三电平PWM变换器检测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种三电平PWM变换器检测系统及方法，包括第一直流电容器组、第一变换器、第一电抗器、第一电量检测器、第一控制器、第二直流电容器组、第二电抗器、第二控制器及第二电量检测器。待检测变换器与第二电抗器、第二直流电容器组连接。本发明专利技术通过控制待检测变换器输出大小为额定值的无功电流，实现满负荷检测及老化试验；同时，第一变换器对待检测变换器和厂内其他负载产生的无功负荷和谐波进行就地补偿，使无功电流和谐波电流在厂区系统内部得到解决，最终达到了节约电能、提高电能质量、降低产品成本的目的。

【技术实现步骤摘要】
三电平PWM变换器检测系统及方法
本专利技术涉及电力电子
，尤其涉及三电平PWM变换器检测系统及方法。
技术介绍
三电平PWM变换器在电力领域获得了广泛的应用，如光伏并网发电系统中的DC/AC变换器、风力发电系统中的DC/AC变换器、低压变频器、电力电子变压器、微网储能系统变换器等。三电平PWM变换器出厂检验通常包括功能测试、满负荷带载测试及老化试验等。特别地，满负荷带载测试及老化试验是非常重要的检验项目，通常采用风机、电阻和电抗等作为试验负载，需要消耗大量的电能，包括有功电能和无功电能，而且工业用电单价相对较高，对生产厂家来说，电费是一笔不小的成本负担。另外，在一个工厂内部，通常要进行各种各样的科研试验、产品出厂试验，厂区内部的电能质量备受关注，如功率因数偏小、电压波动过大等，可能没法满足电力公司对相关用电指标的要求。
技术实现思路
本专利技术提供三电平PWM变换器检测系统及方法，以解决现有技术中三电平PWM变换器出厂检测耗电量高的技术问题，达到节能增效、降低成本的目的，同时还可以有效改善厂区内部电能质量。为了解决上述技术问题，本专利技术检测系统采用以下技术方案：三电平PWM变换器检测系统包括：第一电量检测器、第一变换器、第一控制器、第二控制器及第二电量检测器，其中第一变换器为检测系统工作电网的无功及谐波补偿器；所述第一电量检测器用于测量检测系统工作电网的电流和电压，并将测量结果传输给第一控制器；所述第二电量检测器用于测量待检测三电平PWM变换器的工作电流及电网电压，并将测量结果传输给第二控制器；所述第一控制器根据第一电量检测器的测量结果，实时调整第一变换器输出的无功电流，从而控制检测系统无功电流等于0、功率因数等于1；所述第二控制器根据第二电量检测器的测量结果，对待检测三电平PWM变换器的无功电流和直流母线电压分别进行闭环控制，使待检测三电平PWM变换器输出的无功电流和直流母线电压分别达到预设的额定值。优选地，所述检测系统还包括：第一电抗器及第二电抗器；第一电抗器的一端与所述第一变换器的输入端相连，另外一端与检测系统工作电网的三相母线相连；第二电抗器的一端与所述待检测三电平PWM变换器的输入端相连，另外一端与检测系统工作电网的三相母线相连。优选地，所述检测系统还包括：第一直流电容器组及第二直流电容器组；所述第一直流电容器组与第一变换器的直流侧相连；所述第二直流电容器组与待检测三电平PWM变换器的直流侧相连。优选地，所述第一控制器包括DSP及模拟信号预处理电路，DSP分别与第一变换器及模拟信号预处理电路连接，模拟信号预处理电路分别与第一电量检测器、第一直流电容器组连接；所述第一电量检测器的检测信号以及第一直流电容器组的检测信号通过模拟信号预处理电路处理后由DSP进行AD采样；DSP根据AD采样结果及外部输入指令进行SPWM计算后产生PWM驱动信号对第一变换器进行控制。所述第一控制器还包括CPLD及光电隔离电路，CPLD分别与DSP及光电隔离电路连接，光电隔离电路分别与模拟信号预处理电路及CPLD连接；当有故障、报警或输入电压过零发生时，模拟信号预处理电路输出相应的电平信号再经过光电隔离电路后进入CPLD；CPLD对所述电平信号进行编码、存储由DSP读取并进行处理。优选地，所述第二控制器包括DSP及模拟信号预处理电路，DSP分别与待检测三电平PWM变换器及模拟信号预处理电路连接，模拟信号预处理电路分别与第二电量检测器、第二直流电容器组连接；所述第二电量检测器的检测信号以及第二直流电容器组的检测信号通过模拟信号预处理电路处理后由DSP进行AD采样；DSP根据AD采样结果及外部输入指令进行SPWM计算后产生PWM驱动信号对待检测三电平PWM变换器进行控制。所述第二控制器还包括CPLD及光电隔离电路，CPLD分别与DSP及光电隔离电路连接，光电隔离电路分别与模拟信号预处理电路及CPLD连接；当有故障、报警或输入电压过零发生时，模拟信号预处理电路输出相应的电平信号再经过光电隔离电路后进入CPLD；CPLD对所述电平信号进行编码、存储由DSP读取并进行处理。为了解决上述技术问题，本专利技术检测方法采用以下技术方案：基于上述检测系统的三电平PWM变换器检测方法，其中第一直流电容器组、第二直流电容器组分别用于储存第一变换器、待检测三电平PWM变换器的直流侧能量及抑制直流电压的波动；第一控制器、第二控制器分别控制第一变换器、待检测三电平PWM变换器；第二控制器对待检测的三电平PWM变换器的控制过程如下：A1、根据第二电量检测器检测到的电流信号进行3s/2r变换，得到待检测三电平PWM变换器输出的无功电流实际值Id2和有功电流实际值Iq2；A2、给定待检测三电平PWM变换器的无功电流参考值Idref2和直流电压参考值Udcref2；A3、对待检测三电平PWM变换器给定的直流电压参考值Udcref2和实际检测到的第二直流电容器组电压Udc2比较进行PI调节，得到待检测三电平PWM变换器有功电流参考值Iqref2；A4、分别对待检测三电平PWM变换器的无功电流参考值Idref2与无功电流实际值Id2、有功电流参考值Iqref2与有功电流实际值Iq2比较进行PI调节，得到dq坐标系下PWM调制波参考值Udref2和Uqref2；A5、对Udref2和Uqref2进行2r/3s变换得到abc坐标系下PWM调制波参考值Uaref2、Ubref2和Ucref2；A6、根据SPWM算法得到待检测三电平PWM变换器所需的PWM信号，输出给待检测三电平PWM变换器；第一控制器对第一变换器的控制过程如下：B1、根据第一电量检测器检测到的电流信号进行3s/2r变换，得到检测系统工作电网的无功电流实际值Id1和有功电流实际值Iq1；B2、给定第一变换器的无功电流参考值Idref1＝0和直流电压参考值Udcref1；B3、对第一变换器给定的直流电压参考值Udcref1和实际检测到的第一直流电容器组电压Udc1比较进行PI调节，得到第一变换器有功电流参考值Iqref1；B4、分别对第一变换器无功电流参考值Idref1与无功电流实际值Id1、有功电流参考值Iqref1与有功电流实际值Iq1比较进行PI调节，得到dq坐标系下PWM调制波参考值Udref1和Uqref1；B5、对Udref1和Uqref1进行2r/3s变换得到abc坐标系下PWM调制波参考值Uaref1、Ubref1和Ucref1；B6、根据SPWM算法得到第一变换器所需的PWM信号，输出给第一变换器。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点或有益效果：本专利技术采用已检测的变换器作为厂区电网总的无功和谐波补偿器，该已检测的变换器始终处于工作状态，具有输出无功功率及谐波补偿的功能。本专利技术通过控制待检测的变换器，从而输出大小为额定电流值的无功电流，实现满负荷检测及老化试验；同时，已检测的变换器对待检测的变换器和厂内其他负载产生的无功负荷进行就地补偿，使无功电流在厂区系统内部得到解决，最终达到了节约电能、提高电能质量、降低产品成本的目的，解决了已有检测技术中采用风机、电阻或电抗作为试验负载而导致耗电量高的技术问题。附图说明图1是常规的三电平PWM变换器；图2是本专利技术实施例三电平PWM变换器检测系统原本文档来自技高网...

【技术保护点】
三电平PWM变换器检测系统，其特征在于，所述检测系统包括：第一电量检测器、第一变换器、第一控制器、第二控制器及第二电量检测器，其中第一变换器为检测系统工作电网的无功及谐波补偿器；所述第一电量检测器用于测量检测系统工作电网的电流和电压，并将测量结果传输给第一控制器；所述第二电量检测器用于测量待检测三电平PWM变换器的工作电流及电网电压，并将测量结果传输给第二控制器；所述第一控制器根据第一电量检测器的测量结果，实时调整第一变换器输出的无功电流，从而控制检测系统无功电流等于0、功率因数等于1；所述第二控制器根据第二电量检测器的测量结果，对待检测三电平PWM变换器的无功电流和直流母线电压分别进行闭环控制，使待检测三电平PWM变换器输出的无功电流和直流母线电压分别达到预设的额定值。

【技术特征摘要】
1.三电平PWM变换器检测系统，其特征在于，所述检测系统包括：第一电量检测器、第一变换器、第一控制器、第二控制器及第二电量检测器，其中第一变换器为检测系统工作电网的无功及谐波补偿器；所述第一电量检测器用于测量检测系统工作电网的电流和电压，并将测量结果传输给第一控制器；所述第二电量检测器用于测量待检测三电平PWM变换器的工作电流及电网电压，并将测量结果传输给第二控制器；所述第一控制器根据第一电量检测器的测量结果，实时调整第一变换器输出的无功电流，从而控制检测系统无功电流等于0、功率因数等于1；所述第二控制器根据第二电量检测器的测量结果，对待检测三电平PWM变换器的无功电流和直流母线电压分别进行闭环控制，使待检测三电平PWM变换器输出的无功电流和直流母线电压分别达到预设的额定值。2.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述检测系统还包括：第一直流电容器组及第二直流电容器组；所述第一直流电容器组与第一变换器的直流侧相连；所述第二直流电容器组与待检测三电平PWM变换器的直流侧相连。3.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述检测系统还包括：第一电抗器及第二电抗器；第一电抗器的一端与所述第一变换器的输入端相连，另外一端与检测系统工作电网的三相母线相连；第二电抗器的一端与所述待检测三电平PWM变换器的输入端相连，另外一端与检测系统工作电网的三相母线相连。4.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述第一变换器为三电平PWM变换器。5.根据权利要求2所述的检测系统，其特征在于，所述第一控制器包括DSP及模拟信号预处理电路，DSP与第一变换器及模拟信号预处理电路连接，模拟信号预处理电路分别与第一电量检测器、第一直流电容器组连接；所述第一电量检测器的检测信号以及第一直流电容器组的检测信号通过模拟信号预处理电路处理后由DSP进行AD采样；DSP根据AD采样结果及外部输入指令进行SPWM计算后产生PWM驱动信号对第一变换器进行控制。6.根据权利要求5所述的检测系统，其特征在于，所述第一控制器还包括CPLD及光电隔离电路，CPLD分别与DSP及光电隔离电路连接，光电隔离电路分别与模拟信号预处理电路及CPLD连接；当有故障、报警或输入电压过零发生时，模拟信号预处理电路输出相应的电平信号再经过光电隔离电路后进入CPLD；CPLD对所述电平信号进行编码、存储由DSP读取并进行处理。7.根据权利要求2所述的检测系统，其特征在于，所述第二控制器包括DSP及模拟信号预处理电路，DSP分别与待检测三电平PWM变换器及模拟信号预处理电路连接，模拟信号预处理电路分别与第二电量检测器、第二直流电容器组连接；所述第二电量检测器的检测信号以及第二直流电容器组的检测信号通过模拟信号预处理电路处理后由DSP进行AD采样；DSP根据AD采样结果及外部输入指令进行SPWM计算...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁俊波，刘卫军，孙开发，许贤昶，
申请(专利权)人：广州智光电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44