一种大功率H桥功率单元满载测试方法及电路与流程

一种大功率h桥功率单元满载测试方法及电路
技术领域
1.本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种大功率h桥功率单元满载测试方法及电路。


背景技术：

2.随着基于h桥级联型的装置容量越来越大（如高压svg，高压变频器），装置出厂前需要进行满载老化试验，而受限于既定的实验平台容量的限制，无法进行高压的满载实验的实验要求。而通过变压器扩容的方式增加实验平台容量的方法，不仅需要投入大量的资金同时还需要较长时间的一次平台建设。
3.目前采用最普遍的满载试验方式是用两套相同容量的svg装置对拖，一个发出感性无功，另外一个发出容性无功，两套设备实现功率对补，耗能较大，不能对单个的待测h桥功率单元模块进行满载测试。


技术实现要素：

4.本发明涉及一种大功率h桥功率单元满载测试方法及电路，至少可解决现有技术的部分缺陷。
5.本发明的技术方案是这样实现的：本发明公开了一种大功率h桥功率单元满载测试方法，包括如下步骤：待测h桥功率单元模块的交流输出端连接无功负载；产生pwm波驱动待测h桥功率单元模块，同时检测待测h桥功率单元模块的逆变输出电流；计算逆变输出电流的幅值，将逆变输出电流的幅值与待测h桥功率单元模块的额定电流进行比较，通过对控制偏差进行调节，最终使得待测h桥功率单元模块的逆变输出电流等于额定电流值，从而实现待测h桥功率单元模块的满载电流运行；当待测h桥功率单元模块满载电流运行后，检测逆变交流输出的电压有效值，并与待测h桥功率单元模块的额定电压值进行比较，如果输出电压值小于额定值，则减小无功负载，如果输出电压值高于额定值，则增加无功负载，通过调整无功负载的多少，最终实现待测h桥功率单元模块的满载电流和电压的老化试验；当待测h桥功率单元模块达到电压和电流满载运行的状态后，自动进入老化计时阶段，当老化的时间达到设定时间后，自动退出满载测试，停止向待测h桥功率单元模块发送pwm波。
6.作为实施方式之一，对待测h桥功率单元模块的逆变输出电流进行dft分析，计算出逆变输出电流的幅值。
7.作为实施方式之一，利用整流模块将交流电压变为所需直流电压，并通过稳压电容得到一个恒定的直流侧电压，输出给待测h桥功率单元模块。
8.作为实施方式之一，将待测h桥功率单元模块的逆变输出电流、电压分别与对应的
设定值进行比较，当待测h桥功率单元模块的逆变输出电流、电压其中之一超过对应的设定值时，则自动退出满载测试。
9.作为实施方式之一，将待测h桥功率单元模块的控制端与控制模块连接，通过控制模块输出pwm波驱动待测h桥功率单元模块，将待测h桥功率单元模块的两个直流输入端分别与直流正极、直流负极连接；将待测h桥功率单元模块的一个交流输出端经电感与无功负载的一端连接，该无功负载的另一端与待测h桥功率单元模块的另一个交流输出端连接。
10.本发明公开了一种大功率h桥功率单元满载测试电路，包括待测h桥功率单元模块以及至少一个无功负载，所述待测h桥功率单元模块的控制端与控制模块连接，待测h桥功率单元模块的两个直流输入端分别与直流正极、直流负极连接，待测h桥功率单元模块的一个交流输出端经电感与无功负载的一端连接，该无功负载的另一端与待测h桥功率单元模块的另一个交流输出端连接，当无功负载为多个时，多个无功负载呈并联状态。
11.作为实施方式之一，无功负载为容性负载。
12.作为实施方式之一，容性负载为电容器。
13.作为实施方式之一，本发明的大功率h桥功率单元满载测试电路还包括整流模块，所述述整流模块的输入端连接交流电源，所述整流模块的两个直流输出端分别与待测h桥功率单元模块的两个直流输入端连接；所述整流模块采用桥式整流电路。
14.作为实施方式之一，本发明的大功率h桥功率单元满载测试电路还包括稳压电容，所述稳压电容的一端与待测h桥功率单元模块的一个直流输入端连接，稳压电容的另一端与待测h桥功率单元模块的另一个直流输入端连接。
15.本发明至少具有如下有益效果：本发明采用上述方案可以对单个的待测h桥功率单元模块进行满载测试，实现满载输出，试验准确性高。且由于本发明采用无功负载，能耗小，节省了电能。
16.本发明在待测h桥功率单元模块调节输出的同时，还可以提供交流过流以及交流过压的保护设定，防止不同容量的待测h桥功率单元模块待测过程中造成过流而损坏待测h桥功率单元模块中的igbt器件。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
18.图1为本发明一种实施例提供的大功率h桥功率单元满载测试电路的示意图；图2为本发明另一种实施例提供的大功率h桥功率单元满载测试电路的示意图；图3为本发明一种实施例提供的大功率h桥功率单元满载测试方法的流程图。
具体实施方式
19.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它
实施例，都属于本发明保护的范围。
20.实施例一参见图1和图2，本发明实施例提供一种大功率h桥功率单元满载测试电路，包括待测h桥功率单元模块以及至少一个无功负载，所述待测h桥功率单元模块的控制端与控制模块连接，待测h桥功率单元模块的两个直流输入端分别与直流正极、直流负极连接，待测h桥功率单元模块的一个交流输出端经电感与无功负载的一端连接，该无功负载的另一端与待测h桥功率单元模块的另一个交流输出端连接，当无功负载为多个时，多个无功负载呈并联状态。无功负载的个数根据实际需要设置，如不同容量的待测h桥功率单元模块对应不同个数的无功负载。电感可以起能量缓冲作用。
21.本发明的控制模块可以采用现有的mcu模块。所述mcu模块与待测h桥功率单元模块的四个mos管q1、q2、q3、q4的基极连接。
22.作为实施方式之一，无功负载为容性负载。
23.作为实施方式之一，容性负载为电容器。
24.优选地，本发明包括负载装置，该负载装置设有用于插接无功负载的若干（两个或两个以上）对插接口，若干对插接口间隔设置，每对插接口包括间隔设置且独立的第一插接口和第二插接口，若干第一插接口通过导线依次串联，若干第二插接口通过导线依次串联，各无功负载的两个引脚分别插接在对应的第一插接口、第二插接口中，使得多个无功负载并联。该负载装置设有两个外接端子，负载装置的一个外接端子与第一插接口电连接，负载装置的另一个外接端子与第二插接口电连接，负载装置的一个外接端子经电感与待测h桥功率单元模块的一个交流输出端连接，负载装置的另一个外接端子与待测h桥功率单元模块的另一个交流输出端连接。本发明采用上述方案可以方便手动接入或移除无功负载（电容器）。
25.当然，本发明还可以通过控制模块控制接入开关的通断，实现无功负载的自动接入或移除。如各个无功负载串联有接入开关，当某个接入开关闭合时，该接入开关对应的无功负载接入满载测试电路。当某个接入开关断开时，该接入开关对应的无功负载从满载测试电路移除。
26.所述接入开关与控制模块电连接，通过控制模块控制接入开关的通断。所述接入开关可以采用继电器等。
27.作为实施方式之一，本发明的大功率h桥功率单元满载测试电路还包括整流模块，所述述整流模块的输入端连接交流电源，所述整流模块的两个直流输出端分别与待测h桥功率单元模块的两个直流输入端连接。
28.作为实施方式之一，所述整流模块采用桥式整流电路。当然，本发明的整流模块不仅仅限于桥式整流电路，还可以采用现有其他类型的整流电路。
29.作为实施方式之一，本发明的大功率h桥功率单元满载测试电路还包括稳压电容c1，所述稳压电容c1的一端与待测h桥功率单元模块的一个直流输入端连接，稳压电容c2的另一端与待测h桥功率单元模块的另一个直流输入端连接。本发明通过直流侧稳压电容的作用，得到一个恒定的直流侧电压。
30.实施例二参见图1至图3，本发明实施例公开了一种大功率h桥功率单元满载测试方法，包括
如下步骤：将待测h桥功率单元模块的控制端与控制模块连接，将待测h桥功率单元模块的两个直流输入端分别与直流正极、直流负极连接，将待测h桥功率单元模块的一个交流输出端与无功负载的一端连接，该无功负载的另一端与待测h桥功率单元模块的另一个交流输出端连接；控制模块输出pwm波驱动待测h桥功率单元模块，同时检测待测h桥功率单元模块的逆变输出电流；计算待测h桥功率单元模块的逆变输出电流的幅值，将逆变输出电流的幅值与待测h桥功率单元模块的额定电流进行比较，通过控制模块对控制偏差进行调节，最终使得待测h桥功率单元模块的逆变输出电流等于额定电流值，从而实现待测h桥功率单元模块的满载电流运行；当待测h桥功率单元模块满载电流运行后，检测逆变交流输出的电压有效值，并与待测h桥功率单元模块的额定电压值进行比较，如果输出电压值小于额定值，则减小无功负载（负载功率），如果输出电压值高于额定值，则增加无功负载（负载功率），通过调整无功负载的多少，最终实现待测h桥功率单元模块的满载电流和电压的老化试验；当待测h桥功率单元模块达到电压和电流满载运行的状态后，自动进入老化计时阶段，当老化的时间达到设定时间后，控制模块会自动退出满载测试，停止向待测h桥功率单元模块发送pwm波。
31.作为实施方式之一，对待测h桥功率单元模块的逆变输出电流进行dft分析，计算出逆变输出电流的幅值。
32.作为实施方式之一，利用整流模块将交流电压变为所需直流电压，并通过稳压电容c1得到一个恒定的直流侧电压，输出给待测h桥功率单元模块。
33.作为实施方式之一，在待测h桥功率单元模块调节输出的同时，提供交流过流以及交流过压的保护设定，将待测h桥功率单元模块的逆变输出电流、电压分别与对应的设定值进行比较，当待测h桥功率单元模块的逆变输出电流、电压其中之一超过对应的设定值时，则停止向待测h桥功率单元模块发送pwm波，控制模块会自动退出满载测试，防止待测h桥功率单元模块待测过程中造成过流而损坏功率单元中的igbt器件。
34.在待测h桥功率单元模块调节输出的同时，提供交流过流以及交流过压的保护，具体包括：将待测h桥功率单元模块的逆变输出电流、电压分别与对应的设定值进行比较，当待测h桥功率单元模块的逆变输出电流、电压其中之一超过对应的设定值时，则停止调节，防止待测h桥功率单元模块待测过程中造成过流而损坏功率单元中的igbt器件。
35.本发明的一种大功率h桥功率单元满载测试具体流程为：(1) 利用不控整流环节（即整流模块）将交流电压变为需要的直流电压，并通过直流侧稳压电容的作用，得到一个恒定的直流侧电压。
36.(2) 通过正弦脉冲调制形成pwm来驱动待测h桥功率单元模块，如本实施例的调制波为50hz的正弦波,启动电压由零伏开始逆变，同时检查逆变输出电流。调制的过程引入直流侧电压作为前馈量，用来抑制直流侧电压2倍分量造成调制环节最终体现在逆变输出电流中的3次谐波分量。
37.(3) 对待测h桥功率单元模块的h桥逆变输出电流进行dft分析，计算出逆变输出
电流的幅值，通过和待测h桥功率单元模块的额定电流进行比较，通过调节器对控制偏差进行调节，最终使得待测h桥功率单元模块的逆变输出电流等于额定电流值，从而实现待测h桥功率单元模块的满载电流运行。
38.(4) 当待测h桥功率单元模块满载电流运行后，检测逆变交流输出的电压有效值与待测h桥功率单元模块的额定电压值的比较，如果输出电压值小于额定值，则需要减小无功负载（电容器），如果输出电压值高于额定值，则需要增加无功负载（电容器），通过调整无功负载的多少，最终实现待测h桥功率单元模块的满载电流和电压的老化试验。
39.本发明的整个测试过程为自动控制系统，无需人员干预，当待测h桥功率单元模块达到电压和电流满载运行的状态后，自动进入老化计时阶段，当老化的时间达到了设定时间后，控制模块会自动退出满载测试，停止向待测h桥功率单元模块发pwm波。
40.而本发明采用的低压大功率h桥功率单元满载测试电路不仅只需要投入非常少的经费而且可以在很短的时间内完成平台搭建同时满足满载是实验要求。
41.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。