一种通用变流器产品的试验系统及方法技术方案

本发明专利技术公开一种通用变流器产品的试验系统及方法，其包括试验主电路单元、信号传输单元及上位机单元，所述上位机单元包括可编程控制器和触摸屏，所述试验主电路单元采用背靠背结构，具有通用性，且基于全控电力电子器件和能量双向流动，可作为海上风电柔性直流输电变流器、静止无功发生器、四象限变频调速装置、有源电力滤波器、新能源并网等装置的通用试验系统，加快了变流器产品的研发速度，缩短了开发周期，有效节约成本；试验的变流器产品的功能切换可由可编程控制器和触摸屏完成，操作方便，人机界面友好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力电子变流器试验领域，尤其涉及。
技术介绍
随着电力电子的不断发展，基于绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等全控电力电子器件的变流器技术应用范围不断扩大，其主要应用在电机驱动、无功补偿、有源电力滤波、新能源并 网及海上风电柔性直流输电领域，在上述各种应用中，虽然控制算法几乎完全不同， 但电路结构相差不大，大部分应用中都是基于三相桥式结构，包含检测、保护、驱动等部分。经对现有技术的检索发现，Poh Chiang Loh等人在IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONIC期刊上发表的《Implementation and Control of Distributed PWM Cascaded Multilevel Inverters With Minimal Harmonic Distortion and Common-Mode Voltage》 (《具有最小谐波和共模电压的级联多电平脉宽调制(PWM)传输系统的实现和控制》)设计了一种多电平的脉宽调制(PWM)变流器，其以一种独特的微处理器(DSP)为核心，将主电路、检测电路、触发电路和控制方法集成于一体，能够完成对多电平系统触发算法的验证。 但该变流器产品的试验系统对于实际产品的开发及测试存在如下不足I)该试验系统的设计方案中只针对单一控制目标和系统设计，缺乏通用性，不能涵盖各种变流器类产品的开发；2)该试验系统主电路部分采用星形连接，没有公共直流侧，给有功功率传输带来一定的困难；3)试验系统只为其触发算法验证设计，容量较小，使得试验系统向实际产品的转化存在一定困难；4)主电路为级联多电平结构，适用于高压大功率系统设计，对于中小功率系统，该结构过于复杂,系统成本过高。该实验系统的主电路拓扑结构过于复杂，不适用于中小功率系统使用，缺乏通用性，不能作为多种变流器产品设计开发和和性能测试的通用平台。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术的目的在于提供，海上风电柔性直流输电变流器、静止无功发生器、四象限变频调速装置、有源电力滤波器、新能源并网等系统的算法验证以及试验样机开发都可在该试验系统上完成，具有通用性，不仅避免了重复设计，缩短了开发周期，节省研发成本，而且操作方便，安全可靠。为达到上述目的，本专利技术是通过以下技术方案来实现的一种通用变流器产品的试验系统，其包括试验主电路单元、信号传输单元及上位机单元，所述试验主电路单元用于试验变流器产品的相关参数，并将相关实验数据传入上位机单元；所述上位机单元通过信号传输单元与试验主电路单元连接，用于控制试验主电路单元，并处理从信号传输单元传入的变流器产品的相关数据。 特别的，所述试验主电路单元包括第一电路单元和第二电路单元，所述第一电路单元和第二电路单元用于对变流器产品的相关参数进行试验，并将相关实验数据传入上位机单元。特别的，所述第一电路单元包括第一调压器单元与电网或负载连接，用于调节试验系统的输入电压；第一输入/输出控制单元，用于接通或切断与第一调压器单元的连接，并将接通或切断信息反馈给上位机单元；第一电压检测单元，通过第一输入/输出控制单元与第一调压器单元连接，用于检测交流电压；第一隔离变压器单元，用于作为变流器单元并网连接时的隔离变压器，所述上位机单元根据试验系统运行需要控制第一隔离变压器单元是否接入试验系统；第一电抗器单元，用于作为试验系统输入电流滤波及变流器单元直流电压泵升， 所述上位机单元根据试验系统运行需要控制第一电抗器单元是否接入试验系统；第一电流检测单元，用于检测变流器单元的电流，所述上位机单元根据试验系统的需要控制第一电流检测单元与第一电抗器单元连接或第一电压检测单元连接；第一变流器单元，与第一电流检测单元连接，用于控制试验系统运行及处理变流器产品相关试验数据；直流连接单元，与变流器单元连接，所述上位机单元根据试验的变流器产品的需要选择是否将直流连接单元接入试验系统。特别的，所述第二电路单元包括第二调压器单元、第二输入/输出控制单元、第二电压检测单元、第二隔离变压器单元、第二电抗器单元、第二电流检测单元及第二变流器单元。特别的，所述第二调压器单元、第二输入/输出控制单元、第二电压检测单元、第二隔离变压器单元、第二电抗器单元、第二电流检测单元及第二变流器单元的连接方式及顺序与第一电路单元中的同种单元相同，所述第二变流器单元连接直流连接单元另一端。特别的，所述第一变流器单元和第二变流器单元均包括主控电路、功率电路、驱动电路、彳目号调理电路。特别的，所述主控电路以微处理器(DSP)为核心，与上位机单元、驱动电路、信号调理电路及第一变流器单元和第二变流器单元对应的第一电流检测单元和第二电流检测单元连接，并与上位机单元进行控制信号交换，所述微处理器将运算后生成的触发脉冲信号传递至驱动电路控制各开关器件，驱动电路将过压、短路故障信号送回主控电路。所述第一电压检测单元、第二电压检测单元、第一电流检测单元及第二电流检测单元将试验系统运行中的电流、电压信息送至主控电路进行运算，控制试验系统运行。特别的，所述功率电路为两电平全控桥，其包括交流侧和直流侧，所述交流侧连接第一电抗器单元或第二电抗器单元，所述直流侧连接直流连接单元的一端；所述信号调理电路与主控电路相连接，用于将第一电压检测单元、第二电压检测单元、第一电流检测单元及第二电流检测单元获得的试验系统参数进行滤波及变换处理。特别的，所述上位机单元用于采集整个试验系统的数据和监控试验系统的状态，其包括可编程控制器(PLC)和触摸屏，所述可编程控制器与第一变流器单元及第二变流器单元的主控电路连接，所述触摸屏与可编程控制器连接，用于传输试验系统的运行信息和指令信号。特别的，所述信号传输单元为端子排，用于连接不同结构的变流器产品、外部输入接线以及检测设备。本专利技术还公开了一种通用变流器产品的试验方法，所述方法包括如下步骤SI、上位机单元向试验主电路单元发送相关指令控制试验主电路单元对变流器产品的相关参数进行试验； S2、试验主电路单元接收上位机单元发出的相关控制指令，并基于全控电力电子器件和能量双向流动对变流器产品相关参数进行试验，并将相关实验数据通过信号传输单元传入上位机单元；S3、上位机单元接收及处理从信号传入单元传入的变流器产品的相关试验数据， 并显示变流器产品的试验结果。特别的，所述步骤SI具体包括触摸屏发出控制指令，控制指令传入上位机单元的可编程控制器，可编程控制器向第一输入/输出控制单元、第二输入/输出控制单元、第一隔离变压器单元和第二隔离变压器单元的旁路接触器、第一电抗器单元和第二电抗器单元的旁路接触器、直流连接单元的直流接触器发送控制信号，同时，通过转换接口将控制指令传入第一变流器单元的主控电路及第二变流器单元的主控电路。特别的，所述步骤S2具体包括第一变流器单元的主控电路及第二变流器单元的主控电路接收上位机单元发出的控制指令，所述主控电路的微处理器将控制指令发送给第一电压检测单元、第二电压检测单元、第一电流检测单元及第二电流检测单元，所述第一电压检测单元、第二电压检测单元、第一电流检测单元及第二电流检测单元根据收到的控制指令对变流器产品的相关参数进行试验。特别的，所述步骤S2还包括所述主控电路的微处理器将运算本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄川，王志新，王国强，李爽，
申请(专利权)人：无锡清源电气科技有限公司，
类型：发明
国别省市：