專利名稱：一種綜合試驗平臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種功率單元模塊低電壓穿越裝置(Crowbar, Chopper)的功能性測試綜合試驗平臺。
背景技術(shù)：
能源和環(huán)境是人類目前所要解決的兩大問題，以清潔、可再生能源為主的能源結(jié)構(gòu)將是未來發(fā)展的必然。風能作為一種清潔的可再生能源，越來越受到世界各國的重視。其蘊量巨大，全球的風能約為2.74X 109MW，其中可利用的風能為2X 107MW，比地球上可開發(fā)利用的水能總量還要大10倍。中國風能儲量很大、分布面廣，僅陸地上的風能儲量就有約
2.53億千瓦。低電壓穿越能力是指風力發(fā)電機的端電壓降低到一定值的情況下不脫離電網(wǎng)而繼續(xù)維持運行，還可為風力發(fā)電系統(tǒng)提供一定無功支撐，以幫助風力發(fā)電系統(tǒng)恢復(fù)電壓的能力，具有穿越能力的風力發(fā)電機可躲過保護動作時間，故障切除后恢復(fù)正常運行，這可大大減少風電機組在故障時反復(fù)并網(wǎng)次數(shù)，減少對電網(wǎng)的沖擊，具有低電壓穿越裝置能力可保證風電機組在電網(wǎng)故障電壓降低的情況下，盡最大可能與電網(wǎng)連接，保持發(fā)電運行能力，減少電網(wǎng)波動。為滿足風力發(fā)電系統(tǒng)在電網(wǎng)低電壓的情況下不脫離電網(wǎng)而繼續(xù)維持運行，低電壓穿越裝置產(chǎn)生了，功率單元模塊部分又是整個發(fā)電機組成功并網(wǎng)運行并實現(xiàn)核心控制算法的主要執(zhí)行對象，因此功率單元模塊和低電壓穿越裝置的測試方法和測試工裝很重要。變流器是整個風力機組的重要組成部分，而功率單元模塊低電壓穿越裝置(Crowbar, Chopper)又是變流器的核心部分。在變流器測試及試運行中，由于功率單元模塊低電壓穿越裝置(Crowbar, Chopper)均涉及到IGBT,電容等易損易爆器件,加之整個并網(wǎng)回路電流過大極易釀成重大事故。功率單元模塊、低電壓穿越裝置的性能穩(wěn)定性很重要，所以對功率單元模塊、低電壓穿越裝置的試驗方法要求很高?，F(xiàn)有設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，主要由三部分組成，其中包括主供電回路、整流電路和放電電路。主供電回路主要由斷路器和電阻組成，手動控制主供電回路的斷路器閉合，將交流電壓供給整流電路。主供電回路中串入電阻，限制主供電回路供給電流，減小主供電回路為整流電路供電時對整流電路的器件的沖擊。整流電路采用三相橋式全波整流。放電電路由與斷路器串聯(lián)后并聯(lián)于直流輸出端的放電電阻組成，用于試驗完成后釋放直流母線電壓和被測模塊直流電壓。主供電回路采用手動控制斷路器的閉合斷開，操作繁瑣，試驗安全性較差。整流電路采用三相橋式全波整流，直流端未并入電容，直流電壓輸出不穩(wěn)定。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是克服現(xiàn)有的試驗裝置操作繁瑣的缺點，提出一種新的功率單元模塊和低電壓穿越裝置的試驗裝置。本發(fā)明具有試驗相對安全，操作方便快捷的特點。[0008]本綜合試驗平臺模擬整機測試環(huán)境，主要用于對功率單元模塊、低電壓穿越裝置的性能測試，通過綜合試驗平臺的性能測試以保證功率單元模塊、低電壓穿越裝置的功能完整性，以免在整機試驗時出現(xiàn)重大事故。本實用新型綜合試驗平臺需為功率單元模塊、低電壓穿越裝置提供電源、直流母線電壓和驅(qū)動脈沖信號。本實用新型采用以下技術(shù)方案:本實用新型綜合試驗平臺主要由六部分組成，包括控制回路、供電電源回路、主供電回路、放電電路、整流電路和濾波電路?？刂苹芈返腎/O板的I/O 口連接主供電回路的接觸器的線圈。供電電源回路輸出端連接控制回路的I/o板的X12端子為控制回路供電。主供電回路串聯(lián)于整流電路的交流端。放電電路并聯(lián)于整流電路的直流端。濾波電路并聯(lián)于供電電源回路的輸入端。所述的控制回路控制主供電回路的接觸器的吸合，通過RS232串口通訊連接到上位機監(jiān)控界面；供電電源回路為控制回路和主供電回路的接觸器供電，主供電回路將外接AC400V電壓傳遞給整流電路，整流電路將交流電壓轉(zhuǎn)化為直流電壓輸出供給被試驗設(shè)備；濾波電路并聯(lián)于主供電回路的外接AC400V輸入端。所述的控制回路包括CPU控制板、I/O板，CPU控制板、I/O板通過排線連接。CPU控制板通過232串口通訊連接上位機監(jiān)控界面，CPU控制板接收上位機開關(guān)量信號后，CPU控制板發(fā)出驅(qū)動信號控制I/O板相應(yīng)I/O 口輸出24V電壓，I/O連接主供電回路的接觸器線圈，I/O 口控制驅(qū)動主供電回路相應(yīng)接觸器的斷開吸合，以實現(xiàn)對功率單元模塊、低電壓穿越裝置功能性測試的操作?？刂苹芈吠饨颖O(jiān)控系統(tǒng)。所述的供電電源回路主要由開關(guān)電源組成，為控制回路提供直流電壓。所述的主供電回路主要由接觸器、斷路器和電阻組成，接觸器、斷路器和電阻串行聯(lián)接?？刂苹芈房刂浦鞴╇娀芈返慕佑|器的吸合，將交流電壓供給整流電路。主供電回路中串入電阻，限制主供電回路供給電流，減小主供電回路為整流電路供電時對整流電路的器件的沖擊。放電電路由放電電阻組成，放電電阻與斷路器串聯(lián)后并聯(lián)于整流電路的直流輸出端，用于試驗完成后釋放直流母線電壓和被測模塊直流電壓。整流電路采用三相橋式全波整流，整流電路的直流端并聯(lián)三個電容，電容支撐直流母線電壓起到穩(wěn)壓與能量緩沖的作用，整流電路為被測試設(shè)備提供穩(wěn)定的直流電壓。濾波電路并聯(lián)于電源入口，主要由電容組成，其主要作用是穩(wěn)定輸入的交流電壓。本發(fā)明具有以下特點:1、控制回路的CPU控制電路除了具備豐富的外圍控制功能外，更重要的是實現(xiàn)核心控制算法，其上可兼顧RS485和RS232的一對一和一對多的通訊模式，因此它是此試驗平臺系統(tǒng)的控制核心，僅需一臺上位機可輕松完成全部測試。2、主供電回路設(shè)計了預(yù)充電電阻，以保護被試驗的裝置中由于尖峰電流的產(chǎn)生對整流器件和被裝置的器件的損壞。3、放電電路中放電電阻與斷路器串聯(lián)后并聯(lián)于直流輸出端，放電電阻用于試驗完成后釋放直流母線電壓和被測模塊直流電壓。4、整流電路采用三相橋式全波整流，為直流端并聯(lián)三個電容，電容支撐直流母線電壓起到穩(wěn)壓與能量緩沖的作用，整流電路為被測試設(shè)備提供穩(wěn)定的直流電壓。
圖1為本實用新型的拓撲框圖；1控制回路，2供電電源回路，3主供電回路，4放電電路,5整流電路，6濾波電路；圖2為本實用新型綜合試驗平臺主電路原理圖；圖3為直流卸荷模塊電路原理圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
進一步說明本實用新型。圖1為本實用新型的拓撲框圖。如圖1所示，本實用新型包括控制回路1、供電電源回路2、主供電回路3、放電電路4、整流電路5和濾波電路6。控制回路I的I/O板的I/O 口連接主供電回路3的接觸器的線圈。供電電源回路2輸出端連接控制回路I的I/O板的X12端子為控制回路I供電。主供電回路3串聯(lián)于整流電路5的交流端。放電電路4并聯(lián)于整流電路5的直流端。濾波電路6并聯(lián)于供電電源回路2的輸入端。控制回路I控制主供電回路3的接觸器的吸合，通過RS232串口通訊連接到上位機監(jiān)控界面。供電電源回路2為控制回路I和主供電回路3的接觸器供電，主供電回路3將外接AC400V電壓傳遞給整流電路5，整流電路5將交流電壓轉(zhuǎn)化為直流電壓輸出供給被試驗設(shè)備。濾波電路6并聯(lián)于主供電回路3的外接AC400V輸入端。圖2為本實用新型綜合試驗平臺主電路原理圖，主電路包括主供電回路3、濾波電路6、整流電路5和放電電路4部分。主供電回路3由斷路器Q1、第二接觸器Q2、第三接觸器Q3、第四接觸器Q4、第一電阻R1、第二電阻R2和第三電阻R3組成。斷路器Ql和第三接觸器Q3、第四接觸器Q4串聯(lián)，第二接觸器Q2、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3串聯(lián)后與第三接觸器Q3并聯(lián)。濾波電路由第五接觸器Q5和濾波電容Cl組成，第五接觸器Q5和濾波電容Cl串聯(lián)后并接在斷路器Ql的下端。整流電路由第一二極管TB1、第二二極管TB2、第三二極管TB3、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4組成，第一二極管TB1、第二二極管TB2、第三二極管TB3組成三相全波整流橋，三相全波整流橋的交流端串接于接觸器Q4的下端，第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4并聯(lián)于三相全波整流橋直流端。放電電路由斷路器Q6、電阻R4組成，斷路器Q6、電阻R4串聯(lián)后并聯(lián)于三相全波整流橋直流端?？刂苹芈钒–PU控制板、I/O板，CPU控制板、I/O板通過排線連接。CPU控制板通過232串口通訊連接上位機監(jiān)控界面，CPU控制板接收上位機開關(guān)量信號后，CPU控制板發(fā)出驅(qū)動信號控制I/O板相應(yīng)I/O 口輸出24V電壓，I/O連接主供電回路的接觸器線圈，I/O 口控制驅(qū)動主供電回路相應(yīng)接觸器的斷開吸合。供電電源回路輸出端連接控制回路的I/O板的X12端子為控制回路供電。以下以低電壓穿越裝置的直流卸荷模塊試驗為例，說明本實用新型綜合試驗平臺的工作過程和各個部分的功能。功率單元模塊和直流卸荷模塊試驗方法相同。低電壓穿越裝置的直流卸荷模塊由卸荷電阻A2R1、快恢復(fù)二極管A2TB5、IGBTA2Q13和驅(qū)動板A2AB24組成。卸荷電阻A2R1主要作用是釋放能量，快恢復(fù)二極管A2TB5釋放IGBT關(guān)斷時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，IGBT是直流卸荷模塊的核心器件，直流卸荷模塊的工作狀態(tài)由IGBT決定。驅(qū)動板A2AB24主要用于接收CPU板發(fā)送的信號來驅(qū)動IGBT導(dǎo)通與關(guān)斷。直流卸荷電路原理圖如圖3所示。直流卸荷模塊試驗方法如下述:控制回路的線路板AB3的排線端口 X2與直流卸荷模塊的驅(qū)動板排線端口 Jl用排線連接，線路板AB3通過排線為直流卸荷模塊驅(qū)動板供電。主供電回路的輸出端子Xl的8端子和7端子分別接直流卸荷模塊的Ud+和Ud-,為直流卸荷模塊供給直流電壓。Xl的1、
2、3端子外接AC400V。閉合供電電源回路的斷路器Q7，為控制回路線路板供電并燒寫直流卸荷專用測試程序。閉合主供電回路斷路器Q1，接觸器Q5閉合，濾波電容Cl投入電路，對輸入的電壓進行濾波。控制回路的線路板AB3采用RS232串口通訊連接上位機監(jiān)控界面，打開監(jiān)控界面，依次點擊監(jiān)控界面的“Q2”、“Q3”、“Q4”按鈕，主供電回路接觸器Q2、Q3、Q4依次吸合，主供電回路為整流回路供電，整流回路直流輸出端為直流卸荷模塊提供直流電壓，使用萬用表測量直流卸荷模塊的Ud+和Ud-之間的直流母線電壓上升到540V不再變化時，斷開主供電回路接觸器Q2、Q3、Q4和斷路器Q1，點擊監(jiān)控界面的“單脈沖”按鈕，控制回路接收上位機通過串口通信發(fā)出的數(shù)據(jù)后，為直流卸荷模塊的驅(qū)動板使能，直流卸荷驅(qū)動板驅(qū)動IGBT導(dǎo)通100ms，直流電壓能量通過電阻A2R1釋放，閉合Q6釋放直流卸荷模塊的電容殘余電能，試驗完成。
權(quán)利要求1.一種綜合試驗平臺，其特征在于，所述的綜合試驗平臺包括控制回路(I)、供電電源回路(2)、主供電回路(3)、放電電路(4)、整流電路(5)和濾波電路(6);所述的控制回路(I)控制主供電回路(3)的接觸器的吸合，通過RS232串口通訊連接到上位機監(jiān)控界面；供電電源回路(2 )為控制回路(I)供電，主供電回路(3 )將外接AC400V電壓傳遞給整流電路(5 )，整流電路(5)將交流電壓轉(zhuǎn)化為直流電壓輸出供給被試驗設(shè)備；濾波電路(6)并聯(lián)于主供電回路(3)的外接AC400V輸入端。
2.按照權(quán)利要求1所述的綜合試驗平臺，其特征在于，所述的主供電回路(3)由第一斷路器(Q1)、第二接觸 器(Q2)、第三接觸器(Q3)、第四接觸器(Q4)、第一電阻(R1)、第二電阻(R2)和第三電阻(R3)組成；斷路器(Ql)和第三接觸器(Q3)、第四接觸器(Q4)串聯(lián)，第二接觸器(Q2)、第一電阻(R1)、第二電阻(R2)、第三電阻(R3)串聯(lián)后與第三接觸器(Q3)并聯(lián)；濾波電路由第五接觸器(Q5)和濾波電容(Cl)組成，第五接觸器(Q5)和濾波電容(Cl)串聯(lián)后并接在第一斷路器(Ql)的下端；整流電路由第一二極管(TB1)、第二二極管(TB2)、第三二極管(TB3)、第二電容(C2)、第三電容(C3)、第四電容(C4)組成，第一二極管(TBl)、第二二極管(TB2)、第三二極管(TB3)組成三相全波整流橋，三相全波整流橋的交流端串接于接觸器(Q4)的下端，第二電容(C2)、第三電容(C3)、第四電容(C4)并聯(lián)于三相全波整流橋直流端；放電電路由第二斷路器(Q6)、電阻(R4)組成，第二斷路器(Q6)、電阻(R4)串聯(lián)后并聯(lián)于三相全波整流橋直流端；控制回路包括CPU控制板、I/O板，CPU控制板、I/O板通過排線連接，CPU控制板通過232串口通訊連接上位機監(jiān)控界面，CPU控制板接收上位機開關(guān)量信號后，CPU控制板發(fā)出驅(qū)動信號控制I/O板相應(yīng)I/O 口輸出24V電壓，I/O連接主供電回路的接觸器線圈，I/O 口控制驅(qū)動主供電回路相應(yīng)接觸器的斷開吸合，供電電源回路輸出端連接控制回路的I/O板的X12端子為控制回路供電。
專利摘要一種綜合試驗平臺。所述的綜合試驗平臺包括控制回路(1)、供電電源回路(2)、主供電回路(3)、放電電路(4)、整流電路(5)和濾波電路(6)；所述的控制回路(1)控制主供電回路(3)的接觸器的吸合，通過RS232串口通訊連接到上位機監(jiān)控界面；供電電源回路(2)為控制回路(1)供電，主供電回路(3)將外接AC400V電壓傳遞給整流電路(5)，整流電路(5)將交流電壓轉(zhuǎn)化為直流電壓輸出供給被試驗設(shè)備；濾波電路(6)并聯(lián)于主供電回路(3)的外接AC400V輸入端。
文檔編號G01R31/00GK203084107SQ20122073907
公開日2013年7月24日 申請日期2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月26日
發(fā)明者蘇鵬程, 李宏宇, 劉國東, 何川 申請人:保定科諾偉業(yè)控制設(shè)備有限公司