专利名称：一种综合试验平台的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种功率单元模块低电压穿越装置(Crowbar, Chopper)的功能性测试综合试验平台。
背景技术：
能源和环境是人类目前所要解决的两大问题，以清洁、可再生能源为主的能源结构将是未来发展的必然。风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。其蕴量巨大，全球的风能约为2.74X 109MW，其中可利用的风能为2X 107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。中国风能储量很大、分布面广，仅陆地上的风能储量就有约
2.53亿千瓦。低电压穿越能力是指风力发电机的端电压降低到一定值的情况下不脱离电网而继续维持运行，还可为风力发电系统提供一定无功支撑，以帮助风力发电系统恢复电压的能力，具有穿越能力的风力发电机可躲过保护动作时间，故障切除后恢复正常运行，这可大大减少风电机组在故障时反复并网次数，减少对电网的冲击，具有低电压穿越装置能力可保证风电机组在电网故障电压降低的情况下，尽最大可能与电网连接，保持发电运行能力，减少电网波动。为满足风力发电系统在电网低电压的情况下不脱离电网而继续维持运行，低电压穿越装置产生了，功率单元模块部分又是整个发电机组成功并网运行并实现核心控制算法的主要执行对象，因此功率单元模块和低电压穿越装置的测试方法和测试工装很重要。变流器是整个风力机组的重要组成部分，而功率单元模块低电压穿越装置(Crowbar, Chopper)又是变流器的核心部分。在变流器测试及试运行中，由于功率单元模块低电压穿越装置(Crowbar, Chopper)均涉及到IGBT,电容等易损易爆器件,加之整个并网回路电流过大极易酿成重大事故。功率单元模块、低电压穿越装置的性能稳定性很重要，所以对功率单元模块、低电压穿越装置的试验方法要求很高。现有设备结构简单，主要由三部分组成，其中包括主供电回路、整流电路和放电电路。主供电回路主要由断路器和电阻组成，手动控制主供电回路的断路器闭合，将交流电压供给整流电路。主供电回路中串入电阻，限制主供电回路供给电流，减小主供电回路为整流电路供电时对整流电路的器件的冲击。整流电路采用三相桥式全波整流。放电电路由与断路器串联后并联于直流输出端的放电电阻组成，用于试验完成后释放直流母线电压和被测模块直流电压。主供电回路采用手动控制断路器的闭合断开，操作繁琐，试验安全性较差。整流电路采用三相桥式全波整流，直流端未并入电容，直流电压输出不稳定。
实用新型内容本实用新型的目的是克服现有的试验装置操作繁琐的缺点，提出一种新的功率单元模块和低电压穿越装置的试验装置。本发明具有试验相对安全，操作方便快捷的特点。[0008]本综合试验平台模拟整机测试环境，主要用于对功率单元模块、低电压穿越装置的性能测试，通过综合试验平台的性能测试以保证功率单元模块、低电压穿越装置的功能完整性，以免在整机试验时出现重大事故。本实用新型综合试验平台需为功率单元模块、低电压穿越装置提供电源、直流母线电压和驱动脉冲信号。本实用新型采用以下技术方案:本实用新型综合试验平台主要由六部分组成，包括控制回路、供电电源回路、主供电回路、放电电路、整流电路和滤波电路。控制回路的I/O板的I/O 口连接主供电回路的接触器的线圈。供电电源回路输出端连接控制回路的I/o板的X12端子为控制回路供电。主供电回路串联于整流电路的交流端。放电电路并联于整流电路的直流端。滤波电路并联于供电电源回路的输入端。所述的控制回路控制主供电回路的接触器的吸合，通过RS232串口通讯连接到上位机监控界面；供电电源回路为控制回路和主供电回路的接触器供电，主供电回路将外接AC400V电压传递给整流电路，整流电路将交流电压转化为直流电压输出供给被试验设备；滤波电路并联于主供电回路的外接AC400V输入端。所述的控制回路包括CPU控制板、I/O板，CPU控制板、I/O板通过排线连接。CPU控制板通过232串口通讯连接上位机监控界面，CPU控制板接收上位机开关量信号后，CPU控制板发出驱动信号控制I/O板相应I/O 口输出24V电压，I/O连接主供电回路的接触器线圈，I/O 口控制驱动主供电回路相应接触器的断开吸合，以实现对功率单元模块、低电压穿越装置功能性测试的操作。控制回路外接监控系统。所述的供电电源回路主要由开关电源组成，为控制回路提供直流电压。所述的主供电回路主要由接触器、断路器和电阻组成，接触器、断路器和电阻串行联接。控制回路控制主供电回路的接触器的吸合，将交流电压供给整流电路。主供电回路中串入电阻，限制主供电回路供给电流，减小主供电回路为整流电路供电时对整流电路的器件的冲击。放电电路由放电电阻组成，放电电阻与断路器串联后并联于整流电路的直流输出端，用于试验完成后释放直流母线电压和被测模块直流电压。整流电路采用三相桥式全波整流，整流电路的直流端并联三个电容，电容支撑直流母线电压起到稳压与能量缓冲的作用，整流电路为被测试设备提供稳定的直流电压。滤波电路并联于电源入口，主要由电容组成，其主要作用是稳定输入的交流电压。本发明具有以下特点:1、控制回路的CPU控制电路除了具备丰富的外围控制功能外，更重要的是实现核心控制算法，其上可兼顾RS485和RS232的一对一和一对多的通讯模式，因此它是此试验平台系统的控制核心，仅需一台上位机可轻松完成全部测试。2、主供电回路设计了预充电电阻，以保护被试验的装置中由于尖峰电流的产生对整流器件和被装置的器件的损坏。3、放电电路中放电电阻与断路器串联后并联于直流输出端，放电电阻用于试验完成后释放直流母线电压和被测模块直流电压。4、整流电路采用三相桥式全波整流，为直流端并联三个电容，电容支撑直流母线电压起到稳压与能量缓冲的作用，整流电路为被测试设备提供稳定的直流电压。
图1为本实用新型的拓扑框图；1控制回路，2供电电源回路，3主供电回路，4放电电路,5整流电路，6滤波电路；图2为本实用新型综合试验平台主电路原理图；图3为直流卸荷模块电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
进一步说明本实用新型。图1为本实用新型的拓扑框图。如图1所示，本实用新型包括控制回路1、供电电源回路2、主供电回路3、放电电路4、整流电路5和滤波电路6。控制回路I的I/O板的I/O 口连接主供电回路3的接触器的线圈。供电电源回路2输出端连接控制回路I的I/O板的X12端子为控制回路I供电。主供电回路3串联于整流电路5的交流端。放电电路4并联于整流电路5的直流端。滤波电路6并联于供电电源回路2的输入端。控制回路I控制主供电回路3的接触器的吸合，通过RS232串口通讯连接到上位机监控界面。供电电源回路2为控制回路I和主供电回路3的接触器供电，主供电回路3将外接AC400V电压传递给整流电路5，整流电路5将交流电压转化为直流电压输出供给被试验设备。滤波电路6并联于主供电回路3的外接AC400V输入端。图2为本实用新型综合试验平台主电路原理图，主电路包括主供电回路3、滤波电路6、整流电路5和放电电路4部分。主供电回路3由断路器Q1、第二接触器Q2、第三接触器Q3、第四接触器Q4、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3组成。断路器Ql和第三接触器Q3、第四接触器Q4串联，第二接触器Q2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3串联后与第三接触器Q3并联。滤波电路由第五接触器Q5和滤波电容Cl组成，第五接触器Q5和滤波电容Cl串联后并接在断路器Ql的下端。整流电路由第一二极管TB1、第二二极管TB2、第三二极管TB3、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4组成，第一二极管TB1、第二二极管TB2、第三二极管TB3组成三相全波整流桥，三相全波整流桥的交流端串接于接触器Q4的下端，第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4并联于三相全波整流桥直流端。放电电路由断路器Q6、电阻R4组成，断路器Q6、电阻R4串联后并联于三相全波整流桥直流端。控制回路包括CPU控制板、I/O板，CPU控制板、I/O板通过排线连接。CPU控制板通过232串口通讯连接上位机监控界面，CPU控制板接收上位机开关量信号后，CPU控制板发出驱动信号控制I/O板相应I/O 口输出24V电压，I/O连接主供电回路的接触器线圈，I/O 口控制驱动主供电回路相应接触器的断开吸合。供电电源回路输出端连接控制回路的I/O板的X12端子为控制回路供电。以下以低电压穿越装置的直流卸荷模块试验为例，说明本实用新型综合试验平台的工作过程和各个部分的功能。功率单元模块和直流卸荷模块试验方法相同。低电压穿越装置的直流卸荷模块由卸荷电阻A2R1、快恢复二极管A2TB5、IGBTA2Q13和驱动板A2AB24组成。卸荷电阻A2R1主要作用是释放能量，快恢复二极管A2TB5释放IGBT关断时产生的感应电动势，IGBT是直流卸荷模块的核心器件，直流卸荷模块的工作状态由IGBT决定。驱动板A2AB24主要用于接收CPU板发送的信号来驱动IGBT导通与关断。直流卸荷电路原理图如图3所示。直流卸荷模块试验方法如下述:控制回路的线路板AB3的排线端口 X2与直流卸荷模块的驱动板排线端口 Jl用排线连接，线路板AB3通过排线为直流卸荷模块驱动板供电。主供电回路的输出端子Xl的8端子和7端子分别接直流卸荷模块的Ud+和Ud-,为直流卸荷模块供给直流电压。Xl的1、
2、3端子外接AC400V。闭合供电电源回路的断路器Q7，为控制回路线路板供电并烧写直流卸荷专用测试程序。闭合主供电回路断路器Q1，接触器Q5闭合，滤波电容Cl投入电路，对输入的电压进行滤波。控制回路的线路板AB3采用RS232串口通讯连接上位机监控界面，打开监控界面，依次点击监控界面的“Q2”、“Q3”、“Q4”按钮，主供电回路接触器Q2、Q3、Q4依次吸合，主供电回路为整流回路供电，整流回路直流输出端为直流卸荷模块提供直流电压，使用万用表测量直流卸荷模块的Ud+和Ud-之间的直流母线电压上升到540V不再变化时，断开主供电回路接触器Q2、Q3、Q4和断路器Q1，点击监控界面的“单脉冲”按钮，控制回路接收上位机通过串口通信发出的数据后，为直流卸荷模块的驱动板使能，直流卸荷驱动板驱动IGBT导通100ms，直流电压能量通过电阻A2R1释放，闭合Q6释放直流卸荷模块的电容残余电能，试验完成。
权利要求1.一种综合试验平台，其特征在于，所述的综合试验平台包括控制回路(I)、供电电源回路(2)、主供电回路(3)、放电电路(4)、整流电路(5)和滤波电路(6);所述的控制回路(I)控制主供电回路(3)的接触器的吸合，通过RS232串口通讯连接到上位机监控界面；供电电源回路(2 )为控制回路(I)供电，主供电回路(3 )将外接AC400V电压传递给整流电路(5 )，整流电路(5)将交流电压转化为直流电压输出供给被试验设备；滤波电路(6)并联于主供电回路(3)的外接AC400V输入端。
2.按照权利要求1所述的综合试验平台，其特征在于，所述的主供电回路(3)由第一断路器(Q1)、第二接触 器(Q2)、第三接触器(Q3)、第四接触器(Q4)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)和第三电阻(R3)组成；断路器(Ql)和第三接触器(Q3)、第四接触器(Q4)串联，第二接触器(Q2)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)串联后与第三接触器(Q3)并联；滤波电路由第五接触器(Q5)和滤波电容(Cl)组成，第五接触器(Q5)和滤波电容(Cl)串联后并接在第一断路器(Ql)的下端；整流电路由第一二极管(TB1)、第二二极管(TB2)、第三二极管(TB3)、第二电容(C2)、第三电容(C3)、第四电容(C4)组成，第一二极管(TBl)、第二二极管(TB2)、第三二极管(TB3)组成三相全波整流桥，三相全波整流桥的交流端串接于接触器(Q4)的下端，第二电容(C2)、第三电容(C3)、第四电容(C4)并联于三相全波整流桥直流端；放电电路由第二断路器(Q6)、电阻(R4)组成，第二断路器(Q6)、电阻(R4)串联后并联于三相全波整流桥直流端；控制回路包括CPU控制板、I/O板，CPU控制板、I/O板通过排线连接，CPU控制板通过232串口通讯连接上位机监控界面，CPU控制板接收上位机开关量信号后，CPU控制板发出驱动信号控制I/O板相应I/O 口输出24V电压，I/O连接主供电回路的接触器线圈，I/O 口控制驱动主供电回路相应接触器的断开吸合，供电电源回路输出端连接控制回路的I/O板的X12端子为控制回路供电。
专利摘要一种综合试验平台。所述的综合试验平台包括控制回路(1)、供电电源回路(2)、主供电回路(3)、放电电路(4)、整流电路(5)和滤波电路(6)；所述的控制回路(1)控制主供电回路(3)的接触器的吸合，通过RS232串口通讯连接到上位机监控界面；供电电源回路(2)为控制回路(1)供电，主供电回路(3)将外接AC400V电压传递给整流电路(5)，整流电路(5)将交流电压转化为直流电压输出供给被试验设备；滤波电路(6)并联于主供电回路(3)的外接AC400V输入端。
文档编号G01R31/00GK203084107SQ20122073907
公开日2013年7月24日 申请日期2012年12月26日 优先权日2012年12月26日
发明者苏鹏程, 李宏宇, 刘国东, 何川 申请人:保定科诺伟业控制设备有限公司