专利名称：一种带自测试功能的有源电力滤波装置以及测试方法
技术领域：
本发明涉及电能质量领域的相关装置及测试平台，属于电气自动化设备技术领域，特别涉及三相电压型PWM逆变器(VSI)电路结构的有源电力滤波装置(包括有源电力滤波器、静止无功发生器等)和其测试平台及方法。
背景技术：
随着现代电力电子设备等非线性负荷大量接入电网，对电网产生了大量的无功和谐波污染，使电网供电质量受到严重影响。随着电力用户对电能质量的要求越来越高，无功和谐波问题引起人们的高度重视，大量的电能质量治理装置被应用于电网中。
有源电力滤波装置作为新一代电能质量治理装置，能快速、连续的滤除电网的无功及谐波电流，最终使电网的每一相电流变为仅包含50Hz频率的、相位与该相电网电压相同的理想电流，有源电力滤波装置正逐渐取代传统的无源滤波和无功补偿装置，得到了越来越广泛的应用。
目前，有源电力滤波装置大多都采用三相电压型PWM逆变器(VSI)电路结构，如图 I所示。有源电力滤波装置作为直接连接在电网上工作的设备，应具有高度的可靠性和良好的滤波性能。为了符合工程应用的需要，必须对有源电力滤波装置的样机进行严格的考核，包括对其滤波性能、动态响应时间、损耗、器件性能、温升特性、电磁干扰抗扰度、保护性能等进行严格测试。
现有的常规方案的测试平台主要是对单台有源电力滤波装置测试，该平台包括一台受试的有源电力滤波装置和一个谐波源负载。最常用的谐波源负载是整流桥负载，拓扑如图2所示。通过整流桥负载来产生谐波电流，有源电力滤波装置输出相应的电流对谐波源负载产生的谐波电流进行滤波，从而测试有源电力滤波装置的各种性能。
现有的测试方法存在以下缺点
I、对测试场所供电容量要求较高，供电容量应大于有源电力滤波装置的额定容量，要求测试场所的变压器、导线、开关等的额定电流值很大，相应的成本很高。
2、每次只能对单台有源电力滤波装置进行测试，测试效率低。
3、无法模拟各种复杂工程现场的负载电流情况。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种带自测试功能的有源电力滤波装置以及测试方法。测试时，不要求供电容量大于有源电力滤波装置的额定容量，只需较小的供电容量即可，可以大大减小测试场所的变压器、导线、开关等的成本；测试平台不需要额外提供谐波源负载，可将测试平台中的一台受试的有源电力滤波装置充当谐波源负载，节省了相应成本；实验平台包含两台受试的有源电力滤波装置，可以同时对两台有源电力滤波装置进行测试，提高测试效率，增加了产能。
一种带自测试功能的有源电力滤波装置，包含一套控制系统和一套主电路，通过控制系统去控制其主电路，使装置工作于不同的模式。其控制系统包括人机接口、滤波�？楹托巢ㄔ茨？椋瞬？楹托巢ㄔ茨？橥庇肴嘶涌诹�。所述的滤波模块和谐波源�？椋鞘棺爸镁哂辛街植煌ぷ髂Ｊ降哪？椋瞬？槭棺爸霉ぷ饔诼瞬Ｊ剑巢ㄔ茨？槭棺爸霉ぷ饔谛巢ㄔ茨Ｊ剑爸霉ぷ魇钡哪Ｊ街荒芏∫�。可根据需要，通过控制系统的人机接口去调用滤波模块或谐波源模块。滤波�？槟苁棺爸檬迪致瞬üδ埽凳备俚缤懈涸氐缌鞯谋浠顺缤懈涸厮奈薰靶巢ǖ缌鳎源锏教岣叩缤柿康哪康模� 谐波源�？槟苁棺爸檬迪挚杀喑绦巢ǖ缌髟垂δ埽捎米鞑馐云渌性吹缌β瞬ㄗ爸玫男巢ㄔ锤涸兀筛菪枰涑霾煌档奈薰Φ缌�(含容性无功电流、感性无功电流)、不同幅值和相位的谐波电流，且还能导入工程现场测试到的负载电流数据文件，使装置复现输出工程现场的负载电流。
其所带的自测试功能主要体现在，同一台有源电力滤波装置既可以完成滤波功能，又可以作为测试其他台有源电力滤波装置性能时候的谐波源负载。故在对装置进行测试时，无需额外提供如图2所示的常规方案中的谐波源负载，只需通过简单的设置即可将受试的有源电力滤波装置中的一台充当常规方案中的谐波源负载。装置的所有功能均由控制系统实现，只需通过控制系统的人机接口调用相关�？榧暗ピ纯伞�
一种带自测试功能的有源电力滤波装置的测试，其平台包括两台带自测试功能的有源电力滤波装置、电流互感器、调压装置，如图3所示。所述的两台带自测试功能有源电力滤波装置分别为装置I和装置II，装置I和装置II均为受试装置；电流互感器(TA1、TA2、 TA3、TA4、TA5、TA6)用于检测有源电力滤波装置工作于谐波源模式(装置控制系统的人机接口调用谐波源模块)时的输出电流，TA1、TA2、TA3接入到装置II控制系统的负载输入端子， TA4、TA5、TA6接入到装置I控制系统的负载输入端子；调压装置可由调压器或可编程电压源等提供，在进行电压幅值变化的测试时，可以通过调节调压器或可编程电压源等使电压幅值发生变化。
一种带自测试功能的有源电力滤波装置的测试方法，采用两台带自测试功能的有源电力滤波装置同时运行，一台装置的控制系统通过人机接口调用谐波源模块，工作于谐波源模式；另一台装置的控制系统通过人机接口调用滤波模块，工作于滤波模式，可滤除工作于谐波源模式的那台装置输出的无功及谐波电流。本方法可对有源电力滤波装置的滤波性能、动态响应时间、损耗、器件性能、温升特性、电磁干扰抗扰度、保护性能等进行考核，测试的内容按照相应的行业标准进行。
所述测试方法用于具有相同拓扑结构装置的有功实验、无功实验或谐波实验。
有益效果
I、可减小测试场所供电容量，使变压器、导线、开关等的额定电流值变�。谑∠嘤Φ某杀尽Ｎ薰靶巢ǖ缌鹘鲈诹教ㄊ苁宰爸弥淞鞫换崃魅牍┑缤誓茉诮闲」┑缛萘康牟馐猿∷馐越洗蠊β实淖爸�。
2、实验平台包含两台受试装备，一次测试可同时完成两台有源电力滤波装置的考核，提高测试效率。
3、可模拟更多复杂的工程现�。轿徊馐杂性吹缌β瞬ㄗ爸糜糜诓煌こ滔殖∈钡男阅堋�
图I是本文适用的有源电力滤波装置的电路结构图2是现有的常规的有源电力滤波装置测试方案；
图3是本文提出的带自测试功能的有源电力滤波装置测试平台；
图4是本文提出的带自测试功能的有源电力滤波装置控制系统的�？榧暗ピ�
其中1为变压器；2为调压装置；3为第一电流互感器；4为第二电流互感器；5为有源电力滤波装置I ;6为有源电力滤波装置II ；7为有源电力滤波装置I的控制系统；8为有源电力滤波装置II的控制系统；9为谐波源负载。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述
实施例I、一种带自测试功能的有源电力滤波装置，其控制系统的�？榧暗ピ缤� 4所示，可由人机接口调用不同的�？楹偷ピ词棺爸檬迪植煌墓δ�。
—种带自测试功能的有源电力滤波装置，包含一套控制系统和一套主电路，通过控制系统去控制其主电路，使装置工作于不同的模式。其控制系统包括人机接口、滤波�？楹托巢ㄔ茨？椋瞬？楹托巢ㄔ茨？橥庇肴嘶涌诹�。所述的滤波�？槟苁棺爸檬迪致瞬üδ埽傻饔貌煌牡ピ词迪植煌穆瞬ǚ绞剑渎瞬ǚ绞桨ㄈ钩サピ�、无功单元、谐波单元、指定次谐波单元、无功及指定次谐波单元等单元，滤波模块所含单元的功能如表I所示；所述的谐波源模块能使装置实现可编程谐波电流源功能，可调用不同的单元来实现不同的输出方式，其输出方式包括无功输出单元、无功及谐波输出单元、谐波输出单元、幅值突升降单元、工况数据模拟单元等单元，谐波源�？樗ピ墓δ苋绫�2所示。谐波源�？橹饕俏朔奖愠龀安馐裕没г谖词谌ǖ那榭鱿挛薹ǖ饔么四？椋谛巢ㄔ茨？榈氖涑龇绞降ピ校梢陨瓒ㄊ涑鑫薰Φ缌鞯姆�、输出谐波电流的幅值和相位等。装置工作时的模式只能二选一，每台装置一次只能调用一种�？楹痛四？槔锏囊恢值ピ枰褂闷渌？榛虻ピ保爸猛；笸ü刂葡低车娜嘶涌谥匦碌饔盟璧哪？楹偷ピ笤僭诵�。
表I滤波�？樗ピδ鼙�
权利要求
1.一种带自测试功能的有源电力滤波装置，其特征在于有源电力滤波装置包含一套控制系统和一套主电路，通过控制系统去控制其主电路，使有源电力滤波装置工作于不同的模式；其控制系统包括人机接口、滤波�？楹托巢ㄔ茨？椋瞬？楹托巢ㄔ茨？橥庇肴嘶涌诹樱宦瞬？槭褂性吹缌β瞬ㄗ爸霉ぷ饔诼瞬Ｊ剑巢ㄔ茨？槭褂性吹缌β瞬ㄗ爸霉ぷ饔谛巢ㄔ茨Ｊ剑性吹缌β瞬ㄗ爸霉ぷ魇钡哪Ｊ街荒苁锹瞬Ｊ交蛘咝巢ㄔ茨Ｊ剑宦瞬？槭棺爸檬迪致瞬üδ埽凳备俚缤懈涸氐缌鞯谋浠顺缤懈涸厮奈薰Φ缌骷靶巢ǖ缌鳎恍巢ㄔ茨？槭棺爸檬迪挚杀喑绦巢ǖ缌髟垂δ埽魑馐云渌性吹缌β瞬ㄗ爸玫男巢ㄔ锤涸兀菪枰涑霾煌档奈薰Φ缌鳌⒉煌岛拖辔坏男巢ǖ缌鳎一鼓艿既牍こ滔殖〔馐缘降母涸氐缌魇菸募棺爸酶聪质涑龉こ滔殖〉母涸氐缌�。
2.基于权利要求I所述装置的测试方法，其特征在于在调压装置上同时连接有两个电流互感器，每个电流互感器上连接有一台有源电力滤波装置，两台受试的有源电力滤波装置同时运行，一台有源电力滤波装置的控制系统调用谐波源�？椋ぷ饔谛巢ㄔ茨Ｊ� ’另一台有源电力滤波装置的控制系统调用滤波�？椋ぷ饔诼瞬Ｊ剑陕顺ぷ饔谛巢ㄔ茨Ｊ降哪翘ㄗ爸檬涑龅奈薰靶巢ǖ缌�。
3.基于权利要求2所述装置的测试方法，其特征在于所述调压装置上同时连接有第一电流互感器和第二电流互感器，第一电流互感器上连接有源电力滤波装置I，第二电流互感器上连接有源电力滤波装置II;测试时，两台有源电力滤波装置分别工作在不同模式；包括以下情况情况A :有源电力滤波装置I的控制系统调用谐波源�？椋ぷ饔谛巢ㄔ茨Ｊ剑挥性吹缌β瞬ㄗ爸肐I的控制系统调用滤波模块，工作于滤波模式，能够滤除工作于谐波源模式的装置I输出的无功及谐波电流；情况B :有源电力滤波装置II的控制系统调用谐波源�？椋ぷ饔谛巢ㄔ茨Ｊ剑挥性吹缌β瞬ㄗ爸肐的控制系统调用滤波�？椋ぷ饔诼瞬Ｊ剑苈顺ぷ饔谛巢ㄔ茨Ｊ降淖爸肐I输出的无功及谐波电流。
4.基于权利要求3所述装置的测试方法，其特征在于所述有源电力滤波装置I的控制系统与第二电流互感器连接。
5.基于权利要求3所述装置的测试方法，其特征在于所述有源电力滤波装置II的控制系统与第一电流互感器连接。
6.基于权利要求3所述装置的测试方法，其特征在于，包括步骤A.滤波性能测试有源电力滤波装置I通过控制系统的人机接口调用谐波源�？椋性吹缌β瞬ㄗ爸肐I 通过控制系统的人机接口调用滤波�？椋性吹缌β瞬ㄗ爸肐I对有源电力滤波装置I输出的无功及谐波电流进行滤波，测试有源电力滤波装置II的补偿性能；同样的方法，将有源电力滤波装置I和有源电力滤波装置II的功能通过各自的控制系统互换，即有源电力滤波装置I的控制系统调用滤波�？椋性吹缌β瞬ㄗ爸肐I的控制系统调用谐波源�？椋性吹缌β瞬ㄗ爸肐对有源电力滤波装置II输出的无功及谐波电流进行滤波，测试有源电力滤波装置I的补偿性能；步骤B.动态响应时间测试有源电力滤波装置I通过控制系统的人机接口调用谐波源模块，有源电力滤波装置II 通过控制系统的人机接口调用滤波�？椋性吹缌β瞬ㄗ爸肐I对有源电力滤波装置I进行滤波；有源电力滤波装置I的控制系统调用输出方式的幅值突升降单元，输出幅值突升或突降的电流，有源电力滤波装置II的控制系统调用滤波方式的全补偿单元，测试有源电力滤波装置II的动态响应时间；同样的方法，将有源电力滤波装置I和有源电力滤波装置II的功能通过各自的控制系统互换，即有源电力滤波装置I的控制系统调用滤波�？椋性吹缌β瞬ㄗ爸肐I的控制系统调用谐波源�？椋性吹缌β瞬ㄗ爸肐对有源电力滤波装置II输出的幅值突升或突降的电流进行滤波，测试有源电力滤波装置I的动态响应时间；步骤C.损耗、温升特性、器件性能、电磁干扰抗扰度测试按照步骤A的设置，有源电力滤波装置I的控制系统调用谐波源模块，有源电力滤波装置II的控制系统调用滤波�？椋性吹缌β瞬ㄗ爸肐I对有源电力滤波装置I进行滤波；通过对输出方式单元里面的电流幅值的设定，使有源电力滤波装置I输出电流为额定值，此时有源电力滤波装置II输出的滤波电流也为额定值；两台有源电力滤波装置连续运行4小时以上，用相应的测试仪器观测两台有源电力滤波装置的损耗、温升特性、器件特性、电磁干扰抗扰度是否正常；此步骤的实验无需将有源电力滤波装置I和有源电力滤波装置II的功能互换，一次测试可将两台有源电力滤波装置的损耗、温升特性、器件性能、电磁干扰抗扰度指标同时进行考核；步骤D.过载保护性能测试。
7.基于权利要求6所述装置的测试方法，其特征在于，所述测试方法用于具有相同拓扑结构装置的有功实验、无功实验或谐波实验。
全文摘要
本发明公开了一种带自测试功能的有源电力滤波装置以及测试方法。有源电力滤波装置的控制系统包括人机接口、滤波�？楹托巢ㄔ茨？椋瞬？楹托巢ㄔ茨？橥庇肴嘶涌诹樱徊馐允保灰蟛馐猿∷墓┑缛萘看笥谟性吹缌β瞬ㄗ爸玫亩疃ㄈ萘浚恍杞闲〉墓┑缛萘考纯桑梢源蟠蠹跣”溲蛊�、导线、开关等的成本；测试平台不需要额外提供谐波源负载，可将测试平台中的一台受试的有源电力滤波装置充当谐波源负载，节省了相应成本；实验平台包含两台受试的有源电力滤波装置，可以同时对两台有源电力滤波装置进行测试，提高测试效率，增加了产能。
文档编号G01R31/00GK102946103SQ20121039369
公开日2013年2月27日 申请日期2012年10月16日 优先权日2012年10月16日
发明者张乐强, 王跃, 李志刚, 郭海平, 董晓, 张长松, 许崇福, 李计亮 申请人:西安奥特迅电力电子技术有限公司, 深圳奥特迅电力设备股份有限公司, 西安交通大学
专业数控铣床产品供应商
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