一种MMC动模试验板卡的自动测试装置的制作方法

本实用新型涉及电力电子系统，具体讲涉及一种MMC动模试验板卡的自动测试装置。

背景技术：

随着我国对于能源领域可持续发展要求的不断提升，我国以煤电为主的电能结构，将在今后几十年内逐步向以水电、核电、风电、太阳能等各种新能源发电并存的结构进行转变。同时用户对电能质量要求也在不断提高，而利用柔性直流输电技术实现可再生能源并网和向城市供电的优势变得越来越明显，其中模块化多电平柔性直流输电技术(MMC-HVDC)已成为现阶段的的发展趋势。

随着在世界范围内柔性直流输电工程的建设，尤其是模块化多电平柔性直流输电(MMC-HVDC)的快速推广，国内外现有动态模拟系统、实时仿真系统均受到硬件架构或计算能力的限制，无法满足大容量多节点MMC-HVDC工程的动态特性模拟需要，无法完成阀控系统的控制保护逻辑测试，更不具备在其硬件平台进行接入检测和出厂测试的能力。

MMC动模试验板卡能够模拟MMC工程换流阀的动态特性，从而实现阀控系统控制保护逻辑的测试。但单块MMC动模试验板卡本身的功能测试只能在阀控系统中进行测试与验证。通常的测试系统操作复杂，效率低下，且只能测试MMC动模板卡的外部特性，对于板卡的软硬件检测不够完善。

因此，需要提供一种MMC动模检测板卡的自动测试装置来克服现有技术的不足。

技术实现要素：

为了克服现有技术的上述缺陷，本实用新型提出了一种MMC动模试验板卡的自动测试装置，包括：背板、背板上设有核心板和安全罩，试验板卡经电源板与核心板相连，核心板一端与上位机相连，另一端与待测板卡相连。

核心板采用ARM内核和FPGA架构模式。核心板一端基于通讯接口与上位机连接，另一端基于HDLC光纤通讯接口与试验板卡中的光纤接口相连。

电源板包括：试验主电路、供电电源和可调电源。试验板卡包括：3块与电源板分别连接的动模MMC试验板卡。

试验主电路经通讯测试接口与试验板卡相连，供电电源经子模块电容电压供电接口与试验板卡相连，可调电源经子模块输出接口与试验板卡相连。

试验板卡包括：2个SM子模块和可调直流电源；其中，SM子模块的正极端口经电感相连，可调直流电源的正负极分别与SM子模块中的电容的两端相连。

通过调节可调电源的输入电压模拟试验板卡的电容充发电，观察试验板卡中继电器的闭合状态及上位机中测试软件界面的显示状态判断试验板卡是否正常。

自动测试装置的测试功能包括：上电测试、通讯测试、对拖测试、电容充放电与旁路功能测试以及PWM使能测试。

与最接近的现有技术比，本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型提供了一种能够基于流水线方式检测三块MMC动模试验板卡的硬软件功能正确性和完整性的装置，提高了MMC动模试验板卡的测试效率和搭建整个大容量多节点MMC-HVDC工程换流阀的动态特性模拟系统的可靠性。

2、本实用新型为了保证对MMC工程换流阀内外部动态特性的精确模拟，创造性地提出了基于等惯性时间常数法将MMC工程换流阀等比例缩小，设计的MMC动模试验板卡，用于模拟MMC工程换流阀的动态特性，以完成阀控系统控制保护逻辑测试。

3、本实用新型的自动测试装置能够完全测试到MMC动模板卡的所有功能，不仅能测试到板卡硬件是否合格，也能测试到板卡软件设计的正确性，为所有MMC动模板卡的批量出厂试验提供了依据。

4、本实用新型能够测试出单块MMC动模试验板卡的所有功能，同时能够实现流水线式测试，大大提高了测试效率。

附图说明

图1是本实用新型的被测板卡连接示意图；

图2是本实用新型的测试连接框图；

图3是本实用新型的对拖试验原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的作进一步详细的描述。

MMC动模试验板卡的自动测试装置由硬件部分和软件部分组成。硬件部分包括背板、核心板、安全罩。

背板的主要功能是连接电源板和待测板卡，并实现待测板卡上两个子模块对拖试验的电气连接与状态显示，同时能够实现三个被测板卡的流水线方式测试。

如图2所示，核心板固定在背板上，采用ARM内核+FPGA架构，向上基于以太网的通讯接口连接上位机软件，向下基于HDLC光纤通讯接口。其主要功能是负责子模块与上位机的测控信息交互以及PWM对托控制。

整个自动测试装置的测试功能有：

1、上电测试

采用目测的方法检验子模块在上电后，子模块板卡上电源指示灯和背板上相应的信号指示灯的状态是否正常。

2、通讯测试

采用手动拔掉光纤来制造通讯故障，观测上位机软件是否有相应的通讯故障显示位。

3、对拖测试

如图3所示的对拖测试是指一块动模试验板卡内组成一次回路的功率电路的负载测试。包括直流侧电容器的电容电压测试和开关器件的开关导通测试等。测试电路为：对一块动模试验板卡上的2个SM子模块(分别为SM1和SM2。每个子模可包含2个IGBT、1个电容和1个开关)，在背板上将两个子模块的电容负极连接在一起，端口的正极用电感连接，可调直流电源的正负极连接在两个子模块电容上的正负极上。PWM使能，则SM1的电容上的电压在电感上交换，同时给SM2上的电容充电，消耗的电能由可调直流电源补充，工作中将K3断开，SM2上的电能来源于电感上的能量。

4、电容充放电与旁路功能测试

通过可调电源输入电压的变化来模拟测试板卡的电容充发电过程，并通过观察板卡继电器的闭合状态变化，以及上位机测试软件界面显示的状态(如电容电压曲线、旁路状态、过压状态等)来判断板卡是否正常。

5、PWM使能测试

通过可调电源提供一个稳定电压，并通过上位机软件对测试板卡进行PWM使能，根据可调电源的电压与电流的变化来判断板卡是否正常。

本自动测试装置已经在国网智研院直流输电技术研究所的直流电网技术与仿真实验室的MMC动模试验板卡搭建系统前的出厂试验应用。经过本装置测试合格的MMC动模试验板卡成功搭建了双极216电平双站柔性直流输电换流阀动模仿真平台，为厦门柔性直流输电示范工程的阀控系统的调试提供基础。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。