一種大功率交直一體模擬測試電源系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于變流設(shè)備測試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種大功率交直一體模擬測試電源系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在當(dāng)今能源短缺和環(huán)境污染日益嚴(yán)重形式下，世界各國爭相發(fā)展各種新能源技術(shù)用來解決上述問題。其中包括光伏發(fā)電、電動(dòng)汽車、油電混合式汽車、儲(chǔ)能設(shè)備等等，而在這些應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)，各種逆變變流設(shè)備大量的被應(yīng)用，這些設(shè)備的性能關(guān)系到各系統(tǒng)的功能、利用率、可靠性等技術(shù)指標(biāo)。因此需要一個(gè)綜合性的測試平臺(tái)，能夠檢測各種DC/AC、AC/DC等單元的各項(xiàng)性能指標(biāo)，保證這些逆變變流設(shè)備的性能符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和用戶要求。
[0003]但是目前市場上對(duì)變流設(shè)備測試時(shí)，均存在一些缺點(diǎn)。以較為常見的逆變器測試為例，較為常見的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖I，圖2所示。對(duì)逆變器進(jìn)行測試時(shí)，圖I所示的第一種常用逆變器測試系統(tǒng)，逆變器輸出側(cè)的負(fù)載通常采用大功率電阻和交流穩(wěn)壓源組成，交流穩(wěn)壓源可以模擬并網(wǎng)逆變器在不同的電網(wǎng)電能質(zhì)量下（如電壓暫降，電壓閃變）的工作性能，但是該裝置是電壓源，無法將逆變器的輸出電能逆變送入電網(wǎng)，而是通過電阻直接消耗掉，不利于降低測試所需的電力能耗，同時(shí)也無法對(duì)逆變器的回饋功能進(jìn)行測試。圖2所示的第二種常用逆變器測試系統(tǒng)，可以將逆變器的輸出電能逆變送入電網(wǎng)，但由于采用共交流回饋的方式，不僅增加了變壓器容量，還使得網(wǎng)側(cè)可控整流設(shè)備容量也增加。最終使得設(shè)備成本也隨之增加。圖3所示的第三種常用逆變器測試系統(tǒng)為單相交直流一體結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)采用共直流回饋的方式，不僅可以測試逆變器在不同電網(wǎng)電能質(zhì)量情形下的工作性能，還能回饋逆變器輸出電能至電網(wǎng)。但其存在電源容量較小、不易擴(kuò)充，不滿足被檢測產(chǎn)品多路隔離直流輸入的要求。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn):現(xiàn)有的測試平臺(tái)均為專用系統(tǒng)，即只能測試單一功能的設(shè)備(如逆變器測試系統(tǒng)）。逆變器測試系統(tǒng)常使用獨(dú)立的直流電源裝置和交流電源裝置分別提供測試所需的直流電壓和交流電壓，其存在的缺點(diǎn)主要如下：
[0005]I、由于直流電源和交流電源裝置的市場價(jià)格較高，導(dǎo)致逆變器的測試成本較高；
[0006]2、直流電源和單向交流電源裝置所輸出的電能都直接靠電阻消耗掉，這樣一方面會(huì)造成很大的電能浪費(fèi)，另一方面也無法檢測逆變器的回饋功能。
[0007]上述幾種現(xiàn)有逆變器測試平臺(tái)的功率等級(jí)和功能相對(duì)比較單一，且單次只能測試一種設(shè)備。使得設(shè)備的利用率不高，間接提高了測試成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為解決上述問題，本實(shí)用新型公開了一種大功率交直一體模擬測試電源系統(tǒng)，用來解決目前測試電源系統(tǒng)測試成本高，功率等級(jí)和功能相對(duì)比較單一、單次只能測試一種設(shè)備等問題，以滿足更多的測試需求。
[0009]為了達(dá)到以上目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案：一種大功率交直一體模擬測試電源系統(tǒng)，包括至少兩個(gè)相互隔離的直流電源單元，各直流電源單元包括相互串聯(lián)的一個(gè)AC/DC模塊和一個(gè)DC/DC模塊，各AC/DC模塊輸入端分別連接三相輸入電源，各AC/DC模塊輸出端分別并聯(lián)一個(gè)電容，各DC/DC模塊輸出端分別連接第一接線方式選擇單元，所述各DC/DC模塊輸出端的正極分別與第一接線方式選擇單元之間串聯(lián)一個(gè)二極管，各二極管兩端分別并聯(lián)一個(gè)開關(guān)，所述各直流電源模塊中的DC/DC模塊輸入端和電容之間還分別并聯(lián)一個(gè)逆變單元模塊，各逆變單元模塊的輸出端連接變壓器。
[0010]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述每一個(gè)逆變單元模塊的輸出端對(duì)應(yīng)連接一個(gè)獨(dú)立變壓器，各獨(dú)立變壓器的輸出端與第二接線方式選擇單元相連。
[0011]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述各逆變單元模塊的輸出端共同連接一個(gè)多繞組變壓器。
[0012]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述AC/DC模塊由三相PWM可控整流模塊或不可控整流模塊組成。
[0013]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述DC/DC模塊采用兩相交錯(cuò)式Buck型雙向DC/DC結(jié)構(gòu)或多相并聯(lián)交錯(cuò)Buck型雙向DC/DC結(jié)構(gòu)。
[0014]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述DC/DC模塊包含LCL型濾波電路，其前級(jí)電感采用耦合電感。
[0015]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述各DC/DC模塊的輸出端的輸出方式包括獨(dú)立、并聯(lián)、串聯(lián)三者中的至少一種，所述各逆變單元模塊的輸出端的輸出方式包括獨(dú)立、并聯(lián)、串聯(lián)三者中的至少一種。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果為：
[0017]I.本實(shí)用新型提供的一種大功率交直一體模擬測試電源系統(tǒng)，其中AC/DC模塊、電容、逆變單元模塊組成交流電源單元，本實(shí)用新型電源系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，一方面可以做模擬交直測試電源使用，另一方面可供交直流設(shè)備的輸入電源使用。
[0018]2.交流部分的能量通過直流母線的方式饋能，充分利用電網(wǎng)能量，降低損耗，使得硬件結(jié)構(gòu)更加的簡單。
[0019]3.該系統(tǒng)可根據(jù)被測設(shè)備的功率等級(jí)和應(yīng)用場合來進(jìn)行模塊和控制策略的選擇，即可完成不同測試功能之間的轉(zhuǎn)換，第一可作為光伏用逆變器性能的測試;第二可作為交直流電網(wǎng)（比如地鐵直流電網(wǎng)、工業(yè)用交流電網(wǎng)）的模擬設(shè)備；第三可作為模擬光伏電池和化學(xué)能電池的電源使用(如模擬太陽能電池板陣列伏安特性曲線和NaS電池、超級(jí)電容充放電曲線）;第四可作為可充電式化學(xué)能電池(鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰電池)的充放電設(shè)備使用。
[0020]4.多路交直流輸出的配合使用，使得幾路模擬正常電壓輸出，另幾路模擬干擾電壓輸出，可以在最貼近實(shí)際工況下測試設(shè)備。
[0021]5.直流電源和交流電源部分中，多相交錯(cuò)并聯(lián)技術(shù)運(yùn)用可以減小輸出紋波，從而減小輸出濾波器的尺寸，降低功率器件的電流應(yīng)力，容易引入一些優(yōu)秀的控制方法，以提高變換器效率。
[0022]6.直流電源單元和交流電源單元輸出部分均可工作在串聯(lián)、并聯(lián)和獨(dú)立輸出狀態(tài)，可以滿足多種不同功率等級(jí)的逆變器測試需求，使得應(yīng)用范圍更加廣泛，減小電能的損耗，從而降低測試成本。
[0023]7.本實(shí)用新型的每個(gè)直流模擬電源單元的后端DC/DC采用多路雙向小功率DC/DC通過磁耦合的LCL濾波電感并聯(lián)輸出，實(shí)現(xiàn)了直流電感的解耦磁集成和交流電感的耦合磁集成，在每個(gè)IGBT開關(guān)頻率不變的條件下，提高了等效開關(guān)頻率，大大降低了輸出的電流紋波和噪聲。
[0024]8.本實(shí)用新型的每個(gè)直流模擬電源單元的輸出端正極上串接二極管和與二極管并接的旁路開關(guān)，串接二極管一方面可以防止線路正負(fù)端接反，損壞被測設(shè)備;另一方面是被測試設(shè)備需要防反時(shí)，可以防止功率反向流動(dòng);不需要防反或者需要功率雙向流動(dòng)時(shí)，將旁路開關(guān)閉合即可。
【附圖說明】
[0025]圖I是第一種常用逆變器測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0026]圖2是第二種常用逆變器測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0027]圖3是第三種常用逆變器測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0028]圖4是本實(shí)用新型大功率交直一體模擬測試電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0029]圖5是三相PffM整流模塊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；
[0030]圖6是不可控整流模塊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；
[0031 ]圖7是兩相交錯(cuò)式Buck型雙向DC/DC變換器結(jié)構(gòu)圖；
[0032]圖8是多相并聯(lián)交錯(cuò)Buck型雙向DC/DC變換器結(jié)構(gòu)圖；
[0033]圖9是逆變單元拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；
[0034]圖10是直流電源端連接方案結(jié)構(gòu)圖；
[0035]圖11是交流電源端連接方案結(jié)構(gòu)圖；
[0036]圖12是本實(shí)用新型大功率交直一體模擬測試電源系統(tǒng)另一種實(shí)施方式結(jié)構(gòu)圖。
[0037]附圖標(biāo)記列表：
[0038]FAC/DC模塊，2-DC/DC模塊，3_逆變單元模塊，4_大功率交直一