本發(fā)明屬于電力電子領(lǐng)域，涉及一種功率單元測(cè)試方法，相比現(xiàn)有方法可以模擬級(jí)聯(lián)功率單元之間相互干擾，適用于高壓靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置功率單元的測(cè)試。

背景技術(shù)：
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高壓靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置采用功率單元級(jí)聯(lián)拓?fù)?，其三相橋臂由一定?shù)量的功率單元級(jí)聯(lián)組成。裝置整機(jī)測(cè)試前一般需要對(duì)功率單元進(jìn)行額定直流電壓和額定交流電流下測(cè)試，現(xiàn)有測(cè)試方案主要針對(duì)功率單元自身的運(yùn)行控制、故障保護(hù)、電磁兼容以及連接安裝進(jìn)行。

專(zhuān)利CN201120230665通過(guò)開(kāi)環(huán)控制實(shí)現(xiàn)額定直流電壓下無(wú)功電流在兩個(gè)功率單元之間的流動(dòng)，從而對(duì)功率單元在額定工況下進(jìn)行測(cè)試。專(zhuān)利CN201210364459提出通過(guò)直流電壓閉環(huán)和交流電流閉環(huán)構(gòu)成的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功率單元額定工況下的測(cè)試。以上測(cè)試方案不能對(duì)裝置整機(jī)運(yùn)行時(shí)級(jí)聯(lián)功率單元之間相互干擾進(jìn)行模擬，對(duì)功率單元測(cè)試不夠全面，因此不能保證裝置整機(jī)測(cè)試時(shí)功率單元運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。

裝置整機(jī)運(yùn)行過(guò)程中功率單元之間存在較大的壓差(最高可達(dá)2倍的功率單元直流電壓值)，并且功率單元之間也存在一定的電磁干擾，采用以上方案對(duì)功率單元自身進(jìn)行測(cè)試不能保證裝置整機(jī)運(yùn)行時(shí)功率單元的可靠性和穩(wěn)定性，因此需要對(duì)裝置整機(jī)運(yùn)行時(shí)功率單元之間相互干擾進(jìn)行更加準(zhǔn)確的模擬。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明提出一種模擬級(jí)聯(lián)功率單元之間相互干擾的功率單元測(cè)試方法，通過(guò)對(duì)級(jí)聯(lián)功率單元之間壓差以及電磁干擾更加準(zhǔn)確的模擬，對(duì)功率單元進(jìn)行更加全面測(cè)試。

本發(fā)明涉及一種功率單元的測(cè)試方法，與現(xiàn)有功率單元測(cè)試方法相比不僅可以在額定直流電壓和額定交流電流下對(duì)功率單元進(jìn)行測(cè)試，并且可以模擬裝置整機(jī)運(yùn)行時(shí)級(jí)聯(lián)功率單元之間的相互干擾，從而可以更加全面的對(duì)功率單元進(jìn)行測(cè)試。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)解決的：

一種模擬級(jí)聯(lián)功率單元之間相互干擾的功率單元測(cè)試方法：

(1)將4個(gè)待測(cè)功率單元分成兩組，每組功率單元按照其在功率柜中擺放方式進(jìn)行布置，而擺放方式中功率單元之間的距離是影響功率單元之間相互干擾的關(guān)鍵因素；

(2)將測(cè)試電路通過(guò)兩個(gè)升壓變壓器對(duì)級(jí)聯(lián)功率單元之間的壓差進(jìn)行模擬，從而對(duì)功率單元進(jìn)行更加全面的測(cè)試；

(3)將一組功率單元采用開(kāi)環(huán)控制，其中為了降低輸出電壓中的高頻諧波采用載波移相調(diào)制策略；

(4)將一組功率單元采用由直流電壓閉環(huán)和交流電流閉環(huán)構(gòu)成的雙閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)額定電壓下無(wú)功電流在兩組功率單元之間的流動(dòng)，同樣采用載波移相調(diào)制策略降低輸出電壓中的高頻諧波。

所述功率單元測(cè)試電路由斷路器QF、升壓變壓器T1、升壓變壓器T2、二極管整流橋DBR1、二極管整流橋DBR2、電抗器L以及4個(gè)待測(cè)功率單元M1、待測(cè)功率單元M2、待測(cè)功率單元M3和待測(cè)功率單元M4組成；

(1)功率單元M1和功率單元M2作為一組按照功率單元在功率柜中擺放進(jìn)行布置，功率單元M3和功率單元M4同樣按照功率單元在功率柜中擺放進(jìn)行布置；

(2)測(cè)試電路中器件連接如下：

1)升壓變壓器T1和升壓變壓器T2分別通過(guò)斷路器QF連接于交流220V電網(wǎng)，通過(guò)升壓變壓器交流電壓由220V升壓至660V；

2)分別通過(guò)兩組二極管整流橋DBR1和二極管整流橋DBR2將交流電壓整流成直流電壓；

3)二極管整流橋輸出分別連接至功率單元M1和功率單元M2；

4)功率單元M1的交流正輸出與功率單元M3的交流正輸出通過(guò)電抗器L相連；

5)功率單元M1的交流負(fù)輸出與功率單元M2的交流正輸出相連；

6)功率單元M2的交流負(fù)輸出與功率單元M4的交流負(fù)輸出相連；

7)功率單元M3的交流負(fù)輸出與功率單元M4的交流正輸出相連。

功率單元M1和功率單元M2采用開(kāi)環(huán)控制、功率單元M3和功率單元M4采用直流電壓閉環(huán)和交流電流閉環(huán)組成的雙閉環(huán)控制。

1)頻率50Hz且幅值在0-2π之間線性變化的角度參考The_Ref的余弦值與交流電壓幅值Vac_Amp相乘得到M1和M2的輸出電壓參考Vac_Ref；

2)M1直流電壓測(cè)量值Vdc_M1和M2直流電壓測(cè)量值Vdc_M2相加得到總電壓Vdc_M1M2；

3)Vac_Ref與Vdc_M1M2相除得到功率單元M1和M2的調(diào)制信號(hào)MV_M1M2；

4)根據(jù)MV_M1M2通過(guò)載波移相調(diào)制策略得到功率單元M1和M2的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)；

5)M3直流電壓測(cè)量值Vdc_M3和M4直流電壓測(cè)量值Vdc_M4相加得到總電壓Vdc_M3M4；

6)直流電壓閉環(huán)采用PI控制器，以直流電壓參考Vdc_Ref作為電壓環(huán)的參考值，以Vdc_M3M4作為反饋值；

7)直流電壓環(huán)輸出與The_Ref的余弦值相乘得到電流指令中的有功分量，而無(wú)功電流直流與The_Ref的正弦值相乘得到電流指令中的無(wú)功分量，有功分量和無(wú)功分量相加得到交流電流指令I(lǐng)ac_Ref；

8)交流電流環(huán)采用P控制器，以交流電流指令I(lǐng)ax_Ref作為電流環(huán)的參考值，以交流電流采樣值Iac_Fdb作為反饋值；

9)為了保證電流的跟蹤將MV_M1M2作為前饋量與交流電流環(huán)的輸出相加得到功率單元M3和M4的調(diào)制信號(hào)MV_M3M4；

10)根據(jù)MV_M3M4通過(guò)載波移相調(diào)制策略得到功率單元M3和M4的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明的測(cè)試方法可以模擬級(jí)聯(lián)功率單元之間相互干擾的情況下對(duì)功率單元在額定直流電壓和額定交流電流下進(jìn)行測(cè)試，從而更加全面的對(duì)功率單元的功能進(jìn)行驗(yàn)證，從而保證裝置整機(jī)運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性和可靠性。此外通過(guò)本測(cè)試可以獲得不同擺放方式對(duì)功率單元之間相互干擾的影響，從而為功率柜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考。

附圖說(shuō)明：

圖1功率單元在功率柜中的擺放圖；

圖2功率單元測(cè)試電路的主電路拓?fù)鋱D；

圖3功率單元測(cè)試電路所采用的控制策略圖。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述：

參見(jiàn)圖1、2，功率單元測(cè)試電路主要由斷路器QF、升壓變壓器T1和T2、二極管整流橋DBR1和DBR2、電抗器L以及4個(gè)待測(cè)功率單元(M1、M2、M3、M4)組成。

(3)功率單元M1和M2作為一組按照功率單元在功率柜中擺放進(jìn)行布置，功率單元M3和M4同樣按照功率單元在功率柜中擺放進(jìn)行布置。

(4)測(cè)試電路中器件連接如下所示：

8)升壓變壓器T1和T2分別通過(guò)斷路器QF連接于交流220V電網(wǎng)，通過(guò)升壓變壓器交流電壓由220V升壓至660V；

9)分別通過(guò)兩組二極管整流橋DBR1和DBR2將交流電壓整流成直流電壓；

10)二極管整流橋輸出分別連接至功率單元M1和M2

11)M1的交流正輸出與M3的交流正輸出通過(guò)電抗器L相連；

12)M1的交流負(fù)輸出與M2的交流正輸出相連；

13)M2的交流負(fù)輸出與M4的交流負(fù)輸出相連；

14)M3的交流負(fù)輸出與M4的交流正輸出相連。

(5)本發(fā)明控制系統(tǒng)框圖如下所示，其中M1和M2采用開(kāi)環(huán)控制、M3和M4采用直流電壓閉環(huán)和交流電流閉環(huán)組成的雙閉環(huán)控制。

11)頻率50Hz且幅值在0～2π之間線性變化的角度參考The_Ref的余弦值與交流電壓幅值Vac_Amp相乘得到M1和M2的輸出電壓參考Vac_Ref；

12)M1直流電壓測(cè)量值Vdc_M1和M2直流電壓測(cè)量值Vdc_M2相加得到總電壓Vdc_M1M2；

13)Vac_Ref與Vdc_M1M2相除得到功率單元M1和M2的調(diào)制信號(hào)MV_M1M2；

14)根據(jù)MV_M1M2通過(guò)載波移相調(diào)制策略得到功率單元M1和M2的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)；

15)M3直流電壓測(cè)量值Vdc_M3和M4直流電壓測(cè)量值Vdc_M4相加得到總電壓Vdc_M3M4；

16)直流電壓閉環(huán)采用PI控制器，以直流電壓參考Vdc_Ref作為電壓環(huán)的參考值，以Vdc_M3M4作為反饋值；

17)直流電壓環(huán)輸出與The_Ref的余弦值相乘得到電流指令中的有功分量，而無(wú)功電流直流與The_Ref的正弦值相乘得到電流指令中的無(wú)功分量，有功分量和無(wú)功分量相加得到交流電流指令I(lǐng)ac_Ref；

18)交流電流環(huán)采用P控制器，以交流電流指令I(lǐng)ax_Ref作為電流環(huán)的參考值，以交流電流采樣值Iac_Fdb作為反饋值；

19)為了保證電流的跟蹤將MV_M1M2作為前饋量與交流電流環(huán)的輸出相加得到功率單元M3和M4的調(diào)制信號(hào)MV_M3M4；

20)根據(jù)MV_M3M4通過(guò)載波移相調(diào)制策略得到功率單元M3和M4的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)；

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施方式僅限于此，對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單的推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明由所提交的權(quán)利要求書(shū)確定專(zhuān)利保護(hù)范圍。