一种基于按相类型参数自适应切换的多型号功率单元通用测试系统及方法与流程

本发明涉及功率单元控制领域，具体为一种基于按相类型参数自适应切换的多型号功率单元通用测试系统及方法。

背景技术：

1、随着变流器功率单元型号和结构形式的增多，在出厂检验或系统验证阶段，经常需要对不同容量、不同直流支撑电容、不同驱动板和光纤配置的功率单元进行高压测试（如具有不同拓扑结构或不同硬件接口）。现有测试平台和控制方法存在以下明显缺陷：

2、1. 硬件兼容性差，切换成本高：现有测试系统通常针对单一类功率单元设计，测试主回路和接口固定。当被测对象发生改变时，往往需要人工更改接线、重配光纤连接和更换测试工装，难以兼容多型号配置的测试需求。

3、2. 缺乏多类型混合测试的独立帧控制机制：在具有多相独立测试或控制需求的场景中，三相可能需要分别接入不同配置类型的功率单元。现有方案通常采用单一帧模板或统一处理逻辑处理三相数据，无法做到“一相一帧族”。对于三相分别测量不同配置对象的场景，只能被迫降级为统一的低配模式，或者重新初始化控制流程，局限性极大。

4、3. 初始化阶段的数据帧失配风险：不同配置类型的功率单元其数据帧字段（如控制位、状态位）不同。若控制器上电时默认采用字段较少的数据帧族，在期望的按相类型参数下发前，极易导致控制字段缺失、扩展状态无法解析、帧长度判断错误等问题，从而误操作功率单元引发系统故障。

5、随着大型变流器向模块化混合架构演进，经常需要对同一系统内采用不同配置的功率单元进行联合测试。因此，在同一高压测试平台中，当a相、b相和c相分别接入不同型号功率单元时，如何在不更换控制器及驱动板程序、不强制三相采用同一帧格式且不依赖人工频繁重配光纤或控制固件的情况下，实现三相独立通信控制，成为了亟待解决的问题，以避免上电、参数未配置、参数无效或接入型号不一致阶段产生误解析、误使能和误建压风险。

技术实现思路

1、为了解决现有技术所存在的问题，本发明提出一种基于按相类型参数自适应切换的多型号功率单元通用测试系统及方法，通过按相类型参数使a、b、c三相分别选择对应数据帧族，实现“一相一帧族”的并行通信控制。

2、一方面，本发明实施例提供一种基于按相类型参数自适应切换的多型号功率单元通用测试系统，包括：

3、人机交互模块，分别与控制执行模块、保护与联锁模块连接；用于设定测试参数、启停控制测试流程，以及实时显示系统运行状态；

4、控制执行模块，用于解析人机指令，执行闭环控制算法，并向各功率单元下发pwm驱动信号，调节输入交流电压；通过二次继电回路向交流输入调压模块下发调压信号并接收二次状态反馈，通过光纤和功率单元与测试接入模块双向通信，并向保护与联锁模块发送保护闭锁/解锁指令；

5、保护与联锁模块，用于监测异常状态，执行硬件级快速切断与软件级联锁；接收来自人机交互模块或采样检测模块的异常触发信号，通过一次保护回路直接连接并控制交流输入调压模块的电源通断；

6、交流输入调压模块，用于根据控制指令调节输出电压，为后级提供稳定的交流输入，通过二次回路接收控制执行模块的调压指令，并反馈状态，通过一次回路输出端输出多路ac至整流与直流母线模块；

7、整流与直流母线模块，用于将交流输入整流、滤波，生成稳定的高压直流母线电压；通过一次回路接收交流输入调压模块输出的多路ac，并输出多路dc至功率单元与测试接入模块；

8、功率单元与测试接入模块，用于将直流电逆变为所需的交流电输出至负载，同时提供被测功率单元的电气和通信接口；通过一次回路接收整流与直流母线模块提供的dc电源并输出级联ac至负载模块；通过隔离采样连接至采样检测模块；

9、采样检测模块，用于采集电压、电流波形数据，进行故障诊断；通过隔离采样线路连接功率单元与测试接入模块的输出端；通过模拟采样回路与控制执行模块进行数据传输；

10、负载模块，用于接收功率单元输出的电能，模拟实际工况；

11、其中控制执行模块包括配置下发单元和帧族选择执行模块，人机交互模块根据a相、b相和c相的实际接入对象分别形成按相类型参数，配置下发单元将所述按相类型参数传递至帧族选择执行模块，通过帧族选择执行模块再按相选通对应数据帧族，使三相在同一测试平台内分别按照不同帧规则进行通信和保护判断；

12、所述按相类型参数指分别对应a相、b相和c相的单元类型配置参数，用于指示某一相当前接入的功率单元属于哪一种控制与通信类型。

13、另一方面，本发明实施例提供一种基于按相类型参数自适应切换的多型号功率单元通用测试方法，采用所述通用测试系统实现，包括以下步骤：

14、s1、上电初始化，帧族选择执行模块进入默认兼容数据帧族与禁止测试输出状态，采样检测模块、保护与联锁模块进入初始状态；

15、s2、接入一个或多个型号的功率单元，人机交互模块根据a相、b相和c相的被测对象分别形成功率单元类型配置；

16、s3、配置下发单元将a相、b相和c相的按相类型参数分别写入或传递至帧族选择执行模块；帧族选择执行模块通过各相对应的参数锁存单元分别保存各相按相类型参数，使各相具有独立的帧族选择依据；

17、s4、帧族选择执行模块判断参数的有效性，若参数有效，则执行选通目标数据帧族；若参数无效或未写入，则执行保持默认兼容数据帧族；随后各相进入按相独立组帧和解析；

18、s5、帧族选择执行模块将通信、电压和状态反馈汇总；采样检测模块、保护与联锁模块共同执行硬件预检、清除保护和主回路建压；

19、s6、配置下发单元下发测试使能；帧族选择执行模块结合保护清除信号、硬件保护输入、单元状态、通信状态和帧族切换完成状态判断保护和使能条件；条件满足时，各相按自身数据帧族进入并行高压测试；条件不满足时，相应相保持禁止输出或进入异常停机，严重故障触发系统级保护联锁；在测试使能状态或主回路建压状态下，人机交互模块、配置下发单元以及帧族选择执行模块均不响应新的按相类型参数切换请求，或仅在降压、禁止输出、残压释放完成后允许重新锁存按相类型参数。

20、与现有技术相比，本发明取得的有益效果包括：

21、1. 打破三相数据帧绑定：常规测试控制系统通常默认三相被测对象完全一致，采用全局统一数据帧模板；本发明通过按相类型参数使a、b、c三相分别选择对应数据帧族，实现一相一帧族的并行通信控制。

22、2. 提升多型号测试平台复用能力：本发明在硬件上通过统一主回路和接入接口吸收功率单元的电气差异，软件上通过数据帧族吸收通信和状态字段差异，使同一测试平台可覆盖不同型号功率单元；消除了为每款新研发型号单独定制测试台的重复投资，实现设备的平台化复用，大幅降低测试成本。

23、3. 降低初始化阶段帧失配风险：本发明默认兼容数据帧族在上电、参数未写入或参数无效时提供安全兜底，避免实际控制对象和控制命令失配而引起误操作单元的行为。

24、4. 三相配置相互独立：本发明任一相的类型参数、数据帧族、状态反馈和故障判定均可独立处理，可适应混合单元测试、不平衡配置验证和分相调试场景。

25、5. 提高高压测试切换安全性：本发明通过切换前禁止输出、清除旧帧缓存、目标帧族通信确认和分级保护策略，减少不同帧族之间切换时的状态残留和误解析风险。

26、6．满足复杂联调场景：随着大型变流器向模块化混合架构演进，经常需要对同一系统内采用不同配置的功率单元进行联合测试；本发明打破了传统控制器“三相绑定”的限制，可用于支撑系统级不平衡测试和多型号混合验证，且能够避免在混合测试时由于频繁人工插拔光纤接线或选错固件版本导致的测试短路或设备损毁风险，杜绝人工切换失误。