CN114062819A - 一种适用于同相供电装置功率模块的试验系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于同相供电装置功率模块的试验系统及其控制方法，其中试验系统包括：第一隔离变压器和第二隔离变压器的原边AC相并联接入外界电网AC相；第一隔离变压器的副边经第一接触器和第一电感与同相供电装置功率模块并联侧连接，功率模块级联侧经电流传感器、第二电感、第二接触器与第二隔离变压器的副边连接，第三接触器与软起电阻组件串联后与第二接触器和第二电感并联连接；控制器分别与第一接触器、第二接触器、第三接触器和电流传感器电连接；控制器与功率模块的并联侧控制板和级联侧控制板电连接，对功率模块进行控制。通过本测试系统可以实现对同相供电装置功率模块各项性能进行测试，提高了可靠性和安全性。
Description
技术领域
本发明涉及电力设备检测技术领域，特别涉及一种适用于同相供电装置功率模块的试验系统及其控制方法。
背景技术
随着我国高速铁路和重载铁路运行对供电电网的容量需求增加，对电网不平衡影响也随之增加，对目前的牵引供电系统存在极大的挑战。在这种情况下牵引变电所如采用现在的两相供电方式和两相无功补偿的滤波方式将难以满足供电部门对电气指标的要求。
所以根据牵引系统的需要，同相供电技术应运而生。同相供电技术就是在区段上各牵引臂均由同一相电压供电，由贯通式同相供电装置连接双边或多边贯通供电，同时采用以对称补偿技术为核心的贯通式同相供电装置，可以最大限度的取消电分相环节，并使牵引变电所负序、功率因数、电网电压指标得以综合解决。可以有效的解决牵引供电系统本身结构的制约而难以实现高速铁路和重载铁路运行问题。
而随着同相供电装置的市场应用，高速铁路、重载铁路或轨道交通等领域的同相供电装置的可靠性要求较高，但当前缺乏可以模拟现场工况的对同向供电装置功率模块进行检测的试验系统。
贯通式同相供电装置目前对国内上属于初步应用阶段，对于现有的电力电子功率单元常规检测手段是随产品进行测试，然而对于铁路系统(单相)与常规电网(三相)的区别，生产厂家如果根据铁路系统进行试验台搭建成本较高，且对常规电网的负荷较大，很难实现。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种适用于同相供电装置功率模块的试验系统及其控制方法，通过本测试系统可以实现对同相供电装置功率模块各项性能进行测试，提高了同相供电装置功率模块的可靠性，提升了系统安全性。
为解决上述技术问题，本发明实施例的第一方面提供了一种适用于同相供电装置功率模块的试验系统，包括：第一隔离变压器、第二隔离变压器、第一接触器、第二接触器、第三接触器、第一电感、第二电感、软起电阻组件、电流传感器和控制器；
所述第一隔离变压器和所述第二隔离变压器的原边AC相并联接入外界电网AC相；
所述第一隔离变压器的副边经所述第一接触器和所述第一电感与同相供电装置功率模块并联侧连接，所述同相供电装置功率模块级联侧经所述电流传感器、所述第二电感、所述第二接触器与所述第二隔离变压器的副边连接，所述第三接触器与软起电阻组件串联后与所述第二接触器和所述第二电感并联连接；
所述控制器分别与所述第一接触器、所述第二接触器、所述第三接触器和所述电流传感器电连接；
所述控制器与所述同相供电装置功率模块的并联侧控制板和级联侧控制板电连接，对所述同相供电装置功率模块进行控制。
进一步地，所述第一隔离变压器和所述第二隔离变压器的变比为400V/560V；
所述同相供电装置功率模块的母线电压为1000V。
进一步地，所述试验系统可进行温升试验、检测精度测量、驱动波形测量、保护功能试验、过载能力试验、效率测试、稳定性运行试验、并联侧稳压功能、并联侧单模块纹波电流测试和/或启停逻辑初步验证。
进一步地，所述第一隔离变压器和所述第二隔离变压器的容量选择为所述同相供电装置功率模块的额定容量，对升压和功率模块交流输出端进行电气隔离。
进一步地，所述第一接触器和所述第二接触器的电流选择为所述同相供电装置功率模块的额定电流，用于控制所述同相供电装置功率模块锁相后的电流通断。
进一步地，所述控制器通过光纤与所述同相供电装置功率模块的所述并联侧控制板和所述级联侧控制板电连接。
本发明实施例的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
通过本测试系统可以实现对同相供电装置功率模块各项性能进行测试，提高了同相供电装置功率模块的可靠性，提升了系统安全性；应用常规电网对单相的铁路系统应用的电力电子功率单元进行测试，且同时仅对一个产品内的一个组件进行测试，可实现试验台搭建简单，对电网负荷小，节约成本等优点。
附图说明
图1是本发明实施例提供的适用于同相供电装置功率模块的试验系统原理示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
图1是本发明实施例提供的适用于同相供电装置功率模块的试验系统原理示意图。
请参照图1，本发明实施例的第一方面提供了一种适用于同相供电装置功率模块的试验系统，包括：第一隔离变压器TR1、第二隔离变压器TR2、第一接触器KM1、第二接触器KM2、第三接触器KM3、第一电感L1、第二电感L2、软起电阻组件、电流传感器和控制器。
其中，第一隔离变压器TR1和第二隔离变压器的原边AC相并联接入外界电网AC相；第一隔离变压器TR1的副边经第一接触器KM1和第一电感L1与同相供电装置功率模块并联侧连接，同相供电装置功率模块级联侧经电流传感器LEM1、第二电感L2、第二接触器KM2与第二隔离变压器TR2的副边连接，第三接触器KM3与软起电阻组件串联后与第二接触器KM2和第二电感L2并联连接；控制器分别与第一接触器KM1、第二接触器KM2、第三接触器KM3和电流传感器LEM1电连接；控制器与同相供电装置功率模块的并联侧控制板和级联侧控制板电连接，对同相供电装置功率模块进行控制。
同相供电装置为新型产品，其功率模块采用单相拓扑结构，采用该试验方案可满足功率模块测试需求。
可选的，软起电阻组件包括软起电阻R1-R4。
进一步地，第一隔离变压器TR1和第二隔离变压器TR2的变比为400V/560V；可选的，同相供电装置功率模块的母线电压为1000V。
进一步地，第一隔离变压器TR1和第二隔离变压器TR2的容量选择为同相供电装置功率模块的额定容量，对升压和功率模块交流输出端进行电气隔离。
进一步地，第一接触器KM1和第二接触器KM2的电流选择为同相供电装置功率模块的额定电流，用于控制同相供电装置功率模块锁相后的电流通断。
KM1和KM2接触器电流选择为功率模块额定电流，用于控制功率模块锁相后的电流通断。KM3接触器电流根据软起电阻的阻值进行选择，软起接触器用于功率模块内母线电容的软起。
进一步地，控制器通过光纤与同相供电装置功率模块的并联侧控制板和级联侧控制板电连接。
具体的，第一电感L1、第二电感L2的感值，由于同相供电模块的开关频率不同，分别进行计算，容量为功率模块额定容量。
具体的，本试验系统搭建完成后，可使功率单元长期工作在额定工况下，使功率单元进行温升试验、稳定性运行试验，通过对功率单元输出电流的控制实现各种工况下的输出电压、电流测量与软件给定值之间的误差测量输出精度，通过对功率单元开关管脉宽的控制实现对驱动波形测量、通过对功率单元输出电流的控制，提高到电流保护值和降低或太高输出电压实现保护功能试验、通过对功率单元输出电流的控制验证功率单元的过载能力试验、通过对功率模块进出电流和电压的检测实现效率测试、稳定性运行试验、并联侧稳压功能、并联侧单模块纹波电流测试和/或启停逻辑初步验证。
相应地，本发明实施例的第二方面提供了一种适用于同相供电装置功率模块的试验系统控制方法，用于控制上述任一试验系统，控制方法包括如下步骤：
S100，在第一预设时间，系统软起。
S200，在第二预设时间，切除软启电阻分开KM3，闭合串联侧接触器KM2；
S300，闭合并联侧模块接触器虚框内的KM3，解锁T3和T4管，并控制T3和T4管稳定直流电压DC+和DC-之间至1800V；
S400，解锁级联侧模块解锁T1和T2管，控制电流输出控制T1和T2管的脉冲宽度以实现对功率模块的电流输出数值。
在试验系统开始运行后，根据试验内容调整控制策略。
本发明实施例旨在保护一种适用于同相供电装置功率模块的试验系统及其控制方法，其中试验系统包括：第一隔离变压器、第二隔离变压器、第一接触器、第二接触器、第三接触器、第一电感、第二电感、软起电阻组件、电流传感器和控制器。其中，第一隔离变压器和第二隔离变压器的原边AC相并联接入外界电网AC相；第一隔离变压器的副边经第一接触器和第一电感与同相供电装置功率模块并联侧连接，同相供电装置功率模块级联侧经电流传感器、第二电感、第二接触器与第二隔离变压器的副边连接，第三接触器与软起电阻组件串联后与第二接触器和第二电感并联连接；控制器分别与第一接触器、第二接触器、第三接触器和电流传感器电连接；控制器与同相供电装置功率模块的并联侧控制板和级联侧控制板电连接，对同相供电装置功率模块进行控制。上述技术方案具备如下效果：
通过本测试系统可以实现对同相供电装置功率模块各项性能进行测试，提高了同相供电装置功率模块的可靠性，提升了系统安全性。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (6)
1.一种适用于同相供电装置功率模块的试验系统，其特征在于，包括：第一隔离变压器、第二隔离变压器、第一接触器、第二接触器、第三接触器、第一电感、第二电感、软起电阻组件、电流传感器和控制器；
所述第一隔离变压器和所述第二隔离变压器的原边AC相并联接入外界电网AC相；
所述第一隔离变压器的副边经所述第一接触器和所述第一电感与同相供电装置功率模块并联侧连接，所述同相供电装置功率模块级联侧经所述电流传感器、所述第二电感、所述第二接触器与所述第二隔离变压器的副边连接，所述第三接触器与软起电阻组件串联后与所述第二接触器和所述第二电感并联连接；
所述控制器分别与所述第一接触器、所述第二接触器、所述第三接触器和所述电流传感器电连接；
所述控制器与所述同相供电装置功率模块的并联侧控制板和级联侧控制板电连接，对所述同相供电装置功率模块进行控制。
2.根据权利要求1所述的适用于同相供电装置功率模块的试验系统，其特征在于，
所述第一隔离变压器和所述第二隔离变压器的变比为400V/560V；
所述同相供电装置功率模块的母线电压为1000V。
3.根据权利要求1所述的适用于同相供电装置功率模块的试验系统，其特征在于，
所述试验系统可进行温升试验、检测精度测量、驱动波形测量、保护功能试验、过载能力试验、效率测试、稳定性运行试验、并联侧稳压功能、并联侧单模块纹波电流测试和/或启停逻辑初步验证。
4.根据权利要求1所述的适用于同相供电装置功率模块的试验系统，其特征在于，
所述第一隔离变压器和所述第二隔离变压器的容量选择为所述同相供电装置功率模块的额定容量，对升压和功率模块交流输出端进行电气隔离。
5.根据权利要求1所述的适用于同相供电装置功率模块的试验系统，其特征在于，
所述第一接触器和所述第二接触器的电流选择为所述同相供电装置功率模块的额定电流，用于控制所述同相供电装置功率模块锁相后的电流通断。
6.根据权利要求1所述的适用于同相供电装置功率模块的试验系统，其特征在于，
所述控制器通过光纤与所述同相供电装置功率模块的所述并联侧控制板和所述级联侧控制板电连接。
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