一种智能高压测试电源系统的制作方法

本实用新型属于电气测试领域，具体涉及一种智能高压测试电源系统。

背景技术：

随着高压svg、高压变频器等各类电气设备的广泛应用，电网适应性成为电气设备检测的重要内容。如何在不影响实际电网运行的情形下，模拟测试实际电网的电压暂降、电压闪变、电压畸变和电压不平衡等异常工作状态，就成了至关重要的工作，同时解决上技术问题也可以为并网发电设备、电力储能设备、电力传输设备和电力传动设备等开展相关的研究和测试提供便利，而解决上述技术问题的即可通过设计专用测试电源来实现。

目前，市场现有专用测试电源方案需要外加输出电抗滤波器，且采用的升压变压器是三相变压器升压，不平衡能力差，变压器体积大不适合模块化。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型提供一种适用范围广的、模块化程度高的一种智能高压测试电源系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种智能高压测试电源系统，包括主控单元、信号采集单元、光纤通信单元、输入变压器单元、功率单元、输出变压器单元；

所述信号采集单元的输出端和所述光纤通信单元的第一连接端皆与所述主控单元连接；所述光纤通信单元的第二连接端与所述功率单元的控制端连接；所述信号采集单元用于采集电流、电压；所述输入变压器单元的输入端用于连接工作电源，输出端与所述功率单元的输入端连接；所述功率单元用于功率调整；

所述输出变压器单元包括3个单相升压变压器，所述3个单相升压变压器的原边皆与所述功率单元输出端连接，副边共同用于连接外部实验设备。

进一步，所述输入变压器单元采用多副边移相整流变压器。

进一步，所述功率单元包含三个功率模块组，所述三个模块组皆包括多个功率模块，每个功率模块组中相邻的功率模块的输出端依次连接形成串联结构并与所述输出变压器单元输入端相连接。

进一步，所述输出变压器单元包括3个单相升压变压器，所述3个单相升压变压器的原边分别连接一个所述功率模块组，所述3个单相升压变压器副边皆连接有滤波电容；所述3个单相升压变压器副边星形连接之后再与所述外部实验设备连接。

优选的，上述电源系统还包括与所述主控单元连接的hmi，所述hmi用于人机交互。

优选的，上述电源系统还包括与所述主控单元连接的用户接口单元，所述用户接口单元用于提供拓展功能。

本实用新型实施例的有益效果：

本实用新型实施例采用3个单相升压变压器，不平衡能力强，可以单相分别带不同负载，不平衡度可以达到100％；

采用单相升压变压器较其他类型变压器更易于模块化，且本实用新型实施例省略输出滤波电抗，体积减小10％，更利于集装箱化设计，体积小，方便运输。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步的说明。

图1是本实用新型实施例的系统示意图；

图2是本实用新型实施例的功率模块的两象限功率模块电路图；

图3是本实用新型实施例的功率模块的四象限功率模块电路图；

图4是本实用新型实施例的控制流程图。

具体实施方式

以下将结合说明书附图对本实用新型进一步详细说明。

参见图1，一种智能高压测试电源系统，包括主控单元100、信号采集单元200、光纤通信单元300、输入变压器单元400、功率单元500、输出变压器单元600；

信号采集单元200的输出端和光纤通信单元300的第一连接端皆与主控单元100连接；光纤通信单元300的第二连接端与功率单元500的控制端连接；信号采集单元200用于采集电流、电压；输入变压器单元400的输入端用于连接工作电源，输出端与功率单元500的输入端连接；功率单元500用于功率调整；

输出变压器单元600包括3个单相升压变压器，3个单相升压变压器的原边皆与功率单元500输出端连接，副边共同用于连接外部实验设备。

本实施例中，输入变压器单元400采用多副边移相整流变压器，可以起到更好的整流滤波效果，提高系统的可靠性、稳定性。

功率单元500包含三个功率模块组，三个模块组皆包括多个功率模块，每个功率模块组中相邻的功率模块的输出端依次连接形成串联结构并与输出变压器单元600输入端相连接；功率模块的数量可以根据实际的测试需求来确定，本实施例中，每个功率模块组皆包括了8个功率模块；

本实施例中，功率模块可以采用两象限功率模块或四象限功率模块，如图2所示的两象限功率模块，前端采用二极管整流，后端连接有h桥，适用于传动设备测试使用，如图3所示的四象限功率模块，前端采用三相pwm整流桥，后端连接h桥，适合于有四象限需求的应用。

如图1所示，3个单相升压变压器的原边分别连接一个功率模块组，3个单相升压变压器副边皆连接有滤波电容；3个单相升压变压器副边星形连接之后再与外部实验设备连接；

本实施例与传统的测试电源相比较，仅设置了滤波电容，去除了输出端的电感设置，进一步减小了体积，同时采用三个单相升压变压器替代了传统的三相升压变压器，进一步提高了模块化的可能性，通过这两个措施可以实现集装箱化的设计，进一步，提高测试电源系统的适用范围，甚至可以用作移动车载测试电源系统。

本实施例中，信号采集单元200用于采集输出变压器单元600原边的三路电感电流，同时采集输出变压器单元600副边的三相输出电流和三相输出电压，以及采集输入变压器单元400的三相输入电流和三相输入电压；

本实施例中，因为采用了3个单相升压变压器作为输出用，可以进一步提高输出的不平衡能力。

上述电源系统还包括与主控单元100连接的hmi，hmi用于人机交互，可以通过hmi单元实现对系统数据的近端检测、测试参数的设定等。

上述电源系统还包括与主控单元100连接的用户接口单元，用户接口单元用于提供拓展功能，可以实现对系统数据的远端监控、远端设定测试参数、重新配置系统环境等。

本实施例中，主控单元100可以根据设置好三相的参考电压、三相的目标频率以及三相的谐波电压分量等测试参数生成调制波控制信号，通过hmi和用户接口单元可以实现对目标电压、目标频率、谐波含量需求测试参数进行重新设定或修改；

本实施例中，通过输入变压器单元400、功率单元500、输出变压器单元600联合作用，可实现低电压到高电压的变换，同时通过进一步和主控单元100的联合工作，实现了0--35kv连续可调；电源系统可以采用多种幅值的输入电压实现了0--35kv可调输出，优选10kv、6kv，本实施例中，如图1所示，具体采用10kv。

此外，本实施例中，主控单元100还负责对系统的过压、过流、过热等故障进行判断，实现对系统的保护。

本实施例中，主控单元100采用dspf28335。

下面叙述下一下本实施例的简要工作过程：

接通工作电源，通过hmi输入三相的参考电压、三相的目标频率以及三相的谐波电压分量等测试参数，主控单元100根据输入的测试参数生成调制波控制信号并进行载波移相后进一步形成驱动信号，此驱动信号通过光纤通信单元300传输至功率单元500；

同时，输入变压器单元400将经过整流之后的电压输入到功率单元500，功率单元500根据接收到的光纤通信单元300传输过来的驱动信号输出相应的初步输出电压，初步输出电压通过输出变压器单元600升压时候输出最终测试需求的输出电压；

在本实施例中，通过用户接口单元可以同样达到测试目的；

本实施例中，通过三相的参考电压、三相的目标频率以及三相的谐波电压分量测试参数可以模拟各种电网特性或负载特性。

本实施例中，光纤通信单元300采用市面流通的光纤通信模块产品。

参考图4，一种用于上述智能高压测试电源系统的控制方法，包括(1)设定参考电压谐波电压分量目标频率，同时通过信号采集单元200采集输出变压器单元600输出的瞬时电压和瞬时电流(2)计算瞬时值参考波(3)计算电流瞬时参考值(4)生成调制波控制信号并通过光纤通信单元300发送至功率单元500；

计算瞬时值参考波包括以下步骤：

s11、根据瞬时电压计算瞬时电压有效值

s12、参考电压与瞬时电压做减法运算后经第一pi调节器调节后输出初步参考波；

s13、主控单元100根据目标频率设置的参考正弦波与初步控制信号进行乘法运算，计算出基波参考波

s14、基波参考波与谐波电压分量做加法运算，计算出瞬时值参考波

计算电流瞬时参考值通过瞬时值参考波与瞬时电压做减法运算后经第二pi调节器调节后生成。

生成调制波控制信号并通过光纤通信单元300发送至功率单元500包括以下步骤：

s21、电流瞬时参考值与瞬时电流进行减法运算经p调节器调节后输出初步调制波；

s22、初步调制波与瞬时值参考波进行加法运算生成调制波控制信号；

s23、调制波控制信号经过载波移相调制后生成驱动信号，并通过光纤通信单元300发送至功率单元500。

本实施例中，测试电压的任一一相输出控制皆可以通过上述方式来实现。

以上所述仅为本实用新型的优先实施方式，本实用新型并不限定于上述实施方式，只要以基本相同手段实现本实用新型目的的技术方案都属于本实用新型的保护范围之内。