本發(fā)明涉及電力電子設(shè)備測(cè)試，尤其涉及一種適用于lcc（電網(wǎng)換相換流器）換流閥和clcc（可控?fù)Q相換流器）換流閥的測(cè)試裝置（cte）。

背景技術(shù)：

1、高壓直流輸電技術(shù)（hvdc）自誕生以來(lái)，在電力傳輸領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。隨著全球能源需求的快速增長(zhǎng)以及新能源領(lǐng)域的不斷發(fā)展，hvdc技術(shù)憑借其在長(zhǎng)距離、大功率輸電中的顯著優(yōu)勢(shì)，逐漸成為跨區(qū)域電網(wǎng)互聯(lián)、海上風(fēng)電輸送以及可再生能源并網(wǎng)等領(lǐng)域的主要技術(shù)手段之一。在高壓直流輸電系統(tǒng)中，換流閥作為核心設(shè)備，其性能的可靠性和穩(wěn)定性直接決定了整個(gè)輸電系統(tǒng)的安全性和運(yùn)行效率。

2、在實(shí)際應(yīng)用中，lcc（電網(wǎng)換相換流器）換流閥和clcc（可控?fù)Q相換流器）換流閥是hvdc系統(tǒng)中常見(jiàn)的換流設(shè)備類型。lcc換流閥采用晶閘管作為主要開關(guān)元件，通過(guò)晶閘管的自然換相特性控制電流換向。clcc換流閥則在lcc的基礎(chǔ)上，結(jié)合了可控?fù)Q相技術(shù)，通常引入了igbt（絕緣柵雙極晶體管）等新型器件，以提升換流效率和系統(tǒng)可靠性。隨著這兩類換流閥結(jié)構(gòu)的逐漸復(fù)雜化，對(duì)它們的測(cè)試需求也愈加多樣化和復(fù)雜化，測(cè)試技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的重要性愈發(fā)凸顯。

3、換流閥在工作中承擔(dān)著直流與交流之間的轉(zhuǎn)換任務(wù)，內(nèi)部由大量功率半導(dǎo)體器件組成，包括晶閘管、二極管、電容、電阻等元件。這些元件在實(shí)際運(yùn)行中需要承受極高的電壓和電流，因此要求設(shè)備具備極高的穩(wěn)定性、耐用性和可靠性。為了保證這些元件的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，換流閥的測(cè)試過(guò)程至關(guān)重要，尤其是在新設(shè)備調(diào)試和維護(hù)階段。對(duì)于lcc換流閥來(lái)說(shuō)，晶閘管的開關(guān)性能、觸發(fā)響應(yīng)和耐壓能力是測(cè)試中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)；而對(duì)于clcc換流閥，igbt的引入帶來(lái)了更復(fù)雜的開關(guān)控制，因此對(duì)其性能測(cè)試也提出了更高的要求。

4、現(xiàn)有的測(cè)試技術(shù)多集中在對(duì)換流閥的整體功能性測(cè)試以及對(duì)內(nèi)部關(guān)鍵元件的單獨(dú)性能測(cè)試。以晶閘管為例，晶閘管作為lcc換流閥的核心元件，其工作依賴于外部觸發(fā)信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通和關(guān)斷，測(cè)試過(guò)程中需要精準(zhǔn)控制觸發(fā)電流和電壓。晶閘管在極端電壓條件下的響應(yīng)能力是衡量其性能的重要標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)試設(shè)備必須提供精準(zhǔn)的電壓、電流控制以及快速的數(shù)據(jù)采集能力。此外，由于晶閘管工作環(huán)境中存在極高電壓和復(fù)雜的瞬態(tài)電流波形，測(cè)試系統(tǒng)需要具備較強(qiáng)的抗干擾能力，以保證數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

5、igbt作為clcc換流閥中的關(guān)鍵元件，具有高開關(guān)速度和低開關(guān)損耗的優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也對(duì)測(cè)試提出了更高的要求。igbt的測(cè)試不僅要對(duì)其開關(guān)行為進(jìn)行精確測(cè)量，還需要評(píng)估其在高壓、大功率環(huán)境下的穩(wěn)定性。特別是在復(fù)雜的開關(guān)狀態(tài)下，igbt的開關(guān)響應(yīng)、過(guò)流保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)等參數(shù)至關(guān)重要?，F(xiàn)有的測(cè)試設(shè)備在對(duì)igbt進(jìn)行精密測(cè)試時(shí)，常常面臨設(shè)備靈活性不足、響應(yīng)不夠及時(shí)等問(wèn)題，限制了測(cè)試的全面性和準(zhǔn)確性。

6、傳統(tǒng)的換流閥測(cè)試設(shè)備通常具備功能單一、效率較低的特點(diǎn)。它們往往僅能測(cè)試特定類型的換流閥元件，不能同時(shí)覆蓋晶閘管和igbt等多種器件的性能測(cè)試。由于晶閘管和igbt在工作中的電氣參數(shù)需求差異較大，傳統(tǒng)測(cè)試設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用中需要頻繁更換測(cè)試模塊或調(diào)整測(cè)試設(shè)置，增加了操作復(fù)雜性，也延長(zhǎng)了測(cè)試周期。此外，由于這些設(shè)備缺乏自適應(yīng)功能，操作人員往往需要根據(jù)不同設(shè)備手動(dòng)調(diào)整測(cè)試參數(shù)，如電壓、電流和頻率等，導(dǎo)致測(cè)試過(guò)程繁瑣且容易出錯(cuò)。隨著換流閥集成度的提升，這種低效的測(cè)試方式顯然無(wú)法滿足未來(lái)電力電子設(shè)備的測(cè)試需求。

7、進(jìn)一步來(lái)看，傳統(tǒng)測(cè)試設(shè)備不僅在功能上相對(duì)單一，且其靈活性較差。晶閘管和igbt的工作條件不同，需要不同的觸發(fā)電壓、電流以及測(cè)試模式，而現(xiàn)有設(shè)備通常難以同時(shí)支持這些多樣化的需求。在高壓直流輸電系統(tǒng)中，自動(dòng)化測(cè)試設(shè)備的缺乏也是當(dāng)前面臨的一個(gè)主要挑戰(zhàn)。隨著系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大和設(shè)備復(fù)雜度的提升，依賴人工調(diào)整和手動(dòng)控制的測(cè)試方式效率低下，且存在較大的誤差空間。因此，測(cè)試設(shè)備的自動(dòng)化、智能化發(fā)展成為必然趨勢(shì)，特別是能夠根據(jù)被測(cè)元件自動(dòng)調(diào)整測(cè)試流程的智能設(shè)備，更是行業(yè)急需的解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種適用于lcc換流閥和clcc換流閥的測(cè)試裝置（cte），包括：

2、總電源模塊，用于將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，提供不同電壓等級(jí)的電源輸出；

3、多類電源輸出單元，輸出電源包括直流電源、脈沖電源和電流源；

4、主控單元，用于接收測(cè)試參數(shù)、控制測(cè)試流程并與外部設(shè)備進(jìn)行通信；

5、采樣單元，用于采集測(cè)試過(guò)程中的電壓和電流數(shù)據(jù)；

6、輸出控制單元，用于根據(jù)所述主控單元的指令，控制各類電源的輸出；

7、晶閘管閥測(cè)試模塊和igbt子模塊測(cè)試模塊，用于分別進(jìn)行晶閘管閥及igbt子模塊的測(cè)試，所述晶閘管閥測(cè)試模塊和igbt子模塊測(cè)試模塊共享所述總電源模塊和主控單元；

8、所述主控單元進(jìn)一步包括自適應(yīng)測(cè)試模塊，所述自適應(yīng)測(cè)試模塊根據(jù)不同被測(cè)設(shè)備的需求動(dòng)態(tài)調(diào)整電壓、電流及相關(guān)參數(shù)，自動(dòng)適配相應(yīng)的測(cè)試模塊和電源輸出單元，并進(jìn)一步根據(jù)被測(cè)元件的特性自動(dòng)匹配相應(yīng)的測(cè)試參數(shù)和測(cè)試流程。

9、所述自適應(yīng)測(cè)試模塊包括：

10、設(shè)備識(shí)別單元，用于識(shí)別被測(cè)設(shè)備的類型和特性，自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備的電壓等級(jí)、工作頻率和電流需求，并根據(jù)輸入的電氣信號(hào)判斷被測(cè)設(shè)備類型；

11、參數(shù)調(diào)節(jié)單元，根據(jù)所述設(shè)備識(shí)別單元識(shí)別的結(jié)果，自動(dòng)調(diào)整相應(yīng)的測(cè)試參數(shù)，其中：

12、對(duì)于晶閘管閥，所述參數(shù)調(diào)節(jié)單元?jiǎng)討B(tài)調(diào)節(jié)觸發(fā)電壓、觸發(fā)時(shí)間以及阻尼電路特性；

13、對(duì)于igbt子模塊，所述參數(shù)調(diào)節(jié)單元調(diào)節(jié)開通和關(guān)斷時(shí)序以及電流波形；

14、反饋調(diào)控單元，用于實(shí)時(shí)采集電壓和電流數(shù)據(jù)，并將采集數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)參考參數(shù)進(jìn)行比較，如果數(shù)據(jù)偏離預(yù)設(shè)值，則通過(guò)調(diào)節(jié)輸出電壓和電流對(duì)測(cè)試參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整；

15、所述測(cè)試參數(shù)通過(guò)自適應(yīng)算法單元預(yù)測(cè)系統(tǒng)未來(lái)響應(yīng)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，其中所述自適應(yīng)算法單元采用的算法為：

16、

17、其中：

18、j是控制目標(biāo)的成本函數(shù)，用于最小化測(cè)試過(guò)程中的誤差和控制動(dòng)作；

19、是系統(tǒng)的輸出值；

20、是目標(biāo)參考值；

21、是控制變量的變化；

22、?是控制動(dòng)?作的權(quán)重系數(shù)；

23、是預(yù)測(cè)時(shí)域的長(zhǎng)度，代表算法預(yù)測(cè)未來(lái)的多個(gè)時(shí)刻的輸出；

24、是控制時(shí)域的長(zhǎng)度，決定了在每個(gè)控制周期內(nèi)允許調(diào)整控制變量的次數(shù)；

25、k是當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)或未來(lái)的時(shí)間步，用來(lái)追蹤系統(tǒng)的輸出和控制變量在各個(gè)時(shí)間點(diǎn)的表現(xiàn)；

26、自動(dòng)匹配單元，用于根據(jù)不同被測(cè)設(shè)備的需求自動(dòng)選擇和適配相應(yīng)的測(cè)試模塊和電源輸出單元。

27、所述晶閘管閥測(cè)試模塊包括：

28、閥基電子設(shè)備（vbe）測(cè)試單元，用于對(duì)閥基電子設(shè)備進(jìn)行電氣功能測(cè)試，所述閥基電子設(shè)備測(cè)試單元通過(guò)提供控制信號(hào)，模擬實(shí)際工況的觸發(fā)信號(hào)，檢測(cè)閥基電子設(shè)備的觸發(fā)電流、觸發(fā)電壓和響應(yīng)時(shí)間；

29、晶閘管觸發(fā)監(jiān)測(cè)單元（ttm）測(cè)試單元，用于監(jiān)測(cè)晶閘管的觸發(fā)情況，所述晶閘管觸發(fā)監(jiān)測(cè)單元測(cè)試單元通過(guò)發(fā)送模擬觸發(fā)信號(hào)并采集反饋信號(hào)，驗(yàn)證晶閘管觸發(fā)監(jiān)測(cè)單元的觸發(fā)信號(hào)接收能力、監(jiān)測(cè)精度和反饋?lái)憫?yīng)時(shí)間；

30、阻尼回路測(cè)試單元，用于測(cè)試阻尼回路的電氣性能，所述阻尼回路測(cè)試單元包括阻尼電阻測(cè)試、阻尼電容測(cè)試和阻尼回路整體功能測(cè)試；

31、本地測(cè)試模式單元，操作人員通過(guò)控制面板手動(dòng)調(diào)整測(cè)試參數(shù)并執(zhí)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果實(shí)時(shí)顯示在控制面板上；

32、遠(yuǎn)程測(cè)試模式單元，晶閘管閥測(cè)試模塊通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接至遠(yuǎn)程操作終端，自動(dòng)加載預(yù)設(shè)測(cè)試參數(shù)，并按順序進(jìn)行閥基電子設(shè)備、晶閘管觸發(fā)監(jiān)測(cè)單元及阻尼回路的測(cè)試，測(cè)試數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸至遠(yuǎn)程終端，供操作人員監(jiān)控和調(diào)整。

33、所述igbt子模塊測(cè)試模塊包括：

34、電氣通路測(cè)試單元，用于通過(guò)提供穩(wěn)定的電流和電壓，驗(yàn)證igbt子模塊內(nèi)的電氣通路完整性和連接正確性；

35、取能系統(tǒng)功能驗(yàn)證單元，用于測(cè)試取能系統(tǒng)在不同負(fù)載條件下的能量獲取和平衡能力；

36、高電位板卡監(jiān)測(cè)單元，用于檢測(cè)高電位板卡的電位監(jiān)測(cè)、過(guò)壓保護(hù)功能及信號(hào)采集的準(zhǔn)確性；

37、igbt開通關(guān)斷響應(yīng)測(cè)試單元，用于通過(guò)高頻電流信號(hào)精確測(cè)量igbt的開通時(shí)間、關(guān)斷時(shí)間和開關(guān)損耗；

38、過(guò)壓保護(hù)性能測(cè)試單元，用于通過(guò)逐步增加輸入電壓，測(cè)試igbt的過(guò)壓保護(hù)機(jī)制的啟動(dòng)和恢復(fù)能力；

39、系統(tǒng)掉電狀態(tài)下的穩(wěn)定性測(cè)試單元，用于模擬掉電條件下的電流切斷和電源恢復(fù)后的性能評(píng)估。

40、所述主控單元通過(guò)共享的控制算法實(shí)現(xiàn)對(duì)電源輸出、測(cè)試流程以及數(shù)據(jù)采集與反饋的統(tǒng)一管理，使兩個(gè)測(cè)試模塊在不同測(cè)試條件下的同步工作；所述控制算法為：

41、

42、其中：

43、?為總電源模塊的實(shí)時(shí)輸出電壓；

44、為當(dāng)前測(cè)試項(xiàng)目所需的目標(biāo)電壓；

45、為電壓偏差，定義為參考電壓與實(shí)際輸出電壓之間的差值；

46、?為比列系數(shù)，用于調(diào)節(jié)電壓響應(yīng)的強(qiáng)度；

47、?為積分系數(shù)，用于消除持續(xù)的穩(wěn)態(tài)偏差；

48、為微分系數(shù)，用于控制電壓的響應(yīng)速度和調(diào)節(jié)精度；

49、：在時(shí)間點(diǎn)時(shí)的電壓偏差；

50、?：表示微小的時(shí)間間隔，用于積分運(yùn)算。

51、本發(fā)明的換流閥測(cè)試裝置通過(guò)采用共享的總電源模塊和主控單元，實(shí)現(xiàn)了晶閘管閥測(cè)試模塊與igbt子模塊測(cè)試模塊的高效整合，大幅提高了測(cè)試系統(tǒng)的工作效率。通過(guò)自適應(yīng)測(cè)試模塊，能夠根據(jù)不同被測(cè)設(shè)備的需求自動(dòng)調(diào)整電壓、電流及相關(guān)測(cè)試參數(shù)，確保對(duì)不同設(shè)備的精確測(cè)試，減少了人為干預(yù)，提高了測(cè)試的自動(dòng)化和準(zhǔn)確性。同時(shí)，控制算法實(shí)現(xiàn)了電源輸出的實(shí)時(shí)調(diào)整，確保系統(tǒng)在復(fù)雜測(cè)試條件下保持穩(wěn)定和精確。此外，遠(yuǎn)程測(cè)試模式和本地測(cè)試模式的結(jié)合進(jìn)一步提升了操作的靈活性，滿足了多場(chǎng)景下的測(cè)試需求。