一种背靠背变流器的自循环测试方法技术

本发明专利技术涉及一种背靠背变流器的自循环测试方法，包括以下步骤：步骤S1，将背靠背变流器的两个交流端口连接在一起，形成内部电流通路，采用上位机与背靠背变流器中的控制电路进行通信；步骤S2，测试背靠背变流器的内部电气连接及控制功能；步骤S3，测试背靠背变流器的电流特性；步骤S4，测试背靠背变流器的绝缘性能和电压特性；步骤S5，测试背靠背变流器在额定工作状态下的功率特性。降低对测试条件、测量设备的要求，在安全可靠的条件下定位并剔除背靠背变流器的内部错误和缺陷。

【技术实现步骤摘要】
一种背靠背变流器的自循环测试方法
本专利技术涉及电力电子
，尤其涉及一种背靠背变流器的自循环测试方法。
技术介绍
背靠背变流器是一种常见的变流器类型，它由两个三相桥式变流器连接到一起构成，可以灵活地对电源系统的电压、频率、相数或其他电气特性进行变换，实现所需要的电能形式和控制策略，当前广泛应用于电机控制、交交变频、不间断电源、风力发电、电网能量管理等领域。典型的背靠背变流器包括两个三相桥式变流器、直流母线电容、控制电路、传感器采样电路和驱动保护电路等。典型背靠背变流器的电路拓扑图如图1所示。专利《无刷双馈发电机的背靠背变流器》、《一种多电平变流器控制系统》、《一种柔性多状态开关装置及其控制方法》等均采用了背靠背变流器。背靠背变流器在工作中要进行复杂的电能变换过程，因此必须要进行充分有效的测试，以发现变流器的内部缺陷，剔除原理设计或生产加工中的错误和隐患。传统的测试方法主要有两类。一类采用数字仿真或半实物仿真的方式，通过数值计算的方式模拟变流器的工作情况，对变流器的控制方法、算法策略进行测试，如专利《基于dSPACE的风电变流器控制器测试方法》。但这类测试方法只能对控制算法、软件代码进行测试，背靠背变流器的主电路(如三相桥式变流器、直流母线电容等)被仿真系统代替，没有进行实际的工作，也就无法检验变流器硬件的工作状态，不能充分测试背靠背变流器的实际情况。另一类则按照背靠背变流器的真实工作条件进行试验，如专利《一种双馈变流器的现场测试与评估方法》就是将变流器按照实际工作状态与双馈电机和电网实际连接来进行测试。这种测试可以反映变流器真实的软件、硬件状态，但有两点缺点：一是需要电机、电网、交流电源等测量设备，对测试条件的要求较高；二是需要变流器运行在高压、大功率的额定工作状态下，如果背靠背变流器自身在原理设计或生产加工中存在错误、缺陷或隐患，则极有可能发生故障，损害背靠背变流器自身或外部测量设备，甚至造成危险和事故，危及人身安全。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种背靠背变流器的自循环测试方法，用于解决现有技术中数字仿真方法不能充分测试背靠背变流器的实际情况以及按背靠背变流器的真实工作条件测试时对测试条件要求较高的问题。本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：提供了一种背靠背变流器的自循环测试方法，包括以下步骤：步骤S1，将背靠背变流器的两个交流端口连接在一起，形成内部电流通路，采用上位机与背靠背变流器中的控制电路进行通信；步骤S2，测试背靠背变流器的内部电气连接及控制功能；步骤S3，测试背靠背变流器的电流特性；步骤S4，测试背靠背变流器的绝缘性能和电压特性；步骤S5，测试背靠背变流器在额定工作状态下的功率特性。进一步地，所述步骤S1中，通过将背靠背变流器的两路三相交流输出经LC滤波电路Ⅰ和LC滤波电路Ⅱ连接在一起，直流电源为直流母线供电，形成电能的内部自循环。进一步地，所述步骤S3具体包括：步骤S31，测试背靠背变流器额定电流的功率特性和电流采样功能；步骤S32，测试背靠背变流器的电流保护功能。进一步地，所述步骤S4具体包括：步骤S41，测试背靠背变流器的绝缘性能和电压采样功能；步骤S42，测试背靠背变流器的电压保护功能。进一步地，所述步骤S2中，直流电源输出低压直流电，通过上位机向控制电路中加载开环逆变PWM算法1和PWM算法2，两路算法完全相同，控制电路分别利用上述PWM算法1和PWM算法2，经由驱动保护电路Ⅰ和驱动保护电路Ⅱ分别控制三相桥式变流器Ⅰ和三相桥式变流器Ⅱ工作于开环逆变状态；测量LC滤波电路Ⅰ和LC滤波电路Ⅱ的输出电压，当输出电压为三相正弦交流电压时，则说明驱动保护电路Ⅰ、驱动保护电路Ⅱ、三相桥式变流器Ⅰ、三相桥式变流器Ⅱ以及它们的电气连接正常，同时说明控制电路正确地执行了加载的PWM算法1和PWM算法2，验证了背靠背变流器的控制功能；否则，应检查背靠背变流器，寻找故障并排除后进行后续步骤。进一步地，所述步骤S31中，直流电源保持输出低压直流电不变，保持PWM算法1不变，修改PWM算法2，逐步调整调制波的相角，从而增加三相桥式变流器Ⅰ和三相桥式变流器Ⅱ的输出电流直至达到背靠背变流器的额定电流，对三相桥式变流器的ABC输出端的电流进行测量，通过上位机读取控制电路中的对应点的电流采样结果，如果电流采样结果与测量到的对应点的真实电流值一致，则电流采样功能正常；否则，应检查背靠背变流器，寻找故障并排除后进行后续步骤。进一步地，所述步骤S32中，继续保持直流电源输出低压直流电不变，保持PWM算法1不变，继续修改PWM算法2，继续增加PWM算法1和PWM算法2的调制波的相角偏差，直至三相桥式变流器Ⅰ和三相桥式变流器Ⅱ的输出电流超过电流的过流保护阈值；通过上位机读取控制电路中的保护结果信号，同时测量驱动信号1和2的电压波形；当输出电流低于过流保护阈值时，读取的保护结果信号为高电平，测量的驱动信号为斩波形式；且当输出电流超过过流保护阈值时，读取的保护结果信号为低电平，测量的驱动信号为高电平，则说明电流保护功能正常；否则，应检查背靠背变流器，寻找故障并排除后进行后续步骤。进一步地，所述步骤S41中，保持PWM算法1和PWM算法2完全相同；缓慢增加直流电源的输出电压，直至达到直流母线电压的额定值；对LC滤波电路Ⅰ和LC滤波电路Ⅱ的输出电压进行测量，当正常输出正弦交流电压时，证明背靠背变流器的绝缘性能正常，同时，测量直流母线电压和LC滤波电路Ⅰ、LC滤波电路Ⅱ的与背靠背变流器连接端的交流电压，并通过上位机读取控制电路中的电压采样结果；当电压采样结果与测量到的对应点的真实电压值一致时，电压采样功能正常；否则，应检查背靠背变流器，寻找故障并排除后进行后续步骤。进一步地，所述步骤S42中，继续保持PWM算法1和PWM算法2完全相同；继续增加直流电源的输出电压，直至超过直流母线电压的过压保护阈值，通过上位机读取控制电路中的保护结果信号，同时测量驱动信号1和驱动信号2；当输出电压低于过压保护阈值时，读取的保护结果信号为高电平，测量的驱动信号为斩波形式；且当输出电压超过过压保护阈值时，读取的保护结果信号为低电平，测量的驱动信号为高电平，则说明电压保护功能正常；否则，应检查背靠背变流器，寻找故障并排除后进行后续步骤。进一步地，所述步骤S5中，降低直流电源输出电压至直流母线的额定电压，保持PWM算法1不变，修改PWM算法2，逐步增大相角偏差，直到背靠背变流器的输出电流达到额定值，对LC滤波电路Ⅰ和LC滤波电路Ⅱ之间的电流进行测量；当测量的电流值与额定电流相同；且测量在一定时间内持续输出额定电流，则证明变流器在额定工作状态下正常工作或长时间工作；否则，应检查背靠背变流器，寻找故障并排除。本专利技术有益效果如下：本专利技术提供了一种背靠背变流器的自循环测试方法，对背靠背变流器的内部电气连接、控制功能、采样功能、保护功能、绝缘性能、功率特性进行测试，降低对测试条件、测量设备的要求，在安全可靠的条件下定位并剔除背靠背变流器的内部错误和缺陷。本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种背靠背变流器的自循环测试方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，将背靠背变流器的两个交流端口连接在一起，形成内部电流通路，采用上位机与背靠背变流器中的控制电路进行通信；步骤S2，测试背靠背变流器的内部电气连接及控制功能；步骤S3，测试背靠背变流器的电流特性；步骤S4，测试背靠背变流器的绝缘性能和电压特性；步骤S5，测试背靠背变流器在额定工作状态下的功率特性。

【技术特征摘要】
1.一种背靠背变流器的自循环测试方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，将背靠背变流器的两个交流端口连接在一起，形成内部电流通路，采用上位机与背靠背变流器中的控制电路进行通信；步骤S2，测试背靠背变流器的内部电气连接及控制功能；步骤S3，测试背靠背变流器的电流特性；步骤S4，测试背靠背变流器的绝缘性能和电压特性；步骤S5，测试背靠背变流器在额定工作状态下的功率特性。2.根据权利要求1所述的背靠背变流器的自循环测试方法，其特征在于，所述步骤S1中，通过将背靠背变流器的两路三相交流输出经LC滤波电路Ⅰ和LC滤波电路Ⅱ连接在一起，直流电源为直流母线供电，形成电能的内部自循环。3.根据权利要求2所述的背靠背变流器的自循环测试方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：步骤S31，测试背靠背变流器额定电流的功率特性和电流采样功能；步骤S32，测试背靠背变流器的电流保护功能。4.根据权利要求2所述的背靠背变流器的自循环测试方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：步骤S41，测试背靠背变流器的绝缘性能和电压采样功能；步骤S42，测试背靠背变流器的电压保护功能。5.根据权利要求3或4所述的背靠背变流器的自循环测试方法，其特征在于，所述步骤S2中，直流电源输出低压直流电，通过上位机向控制电路中加载开环逆变PWM算法1和PWM算法2，两路算法完全相同，控制电路分别利用上述PWM算法1和PWM算法2，经由驱动保护电路Ⅰ和驱动保护电路Ⅱ分别控制三相桥式变流器Ⅰ和三相桥式变流器Ⅱ工作于开环逆变状态；测量LC滤波电路Ⅰ和LC滤波电路Ⅱ的输出电压，当输出电压为三相正弦交流电压时，则说明驱动保护电路Ⅰ、驱动保护电路Ⅱ、三相桥式变流器Ⅰ、三相桥式变流器Ⅱ以及它们的电气连接正常，同时说明控制电路正确地执行了加载的PWM算法1和PWM算法2，验证了背靠背变流器的控制功能；否则，应检查背靠背变流器，寻找故障并排除后进行后续步骤。6.根据权利要求5所述的背靠背变流器的自循环测试方法，其特征在于，所述步骤S31中，直流电源保持输出低压直流电不变，保持PWM算法1不变，修改PWM算法2，逐步调整调制波的相角，从而增加三相桥式变流器Ⅰ和三相桥式变流器Ⅱ的输出电流直至达到背靠背变流器的额定电流，对三相桥式变流器的ABC输出端的电流进行测量，通过上位机读取控制电路中的对应点的电流采样结果，如果电流采样结果与测量到的对应点的真实电流值一致，则电流采样功能正常；否则，应检查背靠背变流器，寻找故障并排除后进行后续步骤。7...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁晓龙，吴元元，李婧，赵文杰，秦东东，
申请(专利权)人：北京机械设备研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11