一种适用于高压级联储能变流器的测试系统及其控制方法与流程

1.本发明属于电力电子技术和电能质量控制技术领域，具体涉及一种适用于高压级联储能变流器的测试系统及其控制方法。


背景技术：

2.随着“双碳”目标的提出，风能、太阳能等新能源在电力供应中的占比正在迅速提高。然而新能源发电具有不连续、不稳定、不可控的特性，新能源大规模并入电网会给电网的安全稳定运行带来严重冲击。将储能应用到输配电领域，参与调频、电压支撑、调峰、备用容量无功支持、缓解线路阻塞、延缓输配电扩容升级和作为变电站直流电源，可以很好地缓解新能源并网带来的一系列问题。随着电池技术和变流器的不断发展，电池及其配套变流器构成的储能系统在电力系统中得到广泛应用。
3.现有技术中，储能变流器主要分低压储能变流器和高压储能变流器，随着低压储能变流器方案在大容量储能系统的广泛应用，其电池并联多带来的电芯短板问题、需多并联构成大容量储能系统带来的响应速度慢、多级变换造成的系统效率低等不足也越来越凸显出来。高压级联储能变流器以其电池分簇接入不并联、单机容量大、直接并网效率高等优势，成为未来储能变流器的发展趋势。
4.目前，高压级联储能变流器的研究主要集中在变流器的功率密度提高和优化控制方面，对于高压级联储能变流器的便捷、高效测试方法缺乏足够研究。而目前高压级联储能系统输入电压高、单机容量大，需要多个处于高压悬浮的电池簇才能搭建高压储能变流器完整的双向充放电测试系统。可见所需测试条件严苛且体积大成本高，更为关键的是新研发的储能变流器直接带电池测试存在较大安全隐患，因此高压级联储能系统发展和实现批量化应用对不接入电池且能适应各种输入电源的测试系统具有迫切需求。


技术实现要素：

5.为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种适用于高压级联储能变流器测试系统及其控制方法，高压级联储能变流器的每一个功率模块都由隔离型dc/dc功率模块提供直压源，以dc/dc功率模块直流端口模拟电池簇直压源实现高压级联储能变流器的各种功能测试。
6.本发明采用如下的技术方案。
7.本发明一方面提出了一种适用于高压级联储能变流器的测试系统，待测高压级联储能变流器包括三相桥臂，每相桥臂上包括n个功率模块，每个功率模块包括交流侧和直流侧。其中每相桥臂上的n个功率模块的交流侧串联后通过电感接入待测高压级联储能变流器交流侧对应的相。
8.测试系统包括三相桥臂，每相桥臂上包括n个隔离型dc/dc功率模块；其中，每个隔离型dc/dc功率模块包括第一直流侧和第二直流侧；
9.每个隔离型dc/dc功率模块的第一直流侧与待测高压级联储能变流器的每个功率
模块的直流侧连接；
10.当测试系统用于待测高压级联储能变流器的整机对拖测试时，每个隔离型dc/dc功率模块的第二直流侧与陪测高压级联储能变流器的每个功率模块的直流侧连接；
11.当测试系统用于为待测高压级联储能变流器提供低电压大电流的直流源时，三相桥臂上的n个隔离型dc/dc功率模块的第二直流侧并联连接后与低电压大电流的直流源连接；其中，电压小于等于1kv为低电压；
12.当测试系统用于为待测的高压级联储能变流器提供高电压小电流的直流源时，三相桥臂上的n个隔离型dc/dc功率模块的第二直流侧依次串联连接后与高电压小电流的直流源连接；其中，电压大于等于5kv为高电压。
13.隔离型dc/dc功率模块的第一直流侧包括第一直流正极端口和第一直流负极端口；每个功率模块的直流侧包括直流正极端口和直流负极端口；
14.每个隔离型dc/dc功率模块的第一直流正极端口与待测高压级联储能变流器的每个功率模块的直流正极端口连接，每个隔离型dc/dc功率模块的第一直流负极端口与待测高压级联储能变流器的每个功率模块的直流负极端口连接。
15.隔离型dc/dc功率模块的第二直流侧包括第二直流正极端口和第二直流负极端口；
16.当测试系统用于待测高压级联储能变流器的整机对拖测试时，每个隔离型dc/dc功率模块的第二直流正极端口与陪测高压级联储能变流器的每个功率模块的直流正极端口连接，每个隔离型dc/dc功率模块的第二直流负极端口与陪测高压级联储能变流器的每个功率模块的直流负极端口连接。
17.当测试系统用于为待测高压级联储能变流器提供低电压大电流的直流源时，各相桥臂上的n个隔离型dc/dc功率模块的第二直流正极端口并联连接后与低电压大电流的直流源的正极连接，各相桥臂上的n个隔离型dc/dc功率模块的第二直流负极端口并联连接后与低电压大电流的直流源的负极连接。
18.当测试系统用于为待测高压级联储能变流器提供高电压小电流的直流源时，a相桥臂上的第一个隔离型dc/dc功率模块的第二直流正极端口与高电压小电流的直流源的正极连接，c相桥臂上的第n个隔离型dc/dc功率模块的第二直流负极端口与高电压小电流的直流源的负极连接；各相桥臂上前一个隔离dc/dc功率模块的第二直流负极端口与后一个隔离dc/dc功率模块的第二直流正极端口连接；并且，a相桥臂上的第n个隔离型dc/dc功率模块的第二直流负极端口与b相桥臂上的第一个隔离型dc/dc功率模块的第二直流正极端口连接，b相桥臂上的第n个隔离型dc/dc功率模块的第二直流负极端口与c相桥臂上的第一个隔离型dc/dc功率模块的第二直流正极端口连接。
19.测试系统包括：直流源接口电路；直流源接口电路包括直流源正极接口电路和直流源负极接口电路；其中，直流源正极接口电路和直流源负极接口电路采用相同的电路结构，均包括：直流开关，预充电接触器，预充电电阻；
20.直流源正极接口电路中，直流开关的一端连接直流源的正极，直流开关的另一端连接预充电接触器的一端和预充电电阻的一端，预充电接触器的另一端和预充电电阻的另一端连接隔离型dc/dc功率模块的第二直流正极端口；
21.直流源负极接口电路中，直流开关的一端连接直流源的负极，直流开关的另一端
连接预充电接触器的一端和预充电电阻的一端，预充电接触器的另一端和预充电电阻的另一端连接隔离型dc/dc功率模块的第二直流负极端口。
22.测试系统包括：主控制器；主控制器与各功率模块之间采用光纤介质进行通讯，主控制器用于控制功率模块在不同电气连接方式下实现不同运行方式，还用于控制功率模块的模块级输出特性实现电池特性的模拟，并且用于获取功率模块的电气运行状态、故障信息；主控制器与待测的高压级储能变流器的主控制器进行通讯，实现协调启停、模式匹配、故障保护连锁；
23.主控制器接收外部虚拟电池控制指令及电池能量电压曲线点表，控制周期内依据虚拟电池控制指令、当前虚拟电池状态、模块采样值、电池能量电压曲线点表计算本控制周期内各单元电压指令值。
24.测试系统还包括3n个单元控制器；待测高压级联储能变流器的单个功率模块对应单个单元控制器；
25.主控制器将计算得到的本控制周期内各单元电压指令值下发至各单元控制器；
26.单元控制器执行功率模块副边电压控制模式，并能对功率模块两端电压电流进行采样；在功率模块副边电压控制模式下，单元控制器依据主控制器的电压指令值、功率模块的采样电压以及功率模块的采样电流生成功率指令，再依据调制策略生成控制脉冲，实现功率模块副边电压运行于电压指令值；
27.单元控制器将功率模块两端电压电流采样值上传至主控制器。
28.隔离型dc/dc功率模块采用双有源桥拓扑，第一直流侧与第二直流侧之间电气隔离；
29.隔离型dc/dc功率模块包括：原边接口电路，原边全桥电路，高频隔离电路，副边全桥电路，均流电路，副边开关电路；第一直流侧连接原边接口电路，原边接口电路连接原边全桥电路，原边全桥电路通过高频隔离电路连接副边全桥电路，副边全桥电路通过均流电路连接副边开关电路，副边开关电路连接第二直流侧；
30.其中，原边接口电路包括串联的第一直流熔断器和第一直流接触器；原边全桥电路和副边全桥电路采用相同的电路结构，原边全桥电路包括4个开关管组成的第一全桥电路和1个与第一全桥电路并联的原边支撑电容；副边全桥电路包括4个开关管组成的第二全桥电路和1个与第二全桥电路并联的副边支撑电容；高频隔离电路包括：电感，第一隔直电容，第二隔直电容和高频隔离变压器；均流电路包括限流电感和缓冲电容；副边开关电路包括第二直流熔断器和第二直流接触器；
31.隔离型dc/dc功率模块的第一直流正极端口连接第一直流熔断器的一端，第一直流熔断器的另一端与第一直流接触器的一端连接，第一直流接触器的另一端与原边支撑电容的正极端、第一全桥电路的第一输入端连接，原边支撑电容的负极端与隔离型dc/dc功率模块的第一直流负极端口、隔离型dc/dc功率模块的第一直流负极端口、第一全桥电路的第二输入端连接；第一全桥电路的正极输出端与电感的一端连接，第一全桥电路的负极输出端与第一隔直电容的一端连接，电感的另一端与高频隔离变压器原边绕组的一端连接，第一隔直电容的另一端与高频隔离变压器t原边绕组的另一端连接；高频隔离变压器t副边绕组的一端连接第二全桥电路的正极输出端连接，高频隔离变压器t副边绕组的另一端与第二隔直电容的一端连接，第二隔直电容的另一端与第二全桥电路的负极输出端连接，并且
高频隔离变压器原边绕组的一端与高频隔离变压器副边绕组的一端为同名端；第二全桥电路的第一输入端与副边支撑电容的正极端、限流电感的一端连接，第二全桥电路的第二输入端与副边支撑电容的负极端、缓冲电容的一端、隔离型dc/dc功率模块的第二直流负极端口连接，缓冲电容的另一端与限流电感的另一端、第二直流接触器的一端连接；第二直流接触器的另一端与第二直流熔断器的一端连接，第二直流熔断器的另一端与隔离型dc/dc功率模块的第二直流正极端口连接。
32.本发明另一方面还提出了一种适用于高压级联储能变流器的测试系统的控制方法，包括：
33.步骤1，采集第i个功率模块的第一直流侧的直流电压u
dc1i
和直流电流i
dc1i
、第二直流侧的直流电压u
dc2i
和直流电流i
dc2i
，其中i＝1，2，
…
，n；
34.步骤2，根据步骤1中的采样值计算控制周期内的虚拟电池能量状态，满足如下关系式：
35.ei(t)＝ei(0)+u
dc1iidc1i
t
36.式中，
37.ei(t)为第i个功率模块在控制周期t内的虚拟电池能量状态，
38.ei(0)为第i个功率模块在上一控制周期内的虚拟电池能量状态，
39.t为控制周期；
40.步骤3，根据ei(t)及电池能量电压曲线点表，查表获得第i个功率模块的电压指令值u
refi
，并根据外部输入测试目标确定u
refi
；其中，外部输入测试目标包括调整单个功率模块电压、电流状态；
41.步骤4，将各个功率模块的电压指令值u
refi
下发至各个单元控制器；
42.步骤5，各单元控制器根据电压控制策略生成各个功率模块的功率指令p
refi
；根据功率指令p
refi
利用调制算法获得控制脉冲；
43.步骤6，各功率模块执行控制脉冲实现对被控端口的指令电压跟踪控制，其中被控端口包括第一直流侧和/或第二直流侧。
44.本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明提出的测试系统可以模拟电池簇的工作特性为高压级联储能变流器提供测试电源，包括模拟电池簇正常状态下的电压源特性、模拟电池簇一致性不佳时模块电压的不同；可以通过功率模块的不同连接方式和控制方式，实现不同电压、不同电流的供电电源的接入，尤其是dcdc功率模块独立运行时，连接2套高压级联储能变流器同时进行2套设备的测试，显著提高了测试系统的适应性和测试效率；测试系统采用模块化高频化拓扑结构，可有效提高测试系统紧凑化程度和故障维护的便捷性；可以与待测高压级联储能变流器进行通讯，实现模式匹配、故障连锁等协调运行控制，提高测试效率和安全性能。因此，此测试系统在不具备电池簇的条件下即可完成各种拓扑结构的级联型储能变流器的调试和性能测试，降低了批量化应用测试的代价并推动了高压级储能系统发展。
附图说明
45.图1是本发明实施例中高压级联储能变流器功率模块原理图；
46.图2是本发明实施例中隔离型dc/dc功率模块原理图；
47.1-原边接口电路；2-原边全桥电路；3-高频隔离电路；4-副边全桥电路；5-均流电路；6-副边开关电路；
48.dc1-第一直流侧；dc2-第二直流侧；idc1-第一直流侧电流；idc2-第二直流侧电流；
49.fu1-第一直流熔断器；km1-第一直流接触器；
50.fu2-第二直流熔断器；km2-第二直流接触器；
51.fb1-第一全桥电路；fb2-第二全桥电路；
52.c1-原边支撑电容；c2-副边支撑电容；cs1-第一隔直电容；cs2-第二隔直电容；cf-缓冲电容；ls-电感；lf-限流电感；
53.图3是本发明实施例中隔离型dc/dc功率模块调制原理示意图；
54.图4是本发明实施例中dc/dc模块独立运行形成高压级联储能系统对拖测试示意图；
55.图5是本发明实施例中dc/dc模块并联形运行成低压直流源为电源的测试系统示意图；
56.图6是本发明实施例中dc/dc模块串联形运行成高压直流源为电源的测试系统示意图；
57.图7是本发明实施例中虚拟电池电压控制控制软件流程图；
58.图8是本发明实施例中模块电压控制框图。
具体实施方式
59.下面结合附图对本技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本技术的保护范围。
60.本发明一方面提出了一种适用于高压级联储能变流器的测试系统，待测高压级联储能变流器包括三相桥臂，每相桥臂上包括n个功率模块，高压级联储能变流器的功率模块如图1所示，每个功率模块包括交流侧ac和直流侧dc。
61.每个功率模块还包括直流接口电路，全桥电路，l、c滤波回路。直流侧dc连接电池簇，交流侧ac与其他功率模块交流侧串联后与高压交流系统连接。其中，直流接口电路包括两个并联的支路，第一条支路包括串联连接的直流接触器km和滤波电感l，第二条支路包括串联连接的直流侧预充电接触器k0和电阻r；全桥电路包括4个开关管组成的全桥fb和1个与全桥fb并联的原边支撑电容c1。
62.测试系统包括三相桥臂，每相桥臂上包括n个隔离型dc/dc功率模块；如图2所示每个隔离型dc/dc功率模块包括第一直流侧dc1和第二直流侧dc2。
63.隔离型dc/dc功率模块采用双有源桥拓扑，第一直流侧dc1与第二直流侧dc2之间电气隔离。
64.如图2，隔离型dc/dc功率模块包括：原边接口电路1，原边全桥电路2，高频隔离电路3，副边全桥电路4，均流电路5，副边开关电路6；第一直流侧dc1连接原边接口电路1，原边接口电路1连接原边全桥电路2，原边全桥电路2通过高频隔离电路3连接副边全桥电路4，副边全桥电路4通过均流电路5连接副边开关电路6，副边开关电路6连接第二直流侧dc2。
65.其中，原边接口电路1包括串联的第一直流熔断器fu1和第一直流接触器km1；原边
全桥电路2和副边全桥电路4采用相同的电路结构，原边全桥电路2包括4个开关管组成的第一全桥电路fb1和1个与第一全桥电路fb1并联的原边支撑电容c1；副边全桥电路4包括4个开关管组成的第二全桥电路fb2和1个与第二全桥电路fb2并联的副边支撑电容c2；高频隔离电路3包括：电感ls，第一隔直电容cs1，第二隔直电容cs2和高频隔离变压器t；均流电路5包括限流电感lf和缓冲电容cf；副边开关电路包括第二直流熔断器fu2和第二直流接触器km2。
66.隔离型dc/dc功率模块的第一直流正极端口连接第一直流熔断器fu1的一端，第一直流熔断器fu1的另一端与第一直流接触器km1的一端连接，第一直流接触器km1的另一端与原边支撑电容c1的正极端、第一全桥电路fb1的第一输入端连接，原边支撑电容c1的负极端与隔离型dc/dc功率模块的第一直流负极端口、隔离型dc/dc功率模块的第一直流负极端口、第一全桥电路fb1的第二输入端连接；第一全桥电路fb1的正极输出端与电感ls的一端连接，第一全桥电路fb1的负极输出端与第一隔直电容cs1的一端连接，电感ls的另一端与高频隔离变压器t原边绕组的一端连接，第一隔直电容cs1的另一端与高频隔离变压器t原边绕组的另一端连接；高频隔离变压器t副边绕组的一端连接第二全桥电路fb2的正极输出端连接，高频隔离变压器t副边绕组的另一端与第二隔直电容cs2的一端连接，第二隔直电容cs2的另一端与第二全桥电路fb2的负极输出端连接，并且高频隔离变压器t原边绕组的一端与高频隔离变压器t副边绕组的一端为同名端；第二全桥电路fb2的第一输入端与副边支撑电容c2的正极端、限流电感lf的一端连接，第二全桥电路fb2的第二输入端与副边支撑电容c2的负极端、缓冲电容cf的一端、隔离型dc/dc功率模块的第二直流负极端口连接，缓冲电容cf的另一端与限流电感lf的另一端、第二直流接触器km2的一端连接；第二直流接触器km2的另一端与第二直流熔断器fu2的一端连接，第二直流熔断器fu2的另一端与隔离型dc/dc功率模块的第二直流正极端口连接。
67.原边接口电路和副边开关电路中的第一直流接触器、第二直流接触器，用于直流端口与外部回路连通和断开，原边接口电路和副边开关电路中的第一直流熔断器、第二直流熔断器，用于端口过流时的后备切断保护。
68.第一全桥电路和第二全桥电路中的4个开关器件按2对角开关器件交替开通、关断，全桥输出交变的方波，而原边支撑电容和副边支撑电容均作为能量缓存器件，以保持直流端口电压的平稳。
69.高频隔离电路中高频隔离变压器用于电气隔离和绝缘，电感用于限制电流上升率的作用，第一隔直电容和第二隔直电容用于隔绝交流回路的直流分量以避免变压器偏磁饱和。
70.均流电路中的限流电感用于多模块并联时模块间均流，缓冲电容作为在输出回路突然断开时电感电流的续流缓冲通路。
71.隔离型dc/dc功率模块采用一定的调制方法来控制功率模块的电压电流，调制原理如图3所示。通过控制原、副边全桥输出交流方波电压的移相角δ0，来控制2个直流端口的功率流向，如当原边方波超前副边方波则功率由原边流向副边，反之则功率反相。
72.隔离型dc/dc功率模块的第一直流侧包括第一直流正极端口和第一直流负极端口；每个功率模块的直流侧包括直流正极端口和直流负极端口；隔离型dc/dc功率模块的第二直流侧包括第二直流正极端口和第二直流负极端口。
73.如图4至6，每相桥臂上的n个功率模块的交流侧串联后通过电感接入待测高压级联储能变流器交流侧对应的相。如图4，当测试系统用于待测高压级联储能变流器的整机对拖测试时，a相桥臂上，待测高压级联储能变流器的第一个功率模块sma1、第二个功率模块sma2、
……
第n个功率模块sman的交流侧串联后的一端通过第一电感l1接入待测高压级联储能变流器交流侧a相，其余两相接线相同；并且三相桥臂上待测高压级联储能变流器的n个功率模块串联后的另一端均连接同一点n1。同样的，a相桥臂上，陪测高压级联储能变流器的第一个功率模块smu1、第二个功率模块smu2、
……
第n个功率模块smun的交流侧串联后的一端通过第二电感l2接入陪测高压级联储能变流器交流侧a相，其余两相接线相同；并且三相桥臂上陪测高压级联储能变流器的n个功率模块串联后的另一端均连接同一点n2。
74.具体地，待测高压级联储能变流器包括第一交流并网开关qf1，第一预充电接触器qc1和第一预充电阻r1，其中，第一交流并网开关qf1的一端连接第一交流侧ac1，第一交流并网开关qf1的另一端连接第一预充电接触器qc1的一端和第一预充电阻r1的一端，第一预充电接触器qc1的另一端和第一预充电阻r1的另一端均与第一电感l1的一端连接；陪测高压级联储能变流器包括第二交流并网开关qf2，第二预充电接触器qc2和第二预充电阻r2，其中，第二交流并网开关qf2的一端连接第二交流侧ac2，第二交流并网开关qf2的另一端连接第二预充电接触器qc2的一端和第二预充电阻r2的一端，第二预充电接触器qc2的另一端和第二预充电阻r2的另一端均与第二电感l2的一端连接。
75.每个隔离型dc/dc功率模块的第一直流侧与待测高压级联储能变流器的每个功率模块的直流侧连接；本实施例中以a相桥臂上的第一个隔离型dc/dc功率模块与待测高压级联储能变流器的第一个功率模块为例进行说明，其余接线相同，即a相桥臂上的第一个隔离型dc/dc功率模块dma1的第一直流侧dc1与待测高压级联储能变流器a相桥臂上的第一个功率模块sma1的直流侧连接。
76.具体地，a相桥臂上，第一个隔离型dc/dc功率模块dma1的第一直流正极端口与待测高压级联储能变流器的第一个功率模块sma1的直流正极端口连接，第一个隔离型dc/dc功率模块dma1的第一直流负极端口与待测高压级联储能变流器的第一个功率模块sma1的直流负极端口连接。其余接线相同。
77.如图4，当测试系统用于待测高压级联储能变流器的整机对拖测试时，每个隔离型dc/dc功率模块的第二直流侧与陪测高压级联储能变流器的每个功率模块的直流侧连接；本实施例中以a相桥臂上的第一个隔离型dc/dc功率模块与陪测高压级联储能变流器第一个功率模块为例进行说明，其余接线相同，即a相桥臂上的第一个隔离型dc/dc功率模块dma1的第二直流侧dc2与陪测高压级联储能变流器a相桥臂上的第一个功率模块smu1的直流侧连接。
78.具体地，a相桥臂上，第一个隔离型dc/dc功率模块dma1的第二直流正极端口与陪测高压级联储能变流器的第一个功率模块smu1的直流正极端口连接，第一个隔离型dc/dc功率模块dma1的第二直流负极端口与陪测高压级联储能变流器的第一个功率模块smu1的直流负极端口连接。其余接线相同。
79.如图5，当测试系统用于为待测高压级联储能变流器提供低电压大电流的直流源时，三相桥臂上的n个隔离型dc/dc功率模块的第二直流侧并联连接后与低电压大电流的直流源连接；本实施例中以a相桥臂为例进行说明，其余接线相同，即a相桥臂上的第一个隔离
型dc/dc功率模块dma1的第二直流侧、第二个隔离型dc/dc功率模块dma2的第二直流侧、
……
以及第n个隔离型dc/dc功率模块dman的第二直流侧并联连接后与低电压大电流的直流源连接。
80.具体地，a相桥臂上的第一个隔离型dc/dc功率模块dma1的第二直流正极端口、第二个隔离型dc/dc功率模块dma2的第二直流正极端口、
……
第n个隔离型dc/dc功率模块dman的第二直流正极端口并联连接后与低电压大电流的直流源的正极dc+连接；其余两相接线相同。
81.具体地，a相桥臂上的第一个隔离型dc/dc功率模块dma1的第二直流负极端口、第二个隔离型dc/dc功率模块dma2的第二直流负极端口、
……
第n个隔离型dc/dc功率模块dman的第二直流负极端口并联连接后与低电压大电流的直流源的负极dc-连接；其余两相接线相同。
82.并且，如图5所示，当测试系统用于为待测高压级联储能变流器提供低电压大电流的直流源时，a相桥臂上，待测高压级联储能变流器的第一个功率模块sma1、第二个功率模块sma2、
……
第n个功率模块sman的交流侧串联后的一端通过第一电感l1接入待测高压级联储能变流器交流侧a相，其余两相接线相同；并且三相桥臂上待测高压级联储能变流器的n个功率模块串联后的另一端均连接同一点n1。其中，电压小于等于1kv为低电压，电流大小由功率决定。
83.当测试系统用于为待测高压级联储能变流器提供低电压大电流的直流源时，三相桥臂上的n个隔离型dc/dc功率模块的第二直流侧并联连接后与低电压大电流的直流源连接；其中，电压大于等于5kv为高电压，电流大小由功率决定。
84.如图6，当测试系统用于为待测的高压级联储能变流器提供高电压小电流的直流源时，三相桥臂上的n个隔离型dc/dc功率模块的第二直流侧依次串联连接后与高电压小电流的直流源连接。本实施例中，a相桥臂上的第一个隔离型dc/dc功率模块dma1的第二直流正极端口与高电压小电流的直流源的正极dc+连接，c相桥臂上的第n个隔离型dc/dc功率模块dmcn的第二直流负极端口与高电压小电流的直流源的负极dc-连接；以a相桥臂为例进行说明，其余接线相同，即第一个隔离dc/dc功率模块dma1的第二直流负极端口与第二个隔离dc/dc功率模块dma2的第二直流正极端口连接，以此类推，第n-1个隔离dc/dc功率模块dman-1的第二直流负极端口与第n个隔离dc/dc功率模块dman的第二直流正极端口连接；并且，a相桥臂上的第n个隔离型dc/dc功率模块dman的第二直流负极端口与b相桥臂上的第一个隔离型dc/dc功率模块dmb1的第二直流正极端口连接，b相桥臂上的第n个隔离型dc/dc功率模块dmbn的第二直流负极端口与c相桥臂上的第一个隔离型dc/dc功率模块dmc1的第二直流正极端口连接。
85.并且，如图6所示，当测试系统用于为待测高压级联储能变流器提供低电压大电流的直流源时，a相桥臂上，待测高压级联储能变流器的第一个功率模块sma1、第二个功率模块sma2、
……
第n个功率模块sman的交流侧串联后的一端通过第一电感l1接入待测高压级联储能变流器交流侧a相，其余两相接线相同；并且三相桥臂上待测高压级联储能变流器的n个功率模块串联后的另一端均连接同一点n1。
86.测试系统包括：直流源接口电路；直流源接口电路包括直流源正极接口电路和直流源负极接口电路；其中，直流源正极接口电路和直流源负极接口电路采用相同的电路结
构，均包括：直流开关，预充电接触器，预充电电阻；
87.直流源正极接口电路中，直流开关的一端连接直流源的正极，直流开关的另一端连接预充电接触器的一端和预充电电阻的一端，预充电接触器的另一端和预充电电阻的另一端连接隔离型dc/dc功率模块的第二直流正极端口；
88.直流源负极接口电路中，直流开关的一端连接直流源的负极，直流开关的另一端连接预充电接触器的一端和预充电电阻的一端，预充电接触器的另一端和预充电电阻的另一端连接隔离型dc/dc功率模块的第二直流负极端口。
89.测试系统包括：主控制器；主控制器与各功率模块之间采用光纤介质进行通讯，主控制器用于控制功率模块在不同电气连接方式下实现不同运行方式，还用于控制功率模块的模块级输出特性实现电池特性的模拟，并且用于获取功率模块的电气运行状态、故障信息；主控制器与待测的高压级储能变流器的主控制器进行通讯，实现协调启停、模式匹配、故障保护连锁；
90.主控制器接收外部虚拟电池控制指令及电池能量电压曲线点表，控制周期内依据虚拟电池控制指令、当前虚拟电池状态、模块采样值、电池能量电压曲线点表计算本控制周期内各单元电压指令值。
91.测试系统还包括3n个单元控制器；待测高压级联储能变流器的单个功率模块对应单个单元控制器；
92.主控制器将计算得到的本控制周期内各单元电压指令值下发至各单元控制器；
93.单元控制器执行功率模块副边电压控制模式，并能对功率模块两端电压电流进行采样；在功率模块副边电压控制模式下，单元控制器依据主控制器的电压指令值、功率模块的采样电压以及功率模块的采样电流生成功率指令，再依据调制策略生成控制脉冲，实现功率模块副边电压运行于电压指令值；
94.单元控制器将功率模块两端电压电流采样值上传至主控制器。
95.本发明提出的测试系统采用模块化高频化拓扑结构，可有效提高测试系统紧凑化程度和故障维护的便捷性；可以与待测高压级联储能变流器进行通讯，实现模式匹配、故障连锁等协调运行控制，提高测试效率和安全性能。
96.虚拟电池电压控制控制软件流程如图7所示，包括：
97.步骤s1，虚拟电池控制生成各隔离型dc/dc功率模块的电压指令；
98.步骤s2，电压指令发送至隔离型dc/dc功率模块；
99.步骤s3，隔离型dc/dc功率模块采集dc1端口的直流电压udc1、直流电流信号idc1，采集dc2端口的直流电压udc2、直流电流信号idc2；其中，隔离型dc/dc功率模块的两侧端口，其中一端作为输入时，另一端作为输出；
100.步骤s4，隔离型dc/dc功率模块执行控制脉冲并将步骤s3的采集信号均上送主控制器；
101.步骤s5，执行控制指令，控制隔离型dc/dc功率模块的输出为恒压模式或恒流模式或恒功率模式，以模拟电池输出特性。
102.可见，本技术提出的测试系统，通过对隔离型dc/dc功率模块的软件控制，可以模拟电池簇的工作特性为高压级联储能变流器提供测试电源，包括模拟电池簇正常状态下的电压源特性、模拟电池簇一致性不佳时模块电压的不同。并且通过隔离型dc/dc功率模块与
待测设备的功率模块的不同连接方式和控制方式，实现不同供电电源条件的接入，尤其是dcdc功率模块独立运行时，连接2套高压级联储能变流器同时进行2套设备的测试，显著提高了测试系统的适应性和测试效率。
103.本发明另一方面还提出了一种适用于高压级联储能变流器的测试系统的控制方法，包括：
104.步骤1，采集第i个功率模块的第一直流侧的直流电压u
dc1i
和直流电流i
dc1i
、第二直流侧的直流电压u
dc2i
和直流电流i
dc2i
，其中i＝1，2，
…
，n；
105.步骤2，根据步骤1中的采样值计算控制周期内的虚拟电池能量状态，满足如下关系式：
106.ei(t)＝ei(0)+u
dc1iidc1i
t
107.式中，
108.ei(t)为第i个功率模块在控制周期t内的虚拟电池能量状态，
109.ei(0)为第i个功率模块在上一控制周期内的虚拟电池能量状态，
110.t为控制周期；
111.步骤3，根据ei(t)及电池能量电压曲线点表，查表获得第i个功率模块的电压指令值u
refi
，并根据外部输入测试目标确定u
refi
；其中，外部输入测试目标包括调整单个功率模块电压、电流状态；
112.步骤4，将各个功率模块的电压指令值u
refi
下发至各个单元控制器；
113.步骤5，各单元控制器根据电压控制策略生成各个功率模块的功率指令p
refi
；根据功率指令p
refi
利用调制算法获得控制脉冲；
114.步骤6，各功率模块执行控制脉冲实现对被控端口的指令电压跟踪控制，其中被控端口包括第一直流侧和/或第二直流侧。
115.实施例中模块电压控制流程如图8所示。
116.待测高压级联储能变流器的整机对拖测试过程如下：
117.步骤a1，完成接线后，闭合陪测高压级联储能变流器的第二交流并网开关qf2，陪测高压级联储能变流器的功率模块开始充电；
118.步骤a2，达到功率模块充电阈值后闭合第二预充电接触器qc2，模块进入可控充电，功率模块的电压逐步上升；
119.步骤a3，功率模块的电压达到目标电压后解锁，闭合待测高压级联储能变流器的功率模块中的直流侧预充电接触器k0；
120.步骤a4，隔离型dc/dc功率模块的第二直流侧dc2得电闭合，副边开关电路中的第二直流接触器km2；
121.步骤a5，隔离型dc/dc功率模块电压达到目标电压后，闭合待测高压级联储能变流器的功率模块中的直流接触器km；
122.步骤a6，隔离型dc/dc功率模块解锁，并且第一直流侧dc1的电压达到设定值，闭合原边接口电路中的第一直流接触器km1；
123.步骤a7，待测高压级联储能变流器的功率模块直流侧得电，依次闭合待测高压级联储能变流器的功率模块中的直流侧预充电接触器k0，预充电完成后闭合待测高压级联储能变流器的功率模块中的直流接触器km；
124.步骤a8，待测高压级联储能变流器的功率模块全部充电完成后，待测高压级联储能变流器的按预设的控制模式解锁，与第二交流侧ac2并网；
125.步骤a9，随后按需要的运行模式，设置待测高压级联储能变流器的运行功率等参数，按既定测试方案执行测试。
126.此时，两套高压级联储能变流器，一套作充电运行，另一套做放电运行。两套高压级联储能变流器的第一交流侧ac1、第二交流侧ac2可以直接并联，形成对拖测试系统，交流电源仅需满足两套变流器和测试系统的有功损耗功率即可。
127.因此，此测试系统在不具备电池簇的条件下即可完成各种拓扑结构的级联型储能变流器的调试和性能测试，降低了批量化应用测试的代价并推动了高压级储能系统发展。
128.本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。