本實(shí)用新型涉及電力電子系統(tǒng)，具體講涉及一種MMC動(dòng)模試驗(yàn)板卡的自動(dòng)測(cè)試裝置。

背景技術(shù)：

隨著我國(guó)對(duì)于能源領(lǐng)域可持續(xù)發(fā)展要求的不斷提升，我國(guó)以煤電為主的電能結(jié)構(gòu)，將在今后幾十年內(nèi)逐步向以水電、核電、風(fēng)電、太陽(yáng)能等各種新能源發(fā)電并存的結(jié)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)變。同時(shí)用戶對(duì)電能質(zhì)量要求也在不斷提高，而利用柔性直流輸電技術(shù)實(shí)現(xiàn)可再生能源并網(wǎng)和向城市供電的優(yōu)勢(shì)變得越來(lái)越明顯，其中模塊化多電平柔性直流輸電技術(shù)(MMC-HVDC)已成為現(xiàn)階段的的發(fā)展趨勢(shì)。

隨著在世界范圍內(nèi)柔性直流輸電工程的建設(shè)，尤其是模塊化多電平柔性直流輸電(MMC-HVDC)的快速推廣，國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有動(dòng)態(tài)模擬系統(tǒng)、實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)均受到硬件架構(gòu)或計(jì)算能力的限制，無(wú)法滿足大容量多節(jié)點(diǎn)MMC-HVDC工程的動(dòng)態(tài)特性模擬需要，無(wú)法完成閥控系統(tǒng)的控制保護(hù)邏輯測(cè)試，更不具備在其硬件平臺(tái)進(jìn)行接入檢測(cè)和出廠測(cè)試的能力。

MMC動(dòng)模試驗(yàn)板卡能夠模擬MMC工程換流閥的動(dòng)態(tài)特性，從而實(shí)現(xiàn)閥控系統(tǒng)控制保護(hù)邏輯的測(cè)試。但單塊MMC動(dòng)模試驗(yàn)板卡本身的功能測(cè)試只能在閥控系統(tǒng)中進(jìn)行測(cè)試與驗(yàn)證。通常的測(cè)試系統(tǒng)操作復(fù)雜，效率低下，且只能測(cè)試MMC動(dòng)模板卡的外部特性，對(duì)于板卡的軟硬件檢測(cè)不夠完善。

因此，需要提供一種MMC動(dòng)模檢測(cè)板卡的自動(dòng)測(cè)試裝置來(lái)克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本實(shí)用新型提出了一種MMC動(dòng)模試驗(yàn)板卡的自動(dòng)測(cè)試裝置，包括：背板、背板上設(shè)有核心板和安全罩，試驗(yàn)板卡經(jīng)電源板與核心板相連，核心板一端與上位機(jī)相連，另一端與待測(cè)板卡相連。

核心板采用ARM內(nèi)核和FPGA架構(gòu)模式。核心板一端基于通訊接口與上位機(jī)連接，另一端基于HDLC光纖通訊接口與試驗(yàn)板卡中的光纖接口相連。

電源板包括：試驗(yàn)主電路、供電電源和可調(diào)電源。試驗(yàn)板卡包括：3塊與電源板分別連接的動(dòng)模MMC試驗(yàn)板卡。

試驗(yàn)主電路經(jīng)通訊測(cè)試接口與試驗(yàn)板卡相連，供電電源經(jīng)子模塊電容電壓供電接口與試驗(yàn)板卡相連，可調(diào)電源經(jīng)子模塊輸出接口與試驗(yàn)板卡相連。

試驗(yàn)板卡包括：2個(gè)SM子模塊和可調(diào)直流電源；其中，SM子模塊的正極端口經(jīng)電感相連，可調(diào)直流電源的正負(fù)極分別與SM子模塊中的電容的兩端相連。

通過(guò)調(diào)節(jié)可調(diào)電源的輸入電壓模擬試驗(yàn)板卡的電容充發(fā)電，觀察試驗(yàn)板卡中繼電器的閉合狀態(tài)及上位機(jī)中測(cè)試軟件界面的顯示狀態(tài)判斷試驗(yàn)板卡是否正常。

自動(dòng)測(cè)試裝置的測(cè)試功能包括：上電測(cè)試、通訊測(cè)試、對(duì)拖測(cè)試、電容充放電與旁路功能測(cè)試以及PWM使能測(cè)試。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)比，本實(shí)用新型具有如下有益效果：

1、本實(shí)用新型提供了一種能夠基于流水線方式檢測(cè)三塊MMC動(dòng)模試驗(yàn)板卡的硬軟件功能正確性和完整性的裝置，提高了MMC動(dòng)模試驗(yàn)板卡的測(cè)試效率和搭建整個(gè)大容量多節(jié)點(diǎn)MMC-HVDC工程換流閥的動(dòng)態(tài)特性模擬系統(tǒng)的可靠性。

2、本實(shí)用新型為了保證對(duì)MMC工程換流閥內(nèi)外部動(dòng)態(tài)特性的精確模擬，創(chuàng)造性地提出了基于等慣性時(shí)間常數(shù)法將MMC工程換流閥等比例縮小，設(shè)計(jì)的MMC動(dòng)模試驗(yàn)板卡，用于模擬MMC工程換流閥的動(dòng)態(tài)特性，以完成閥控系統(tǒng)控制保護(hù)邏輯測(cè)試。

3、本實(shí)用新型的自動(dòng)測(cè)試裝置能夠完全測(cè)試到MMC動(dòng)模板卡的所有功能，不僅能測(cè)試到板卡硬件是否合格，也能測(cè)試到板卡軟件設(shè)計(jì)的正確性，為所有MMC動(dòng)模板卡的批量出廠試驗(yàn)提供了依據(jù)。

4、本實(shí)用新型能夠測(cè)試出單塊MMC動(dòng)模試驗(yàn)板卡的所有功能，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)流水線式測(cè)試，大大提高了測(cè)試效率。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的被測(cè)板卡連接示意圖；

圖2是本實(shí)用新型的測(cè)試連接框圖；

圖3是本實(shí)用新型的對(duì)拖試驗(yàn)原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。

MMC動(dòng)模試驗(yàn)板卡的自動(dòng)測(cè)試裝置由硬件部分和軟件部分組成。硬件部分包括背板、核心板、安全罩。

背板的主要功能是連接電源板和待測(cè)板卡，并實(shí)現(xiàn)待測(cè)板卡上兩個(gè)子模塊對(duì)拖試驗(yàn)的電氣連接與狀態(tài)顯示，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)三個(gè)被測(cè)板卡的流水線方式測(cè)試。

如圖2所示，核心板固定在背板上，采用ARM內(nèi)核+FPGA架構(gòu)，向上基于以太網(wǎng)的通訊接口連接上位機(jī)軟件，向下基于HDLC光纖通訊接口。其主要功能是負(fù)責(zé)子模塊與上位機(jī)的測(cè)控信息交互以及PWM對(duì)托控制。

整個(gè)自動(dòng)測(cè)試裝置的測(cè)試功能有：

1、上電測(cè)試

采用目測(cè)的方法檢驗(yàn)子模塊在上電后，子模塊板卡上電源指示燈和背板上相應(yīng)的信號(hào)指示燈的狀態(tài)是否正常。

2、通訊測(cè)試

采用手動(dòng)拔掉光纖來(lái)制造通訊故障，觀測(cè)上位機(jī)軟件是否有相應(yīng)的通訊故障顯示位。

3、對(duì)拖測(cè)試

如圖3所示的對(duì)拖測(cè)試是指一塊動(dòng)模試驗(yàn)板卡內(nèi)組成一次回路的功率電路的負(fù)載測(cè)試。包括直流側(cè)電容器的電容電壓測(cè)試和開關(guān)器件的開關(guān)導(dǎo)通測(cè)試等。測(cè)試電路為：對(duì)一塊動(dòng)模試驗(yàn)板卡上的2個(gè)SM子模塊(分別為SM1和SM2。每個(gè)子?？砂?個(gè)IGBT、1個(gè)電容和1個(gè)開關(guān))，在背板上將兩個(gè)子模塊的電容負(fù)極連接在一起，端口的正極用電感連接，可調(diào)直流電源的正負(fù)極連接在兩個(gè)子模塊電容上的正負(fù)極上。PWM使能，則SM1的電容上的電壓在電感上交換，同時(shí)給SM2上的電容充電，消耗的電能由可調(diào)直流電源補(bǔ)充，工作中將K3斷開，SM2上的電能來(lái)源于電感上的能量。

4、電容充放電與旁路功能測(cè)試

通過(guò)可調(diào)電源輸入電壓的變化來(lái)模擬測(cè)試板卡的電容充發(fā)電過(guò)程，并通過(guò)觀察板卡繼電器的閉合狀態(tài)變化，以及上位機(jī)測(cè)試軟件界面顯示的狀態(tài)(如電容電壓曲線、旁路狀態(tài)、過(guò)壓狀態(tài)等)來(lái)判斷板卡是否正常。

5、PWM使能測(cè)試

通過(guò)可調(diào)電源提供一個(gè)穩(wěn)定電壓，并通過(guò)上位機(jī)軟件對(duì)測(cè)試板卡進(jìn)行PWM使能，根據(jù)可調(diào)電源的電壓與電流的變化來(lái)判斷板卡是否正常。

本自動(dòng)測(cè)試裝置已經(jīng)在國(guó)網(wǎng)智研院直流輸電技術(shù)研究所的直流電網(wǎng)技術(shù)與仿真實(shí)驗(yàn)室的MMC動(dòng)模試驗(yàn)板卡搭建系統(tǒng)前的出廠試驗(yàn)應(yīng)用。經(jīng)過(guò)本裝置測(cè)試合格的MMC動(dòng)模試驗(yàn)板卡成功搭建了雙極216電平雙站柔性直流輸電換流閥動(dòng)模仿真平臺(tái)，為廈門柔性直流輸電示范工程的閥控系統(tǒng)的調(diào)試提供基礎(chǔ)。

最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是：以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本實(shí)用新型精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。