（保定） | 一种隔离型直流变压器测试系统 |
| CN106019174A (zh) * | 2016-07-20 | 2016-10-12 | 许继集团有限公司 | 一种电力电子变压器dc-dc功率模块的测试电路及方法 |
| CN211426734U (zh) * | 2019-10-18 | 2020-09-04 | 北京动力源科技股份有限公司 | 一种dc/dc变换器的测试装置和一种电源测试系统 |
| CN112054690A (zh) * | 2020-09-03 | 2020-12-08 | 中国科学院电工研究所 | 一种直流变压器控制方法 |
| CN112557792A (zh) * | 2020-12-04 | 2021-03-26 | 广东电网有限责任公司 | 一种电力电子变压器功率模块在线测试装置及其方法 |
| CN113030613A (zh) * | 2021-03-01 | 2021-06-25 | 西安西电电力系统有限公司 | 直流变压器整机测试系统及方法 |
| CN113098315A (zh) * | 2021-04-01 | 2021-07-09 | 太原理工大学 | 基于虚拟频率的双向交直流变换器控制方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 裴云庆等: "开关稳压电源的设计和应用", vol. 2, 31 August 2020, 北京：机械工业出版社, pages: 57 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102323546B (zh) | 柔性直流输电mmc阀稳态运行试验的背靠背试验方法 | |
| KR20130124772A (ko) | 전력변환 시스템 및 전력변환 방법과, 그 시스템을 제어하는 장치 및 방법 | |
| JP7488288B2 (ja) | 電池パック加熱方法、電池加熱システム及び電力消費装置 | |
| EP3001530B1 (en) | Photovoltaic system and method for controlling the same | |
| CN103825278B (zh) | 功率质量控制 | |
| CN104753402A (zh) | 发电机制动系统及其控制方法 | |
| CN109861261A (zh) | 一种基于ems的储能变流器的功率均衡控制方法，储能控制系统 | |
| CN103616584B (zh) | 一种变频器测试平台及变频器测试平台的调试方法 | |
| CN105425072A (zh) | 变频器igbt模块温升测试电路及其测试方法 | |
| CN108390420A (zh) | 通过电机控制器实现动力电池交流快充的装置及方法 | |
| CN112600246A (zh) | 一种海上风电柔性直流并网系统及其启动方法 | |
| US20140176088A1 (en) | Distribution transformer power flow controller | |
| US20140197777A1 (en) | Electricity supply system | |
| CN112290659B (zh) | 一种飞轮储能系统前置电源自动投切系统及其方法 | |
| CN112557792A (zh) | 一种电力电子变压器功率模块在线测试装置及其方法 | |
| CN209070038U (zh) | Mmc半桥模块试验装置及测试系统 | |
| CN103199691B (zh) | 一种火力发电机组带高压直流输电系统的零功率启动方法 | |
| CN103630838A (zh) | 一种双馈发电机对拖温升试验方法及装置 | |
| CN113917227A (zh) | 一种直流变压器功率模块能量循环检测系统及方法 | |
| CN109298255A (zh) | 一种地铁能量回馈变流器功率考核试验系统及方法 | |
| CN113805002B (zh) | 电力电子直流变压器的检测装置、方法、设备及存储介质 | |
| CN113917264A (zh) | 一种柔性合环装置功率模块检测系统及方法 | |
| CN210923901U (zh) | 一种阀单元老化装置 | |
| CN202758009U (zh) | 变频器测试装置 | |
| CN217607699U (zh) | 一种三相并网星接链式换流器的缓启动装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |