[發(fā)明專利]一種柔性直流輸電子模塊試驗裝置及其試驗方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210533984.0
• 申請日: 2012-12-11
• 公開（公告）號: CN103063945A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馮靜波;客金坤;鄧衛(wèi)華;呂錚;劉棟
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院;中電普瑞電力工程有限公司;遼寧省電力有限公司大連供電公司;國家電網(wǎng)公司
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 北京安博達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

1.一種柔性直流輸電子模塊試驗裝置，其特征在于，所述試驗裝置包括直流電源、與直流電源依次并聯(lián)的電阻-開關(guān)串聯(lián)支路I、試品子模塊SM1、試品子模塊SM2和電阻開關(guān)串聯(lián)支路II；在直流電源和電阻-開關(guān)串聯(lián)支路I之間連接有一開關(guān)，有一電阻與該開關(guān)并聯(lián)；在試品子模塊SM1和試品子模塊SM2的直流端連接有另一開關(guān)；在試品子模塊SM1和試品子模塊SM2的正極端連接有負載電抗器，接地端連接有傳感器，并且有微控制器MCU通過光纖分別與試品子模塊SM1和試品子模塊SM2進行通信。

2.如權(quán)利要求1所述的試驗裝置，其特征在于，所述直流電源、電阻-開關(guān)串聯(lián)支路I、試品子模塊SM1、試品子模塊SM2、電阻開關(guān)串聯(lián)支路II和傳感器均接地；所述電阻-開關(guān)串聯(lián)支路I和電阻開關(guān)串聯(lián)支路II均由電阻以及與其串聯(lián)的開關(guān)組成；所述傳感器為霍爾電流傳感器。

3.如權(quán)利要求2中所述的試驗裝置，其特征在于，所述試品子模塊SM1和試品子模塊SM2均包括直流電容器以及與其并聯(lián)的半橋結(jié)構(gòu)；所述半橋結(jié)構(gòu)由兩個IGBT單元串聯(lián)組成，在直流電容器和半橋結(jié)構(gòu)之間并聯(lián)有均壓電阻；每個IGBT單元均包括反并聯(lián)的上管IGBT器件和二極管以及反并聯(lián)的下管IGBT器件和二極管；與試品子模塊SM1和試品子模塊SM2均并聯(lián)有子模塊控制器。

4.一種柔性直流輸電子模塊試驗裝置的試驗方法，其特征在于，所述方法通過調(diào)節(jié)試驗裝置的PWM脈沖，對試品子模塊SM1和試品子模塊SM2進行熱穩(wěn)定試驗和單模塊IGBT器件測試試驗。

5.如權(quán)利要求4所述的試驗方法，其特征在于，所述熱穩(wěn)定試驗采用試驗裝置的H橋方式，通過調(diào)節(jié)PWM脈沖的占空比和試品子模塊間的相位差，控制IGBT器件的開通和關(guān)斷時間長度，來影響流經(jīng)IGBT器件和直流電容器的熱電流和峰值電流；通過對上述兩種電流的變化分析獲取IGBT器件驅(qū)動的過流保護值及IGBT器件損耗，包括下述步驟：

A、直流電源分別為試品子模塊SM1和試品子模塊SM2的直流電容器充電；

B、直流電容器充電至700V時，給予使能信號使得微控制器MCU和試品子模塊SM1和試品子模塊SM2建立通信；

C、閉合電阻-開關(guān)串聯(lián)支路I的開關(guān)，并打開試品子模塊SM1和SM2直流端的充電連接開關(guān)，使得試品子模塊SM1和SM2與負載電抗器之間形成諧振回路；

D、微控制器MCU的FPGA芯片發(fā)出試品子模塊SM1和SM2的PWM脈沖解鎖命令，通過微控制器MCU查詢正弦表中每個周期內(nèi)的PWM脈寬寬度t，并由公式(10000-t)/2和(10000+t)/2確定每個周期內(nèi)PWM脈沖上升沿和下降沿時刻，觸發(fā)子試品子模塊SM1和SM2中每個IGBT器件的開通和關(guān)斷；

E、試品子模塊SM1和SM2內(nèi)部接收到微控制器MCU的PWM脈沖解鎖命令后，驅(qū)使IGBT驅(qū)動完成對試品子模塊SM1和SM2中每個IGBT器件的開通和關(guān)斷控制；

F、升高直流電容器電壓使其達到額定電壓，諧振回路進入穩(wěn)定狀態(tài)；

G、通過試品子模塊SM1和SM2中每個IGBT器件的電流和電壓值，確定試品子模塊SM1和SM2中每個IGBT器件的損耗。

6.如權(quán)利要求5所述的試驗方法，其特征在于，所述步驟D中，根據(jù)檢測的上升沿和下降沿繪制正弦表：

5000×sin(2π×i/20+2π/20/2)+5000,i＝0,1,2…19???①；

其中：i表示脈沖個數(shù)，在一個周期內(nèi)有20個PWM脈沖。

7.如權(quán)利要求5所述的試驗方法，其特征在于，所述步驟G中，試品子模塊SM1和SM2中每個IGBT器件的包括通態(tài)損耗和開關(guān)損耗；通態(tài)損耗和開關(guān)損耗的計算由下式②和③得出：

Pcon＝Vce×Ic???②；

Psw＝fsw×(Eon+Eoff)???③；

其中：Pcon表示IGBT器件的通態(tài)損耗；Vce表示IGBT器件的瞬時通態(tài)壓降；Ic表示流經(jīng)IGBT器件的瞬時通態(tài)電流；Psw表示IGBT器件的開關(guān)損耗；fsw表示IGBT器件的開關(guān)頻率Eon和Eoff分別表示IGBT器件開通和關(guān)斷時刻的能量。