[发明专利]智能电能路由器直流单元谐振参数测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种智能电能路由器直流单元的测试方法，特别涉及一种智能电能路由器直流单元谐振参数测试方法。

背景技术

随着智能电网的发展，采用包含高频隔离变压器的智能电能路由器作为一种先进的电力电子技术，不仅能实现不同直流电压等级的系统的电气隔离和电压匹配，还能实现功率流动的灵活和智能管理。直流单元作为智能电能路由器中的核心部件，其关键参数，如谐振频率，测试的准确程度直接影响智能电能路由器正常工作时性能的优劣。目前智能电能路由器直流单元谐振频率的测试主要是通过提取电压和电流的特征量，如电压和电流的相位差，判断智能电能路由器直流单元是否处于谐振状态，后离线调节开关频率，最终得到直流单元的谐振频率，其主要操作流程包括：采集输入智能电能路由器直流单元的低压侧H桥电路电压电流数据，通过示波器观测输入智能电能路由器直流单元的低压侧H桥电路的电压和电流的相位差，根据此相位差确定开关频率调整方向和调整幅度，离线调整开关频率，重复以上步骤直到找到谐振频率点。在实际生产制造中，对于一批直流单元而言，由于其器件实际参数与标称参数间实际存在的误差，必须对每一组直流单元进行测量，获得其准确的谐振频率参数。同时，智能电能路由器直流单元在正常工作时，由于IGBT和二极管的开通和关断，会产生大量的谐波电流，在观测电压和电流相位差时，易引入较大误差。因此，在大规模的测试直流单元时，现有的基于提取电压和电流特征量的测试方法不仅步骤繁杂，效率低下，且测试精度较低。

发明内容

本发明的目的是克服现有基于提取电压和电流特征量的智能电能路由器直流单元谐振参数测试方法所带来的如测试步骤繁杂、测试效率低且精度较低等缺点，提出一种智能电能路由器直流单元谐振参数测试方法。本发明采用的是基于智能电能路由器直流单元的低压侧H桥电路传输功率的自适应测试方法。该方法以能量传输为着眼点，将传统的测试方法中的电压和电流两个特征参量综合，统一用传输功率这一特征参量表征。采用此特征参量，不仅能够减小谐波电流对测试效果的影响，而且能实现自适应获取直流单元的谐振参数。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

应用本发明的智能电能路由器直流单元主要由3部分构成：带有谐振电容的高压侧H桥电路，高频变压器和带有谐振电容的低压侧H桥电路。高压侧H桥电路与高频变压器的高压侧相连，低压侧H桥电路与高频变压器的低压侧相连。

本发明智能电能路由器直流单元谐振参数的测试方法包括如下步骤：

1、实时采集输入智能电能路由器直流单元的低压侧H桥电路的电压和电流值

启动智能电能路由器直流单元，在带阻性负载的工况下，使智能电能路由器直流单元进入稳态并输出额定电压。然后采集输入被测智能电能路由器直流单元的低压侧H桥电路的瞬时电压值和瞬时电流值，分别记为u_sec和i_sec；

2、计算输入智能电能路由器直流单元的低压侧H桥电路的有功功率

根据步骤1采集的输入智能电能路由器直流单元的低压侧H桥电路的电压u_sec的波形，在上位机中判断其极性翻转的时间间隔t，从而得到智能电能路由器直流单元当前的工作频率f_n＝1/(2t)，因此可以计算出输入智能电能路由器直流单元低压侧H桥电路的有功功率P，如下式(1)所示，其中t₀为计算的初始时刻，

3、判断智能电能路由器直流单元开关频率的调整效果

假设一个计算周期为T，当前计算周期记为第n个周期，上一个计算周期记为第n-1个周期，下一个计算周期记为第n+1个周期。首先计算从上一个计算周期到当前计算周期的开关频率的变化率。上一个计算周期的开关频率记为第f_n-1个周期，当前计算周期的开关频率记为第f_n个周期，上一个计算周期到当前计算周期的开关频率的变化率记为s＝(f_n-f_n-1)/T，单位为赫兹/微秒，Hz/s；

然后计算从上周期到本周期输入智能电能路由器直流单元的低压侧H桥电路的有功功率的变化率，记为q＝s＝(P_n-P_n-1)/T，单位为瓦特/微秒，W/s，其中P_n为当前计算周期输入被测智能电能路由器直流单元的低压侧H桥电路的有功功率，P_n-1为上一个计算周期输入被测智能电能路由器直流单元的低压侧H桥电路的有功功率。