级联型变流器子模块的单相测试方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种级联型变流器子模块的单相测试方法及系统，包括：电流发生器和子模块系统，电流发生器向子模块系统提供测试电流；当子模块系统接收到电流发生器发送的测试电流时，子模块系统输出被测子模块的电压信号；级联变流器系统参数模型用于向电流控制器和电压控制器输出与实际级联型变流器的系统参数及运行工况相对应的电流和电压参考信号；电流控制器用于生成电流发生器中各开关器件的控制信号；电压控制器用于生成子模块系统各测试单元中开关器件的控制信号。本发明专利技术可以实现级联型变流器在整流、逆变运行模式下的工况模拟，并且能够实现对多个子模块的同时测试，提升测试效率。

Single phase test method and system of cascaded converter sub module

The invention provides a single-phase test method and system for a cascaded converter sub module, including a current generator and a sub module system, wherein the current generator provides a test current to the sub module system; when the sub module system receives the test current sent by the current generator, the sub module system outputs the voltage signal of the tested sub module; the parameter model of the cascaded converter system is used to The current controller and voltage controller output the current and voltage reference signals corresponding to the system parameters and operating conditions of the actual cascade converter; the current controller is used to generate the control signals of the switching devices in the current generator; the voltage controller is used to generate the control signals of the switching devices in the test units of the sub module system. The invention can realize the working condition simulation of the cascade converter under the rectifier and inverter operation modes, and can realize the simultaneous test of multiple sub modules, and improve the test efficiency.

【技术实现步骤摘要】
级联型变流器子模块的单相测试方法及系统
本专利技术涉及电力电子
，具体地，涉及级联型变流器子模块的单相测试方法及系统。
技术介绍
级联型变流器由子模块级联构成，其自身结构使得其便于拓展，尤其在高电压、大容量的运行场景下具备良好前景。由于子模块的运行特性与变流器密切相关，为了确保变流器的长期可靠运行，对子模块在实际工况中的运行特性进行测试具有重要的意义。然而现有的测试平台测试工况较为单一，由于测试直流电压的限制，无法实现对多个子模块的同时测试。因此，需要一种简单、可靠的测试方法及系统用来准确模拟被测子模块在实际系统中的运行工况，并实现多个子模块在多种工况下的同时测试并降低对测试直流电压的要求，以提高测试效率。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种级联型变流器子模块的单相测试方法及系统。第一方面，本专利技术实施例提供的一种级联型变流器子模块单相测试系统，包括：电流发生器，子模块系统，级联变流器系统参数模型，电流控制器，电压控制器；所述电流发生器，用于向所述子模块系统提供特定的测试电流；所述子模块系统包括一个或多个测试桥臂，每个测试桥臂包含一个或多个串联连接的被测子模块，所述测试桥臂之间呈反向串联关系；或者，所述子模块系统包括一个或多个测试单元，每个所述测试单元包括两个反向串联的被测子模块，所述测试单元之间呈串联关系；当所述子模块系统接收到所述电流发生器发送的电流时，所述子模块系统输出所述被测子模块的电压信号；级联变流器系统参数模型，用于向电流控制器和电压控制器输出与实际级联型变流器的系统参数及运行工况相对应的电流和电压参考信号；电流控制器，用于控制所述电流发生器生成的测试电流，以及生成电流发生器所需的控制信号；电压控制器，用于控制所述子模块系统中被测子模块的电容电压，以及生成子模块系统中被测子模块的开关控制信号。可选地，所述电流控制器，具体用于：根据测试电流信号及所述级联变流器系统参数模型输出的参考电流信号共同生成所述电流发生器的控制信号，并通过控制信号调节所述电流发生器输出的测试电流，使得所述电流发生器输出的测试电流与所述级联变流器系统参数模型输出的参考电流信号相同。可选地，所述电流控制器，具体用于：采集单相电流发生器的输出测试电流ia以及级联变流器系统参数模型输出的参考电流ia.ref，计算输出测试电流ia与参考电流ia.ref之间的电流差值，并将所述电流差值通过比例-积分-谐振控制器生成电流发生器输出电压参考值ua,参考电压ua经过脉宽调制之后作为电流发生器内开关器件的控制信号。可选地，所述电压控制器，具体用于：根据所述子模块系统输出的内部各被测子模块的电容电压信号及所述级联变流器系统参数模型输出的参考电压信号，生成各被测子模块中开关器件的控制信号，以使得所述子模块系统内部各被测子模块的电容电压保持平衡，并且各被测子模块的电容电压与实际级联型变流器中需要模拟的子模块的电容电压相同。可选地，所述电压控制器包括：电容均压模块和开关调制模块；其中：所述电容均压模块，具体用于根据所述电流发生器输出的测试电流、所述子模块系统输出的内部各被测子模块的电容电压、所述级联变流器系统参数模型输出的参考电压信号，生成所述子模块系统的目标电压信号；其中，所述参考电压信号包括平均电容电压和子模块参考电压；所述开关调制模块，具体用于：根据所述电容均压模块生成的目标电压信号，确定投入被测子模块个数，并根据所述电流发生器输出的测试电流信号控制所述子模块系统中各被测子模块的投切状态。可选地，所述电容均压模块包括求取平均值元件、符号判断元件、加法器、乘法器以及PI控制器，其中，所述取平均值元件通过加法器的输出端与符号判断元件连接，并通过乘法器后与PI控制器串联连接。可选地，所述电容均压模块，具体用于：对所述子模块系统中被测子模块的电容电压进行闭环控制；所述闭环控制策略如下：将所述测试桥臂中被测子模块电容电压的平均值Vavg1与Vavg2分别与级联变流器系统参数模型输出的参考电容电压信号Vref1与Vref2作差，得到电容电压差值；将所述电容电压差值分别与电流发生器输出的测试电流信号的方向相乘，经过比例-积分控制器后再与级联变流器系统参数模型输出的电压参考信号uref1与uref2叠加，作为所述开关调制模块的输入信号；电容均压模块输出信号确定下一开关周期投入子模块数量，所述开关调制模块根据电容电压对被测子模块进行排序，结合测试电流方向确定子模块系统中各被测子模块的脉冲信号，以使得所述子模块系统中被测子模块的电容电压与实际级联型变流器中需要模拟的子模块电容电压相同。可选地，所述级联变流器系统参数模型输出的参考电流信号和参考电压信号的生成方式包括以下任一方式：方式一：与实际级联型变流器系统参数及运行工况相同的仿真系统中得到仿真数据；方式二：实际级联型变流器运行过程中记录的数据；方式三：根据实际级联型变流器系统参数及运行工况计算得到的等效数据。第二方面，本专利技术实施例提供一种级联型变流器子模块的单相测试方法，应用如第一方面中任一项所的级联型变流器子模块单相测试系统，执行对级联型变流器子模块的测试。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1、本专利技术提供的级联型变流器子模块的单相测试方法及系统，可以根据所述电流发生器、电流控制器，产生与实际运行状态相同的待测子模块输入电流；并且通过电压控制器控制被测子模块的投切状态，产生与实际运行状态相同的待测子模块电容电压，从而实现对级联型变流器中多个子模块在整流、逆变运行工况的同时模拟，在确保测试的准确性提高测试效率。2、本专利技术提供的级联型变流器子模块的单相测试方法及系统，可以通过改变电流发生器的输出电流及被测子模块的数量灵活地配置测试对应的工况条件，提高了实验的灵活性。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术一实施例的级联型变流器子模块的单相测试方法的原理图；图2为本专利技术一实施例的级联型变流器子模块单相测试系统中电流控制器的示意性框图；图3为本专利技术一实施例的级联型变流器子模块单相测试系统中电压控制器实现方式的示意性框图；图中，1-电流发生器；2-子模块系统；3-系统参数模型；4-电流控制器；5-电压控制器；51-电容均压模块；52-开关调制模块。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。图1为本专利技术一实施例的级联型变流器子模块的单相测试方法的原理图，如图1所示，电流发生器生成测试电流；子模块系统生成电容电压，所述子模块系统包括两个结构相同的测试桥臂(第一测试桥臂、第二测试桥臂)，每个测试桥臂包含若干串联的被测子模块，测试桥臂之间呈反向串联关系；子模块系统接收生成的测试电流，并向电压控制器输出子模块系统中各被测子模块的电容电压；根据实际级联型变流器系统参数及运行工况，级联变流器系统参数模型模块分别向所述电流控制器和所述电压控制器输出相应的参考电流信号和参考电压信号；采用电流控制器控制并调节所述电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种级联型变流器子模块单相测试系统，其特征在于，包括：电流发生器，子模块系统，级联变流器系统参数模型，电流控制器，电压控制器；所述电流发生器，用于向所述子模块系统提供特定的测试电流；所述子模块系统包括一个或多个测试桥臂，每个测试桥臂包含一个或多个串联连接的被测子模块，所述测试桥臂之间呈反向串联关系；或者，所述子模块系统包括一个或多个测试单元，每个所述测试单元包括两个反向串联的被测子模块，所述测试单元之间呈串联关系；当所述子模块系统接收到所述电流发生器发送的电流时，所述子模块系统输出所述被测子模块的电压信号；级联变流器系统参数模型，用于向电流控制器和电压控制器输出与实际级联型变流器的系统参数及运行工况相对应的电流和电压参考信号；电流控制器，用于控制所述电流发生器生成的测试电流，以及生成电流发生器所需的控制信号；电压控制器，用于控制所述子模块系统中被测子模块的电容电压，以及生成子模块系统中被测子模块的开关控制信号。

【技术特征摘要】
1.一种级联型变流器子模块单相测试系统，其特征在于，包括：电流发生器，子模块系统，级联变流器系统参数模型，电流控制器，电压控制器；所述电流发生器，用于向所述子模块系统提供特定的测试电流；所述子模块系统包括一个或多个测试桥臂，每个测试桥臂包含一个或多个串联连接的被测子模块，所述测试桥臂之间呈反向串联关系；或者，所述子模块系统包括一个或多个测试单元，每个所述测试单元包括两个反向串联的被测子模块，所述测试单元之间呈串联关系；当所述子模块系统接收到所述电流发生器发送的电流时，所述子模块系统输出所述被测子模块的电压信号；级联变流器系统参数模型，用于向电流控制器和电压控制器输出与实际级联型变流器的系统参数及运行工况相对应的电流和电压参考信号；电流控制器，用于控制所述电流发生器生成的测试电流，以及生成电流发生器所需的控制信号；电压控制器，用于控制所述子模块系统中被测子模块的电容电压，以及生成子模块系统中被测子模块的开关控制信号。2.根据权利要求1所述的级联型变流器子模块单相测试系统，其特征在于，所述电流控制器，具体用于：根据测试电流信号及所述级联变流器系统参数模型输出的参考电流信号共同生成所述电流发生器的控制信号，并通过控制信号调节所述电流发生器输出的测试电流，使得所述电流发生器输出的测试电流与所述级联变流器系统参数模型输出的参考电流信号相同。3.根据权利要求1所述的级联型变流器子模块单相测试系统，其特征在于，所述电流控制器，具体用于：采集单相电流发生器的输出测试电流ia以及级联变流器系统参数模型输出的参考电流ia.ref，计算输出测试电流ia与参考电流ia.ref之间的电流差值，并将所述电流差值通过比例-积分-谐振控制器生成电流发生器输出电压参考值ua,参考电压ua经过脉宽调制之后作为电流发生器内开关器件的控制信号。4.根据权利要求1所述的级联型变流器子模块单相测试系统，其特征在于，所述电压控制器，具体用于：根据所述子模块系统输出的内部各被测子模块的电容电压信号及所述级联变流器系统参数模型输出的参考电压信号，生成各被测子模块中开关器件的控制信号，以使得所述子模块系统内部各被测子模块的电容电压保持平衡，并且各被测子模块的电容电压与实际级联型变流器中需要模拟的子模块的电容电压相同。5.根据权利要求4所述的级联型变流器子模块单相测试系统，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：马柯，姜山，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31