本发明专利技术提供了一种低电流纹波的电力电子工况模拟装置及方法。其中，模拟变流器按特定条件将各自载波相位错开，从而使得由模拟变流器产生的电流纹波被限制在并联支路内，而交流母线上只出现待测变流器所产生的电流纹波，并通过系统中交流侧或者直流侧的共模电感进行抑制。本发明专利技术提供的低电流纹波的电力电子工况模拟装置及方法，可以有效抑制待测变流器和模拟变流器所产生的电流纹波，从而更准确地对电力电子变流器进行测试。力电子变流器进行测试。力电子变流器进行测试。
【技术实现步骤摘要】
低电流纹波的电力电子工况模拟装置及方法
[0001]本专利技术涉及电力电子
，具体地，涉及一种低电流纹波的电力电子工况模拟装置及方法。
技术介绍
[0002]随着电力电子变流器在新能源发电、工业控制、电动汽车、航空航天等重要的电能变换和电力拖动领域的广泛应用，电力电子变流器的功率等级和功率密度正不断提升，运行工况也越来越复杂。在电力电子变流器投入使用前，往往需要对其进行一系列功能性及可靠性的测试及验证。电力电子系统工况模拟装置正成为对电力电子变流器进行功能及可靠性测试的主流测试方法。
[0003]目前最典型的电力电子工况模拟系统包括两台电力电子变流器，其中一台为待测试变流器；另一台为模拟变流器，用于复现待测变流器在实际工况下的电压与电流。这种电力电子工况模拟装置存在以下局限性：
[0004]1、电流纹波频谱复杂，幅值不固定。增加了电阻抗网络的设计难度和成本。
[0005]2、准确性低。复杂的电流纹波会引入电流采样误差，进而导致流经待测变流器的电流失真。
[0006]经过检索发现：
[0007]公开号为CN113411032A的中国专利技术专利申请《基于电压信号传输的全带宽电驱系统工况模拟系统及方法》，采用驱动侧三相DC/AC变流器，在电路层面模拟电机驱动的端口电压；采用电机侧三相DC/AC变流器，在电路层面模拟电机的电流响应；采用电驱调速控制器，描述驱动侧的电气行为特性；通过电压信号传输模块和纹波抑制无源阻抗网络模块，传输驱动侧变流器的电压调制信号至电驱工况模拟数学模型模块，描述目标电机的电气和机械行为特性；采用电流全带宽控制模块，于全频段下控制目标电机的电流响应。该方法与本申请相比，具有如下技术问题及不同：
[0008]1、该方法仅使用无源阻抗网络模块抑制共模纹波，在基波频率较低时，抑制效果不理想，仍会引入电流采样误差；
[0009]2、该方法交流母线电流纹波频谱复杂、幅值不固定，不利于无源阻抗网络模块的设计；
[0010]3、该方法使用开环控制策略，无源阻抗网络的模型值与实际值的误差会导致交流测试端口电压不准确；
[0011]4、该方法需要驱动侧变流器向模拟侧变流器传输电压调制信号，不具有即插即用性。目前没有发现同本专利技术类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。
技术实现思路
[0012]本专利技术针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种低电流纹波的电力电子工况模拟装置及方法。
[0013]根据本专利技术的一个方面，提供了一种低电流纹波的电力电子工况模拟装置，包括：并联连接的多台模拟变流器；其中：
[0014]每一台所述模拟变流器均包括直流端和交流端，其中，每一个所述直流端与各自直流供电端口相连；每一个所述交流端分别连接至交流母线后，再连接至交流测试端口；
[0015]所述并联连接的多台模拟变流器满足如下任意一个条件：
[0016]‑
条件一：并联连接的模拟变流器为n台，其中n为大于等于2的整数，n台模拟变流器的开关频率相同，且载波相位相差2π/n；
[0017]‑
条件二：并联连接的模拟变流器为n台，其中n为大于等于2的整数，n台模拟变流器的开关频率相同；n台模拟变流器等分为h组，其中h为大于等于2的整数，每一组内的模拟变流器载波相位相同，组间模拟变流器载波相位相差2π/h；
[0018]‑
条件三：并联连接的模拟变流器为n台，其中n为大于等于2的整数，n台模拟变流器分为h组，其中h为大于等于2的整数，每一组内的模拟变流器满足条件一或条件二；
[0019]所述并联连接的多台模拟变流器按照所述条件将载波相位错开，由所述模拟变流器产生的电流纹波被限制在并联支路内，交流母线上仅出现待测变流器产生的电流纹波。
[0020]优选地，每一台所述模拟变流器均包括相互连接的电力电子变流器和电阻抗网络A，所述电子电力电子变流器的外端为直流端，所述电阻网络A的外端为交流端；其中：
[0021]所述电力电子变流器采用任意一种结构的DC/AC拓扑结构或功率半导体器件，用于复现待测变流器的端口电压和电流特性，同时为模拟变流器产生的电流纹波提供回路；
[0022]所述电阻抗网络A采用任意一种结构的电流型滤波器，用于滤除电流谐波和对高频共模电流纹波进行分流；每一个所述电阻抗网络A的电阻抗大小均相等，或，通过调整对应的所述模拟变流器载波相位以达到将所述模拟变流器产生的电流纹波限制在并联回路内。
[0023]优选地，该装置还包括电阻抗网络B和电阻抗网络C；其中：
[0024]所述电阻抗网络B与所述模拟变流器数量一致，并设置于所述直流端和所述直流供电端口之间，用于阻断并联回路间的共模电流纹波；
[0025]所述电阻抗网络C设置于所述交流端与所述交流母线的连接处和所述交流测试端口之间，用于阻断交流母线中的共模电流。
[0026]优选地，该装置还包括如下任意一项或任意多项：
[0027]‑
所述电阻抗网络B采用直流共模电感；
[0028]‑
所述电阻抗网络C采用交流共模电感；
[0029]‑
所述电阻抗网络C采用变压器；其中，所述变压器与所述交流测试端口相连的一侧采用Δ连接方式，所述变压器与所述交流端相连的一侧采用Δ或Y连接方式。
[0030]优选地，该装置还包括控制系统；所述控制系统包括：
[0031]目标工况模拟模块，该模块用于描述目标工况的特性，根据所述交流测试端口的电压及电流生成参考电流信号；
[0032]功率分配器，该功率分配器用于分配不同模拟变流器所承担的功率大小；
[0033]变流器控制器，该变流器控制器与所述模拟变流器数量一致，包括电流控制器和脉宽调制器；其中，所述电流控制器用于接收所述功率分配控制器输出的电流参考，并通过脉宽调制器输出控制模拟变流器的开关序列，使得交流支路中的电流跟踪功率分配控制器
给出的参考电流。
[0034]优选地，所述目标工况模拟模块中，所述目标工况的特性采用如下任意一种或任意多种方式获得：
[0035]‑
方式一：通过对目标工况进行理论建模获取；
[0036]‑
方式二：通过对目标工况进行仿真获取；
[0037]‑
方式三：通过对目标工况进行实际实验获取。
[0038]优选地，所述功率分配控制器中，根据所述模拟变流器的类型分配所需要承担的功率大小，其中，相同类型的所述模拟变流器承担相同的功率，或，按比例对功率进行分配。
[0039]优选地，所述电流控制器采用任意一种形式的控制器；所述脉宽调制器采用正弦脉宽调制器或空间矢量脉宽调制器；在模拟变流器动态特性不一致时，所述电流控制器需要对暂态电流进行控制。
[0040]优选地，所述电流控制器采用基于阻抗补偿的比例积分控制器，其中，所述基于阻抗补偿的比例积分控制器的控制方法，包括：
[0041]确定阻抗补偿本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种低电流纹波的电力电子工况模拟装置，其特征在于：包括：并联连接的多台模拟变流器；其中：每一台所述模拟变流器均包括直流端和交流端，其中，每一个所述直流端与各自直流供电端口相连；每一个所述交流端分别连接至交流母线后，再连接至交流测试端口；所述并联连接的多台模拟变流器满足如下任意一个条件：
‑
条件一：并联连接的模拟变流器为n台，其中n为大于等于2的整数，n台模拟变流器的开关频率相同，且载波相位相差2π/n；
‑
条件二：并联连接的模拟变流器为n台，其中n为大于等于2的整数，n台模拟变流器的开关频率相同；n台模拟变流器等分为h组，其中h为大于等于2的整数，每一组内的模拟变流器载波相位相同，组间模拟变流器载波相位相差2π/h；
‑
条件三：并联连接的模拟变流器为n台，其中n为大于等于2的整数，n台模拟变流器分为h组，其中h为大于等于2的整数，每一组内的模拟变流器满足条件一或条件二；所述并联连接的多台模拟变流器按照所述条件将载波相位错开，由所述模拟变流器产生的电流纹波被限制在并联支路内，交流母线上仅出现待测变流器产生的电流纹波。2.根据权利要求1所述的低电流纹波的电力电子工况模拟装置，其特征在于，每一台所述模拟变流器均包括相互连接的电力电子变流器和电阻抗网络A，所述电子电力电子变流器的外端为直流端，所述电阻网络A的外端为交流端；其中：所述电力电子变流器采用任意一种结构的DC/AC拓扑结构或功率半导体器件，用于复现待测变流器的端口电压和电流特性，同时为模拟变流器产生的电流纹波提供回路；所述电阻抗网络A采用任意一种结构的电流型滤波器，用于滤除电流谐波和对高频共模电流纹波进行分流；每一个所述电阻抗网络A的电阻抗大小均相等，或，通过调整对应的所述模拟变流器载波相位以达到将所述模拟变流器产生的电流纹波限制在并联回路内。3.根据权利要求1所述的低电流纹波的电力电子工况模拟装置，其特征在于，还包括电阻抗网络B和/或电阻抗网络C；其中：所述电阻抗网络B与所述模拟变流器数量一致，并设置于所述直流端和所述直流供电端口之间，用于阻断并联回路间的共模电流纹波；所述电阻抗网络C设置于所述交流端与所述交流母线的连接处和所述交流测试端口之间，用于阻断交流母线中的共模电流。4.根据权利要求3所述的低电流纹波的电力电子工况模拟装置，其特征在于，还包括如下任意一项或任意多项：
‑
所述电阻抗网络B采用直流共模电感；
‑
所述电阻抗网络C采用交流共模电感；
‑
所述电阻抗网络C采用变压器；其中，所述变压器与所述交流测试端口相连的一侧采用Δ连接方式，所述变压器与所述交流端相连的一侧采用Δ或Y连接方式。5.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的低电流纹波的电力电子工况模拟装置，其特征在于，还包括控制系统；所述控制系统包括：目标工况模拟模块，该模块用于描述目标工况的特性，根据所述交流测试端口的电压及电流生成参考电流信号；功率分配器，该功率分配器用于分配不同模拟变流器所承担的功率大小；
变流器控制器，该变流器控制器与所述模拟变流器数量一致，包括电流控制器和脉宽调制器；其中，所述电流控制器用于接收所述功率分配控制器输...
【专利技术属性】
技术研发人员：马柯，夏世豪，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。