CN105717388A - 一种变压器测试平台 - Google Patents

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董长城
侯凯
骆健
***
辛甜
卢文兵
何安然
徐建松
武迪
吕晓飞
王皓
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    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere

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Abstract

本发明公开了一种变压器测试平台，属于电力电子技术领域。本发明公开的变压器测试平台，由第一AC/DC模块、DC/AC模块、传输电抗和第二AC/DC模块组成，第一AC/DC模块将外部交流电变换为直流电，且直流电压可调； DC/AC模块将直流电变换为交流电，经传输电抗后接于待测变压器的原边；待测变压器的副边交流电输出后经过第二AC/DC模块变换为直流电接于第一AC/DC模块的直流输出侧。该测试平台可以方便的调节待测变压器的电压、频率和电流，而且损耗小，经济环保。

Description

一种变压器测试平台
技术领域
本发明属于电力电子技术领域，主要涉及一种变压器测试平台。
背景技术
随着大功率开关电源、变频器、光伏逆变器、电力电子变压器、电动汽车充电桩等电力电子产品的发展，变压器（尤其是10-200KHz的高频变压器）得到广泛应用，同时对其设计提出了更高的要求。为此，需要根据不同条件下（比如功率、频率、电压、电流等）对变压器进行定制化服务，这样对变压器的研发测试带来很大的挑战。
变压器的传统测试方法是将市电经过整流和逆变后变为指定频率的交流电加在变压器的原边，副边接电阻负载，其存在以下几方面缺点：1、当测试电压不变而改变测试电流或者当测试电流不变改变测试电压时，需要切换负载，操作繁琐；2、变压器副边接的是电阻负载，有功损耗大，不经济。因此，需要提出一种新的变压器测试平台以克服上述缺点。
发明内容
本发明目的是：针对现有技术的不足，克服现有变压器测试繁琐以及有功损耗大的缺点，提出一种变压器测试平台。
具体地说，本发明是采用以下技术方案实现的：包括第一AC/DC模块、DC/AC模块、传输电抗和第二AC/DC模块，其中：第一AC/DC模块将外部交流电变换为直流电，且直流电压幅值可调；DC/AC模块将第一AC/DC模块输出的直流电变换为交流电，经传输电抗后接于待测变压器的原边；待测变压器的副边交流电输出后经过第二AC/DC模块变换为直流电接于第一AC/DC模块的直流输出侧。
根据外部交流电的形式不同，上述技术方案中的第一AC/DC模块可进一步分为以下几种形式：
1）所述外部交流电为单相交流电，所述第一AC/DC模块包括单相调压器、升压变压器和不控整流桥，外部交流电经单相调压器和升压变压器后通过不控整流桥进行不控整流变为直流电，直流电压幅值调节依靠调节单相调压器实现。
2）所述外部交流电为单相交流电，所述第一AC/DC模块为由全控器件组成的单相全控整流桥电路，外部交流电经单相全控整流桥电路变换为直流电，直流电压幅值调节依靠控制全控器件的开通关断时间实现。
3）所述外部交流电为三相交流电，所述第一AC/DC模块包括三相调压器、三相升压变压器和三相不控整流桥，外部交流电经三相调压器和三相升压变压器后通过三相不控整流桥进行三相全桥不控整流变为直流电，直流电压幅值调节依靠调节三相调压器实现。
4）所述外部交流电为三相交流电，所述第一AC/DC模块为由全控器件组成的三相全控整流桥电路，外部交流电经三相全控整流桥电路后变换为直流电，直流电压幅值调节依靠控制全控器件的开通关断时间实现。
上述技术方案中，所述DC/AC模块的结构可为由全控器件组成的逆变全桥，通过控制全控器件的开关频率调节交流电的频率。
上述技术方案中，所述传输电抗感抗值可调节，起到短时储能能量和传输能量的作用。
上述技术方案中，所述第二AC/DC模块的结构可为由全控器件组成的整流全桥。
上述技术方案中，所述全控器件为IGBT或MOSFET或SiCMOSFET或GaNMOSFET。根据器件特性，当采用IGBT器件时变压器测试平台测试范围一般为0-20KHz，当采用MOSFET或者SiCMOSFET模块或者GaNMOSFET时变压器测试平台测试范围为0-200KHz。
本发明还包括了上述变压器测试平台的控制方法，所述控制方法为移相全桥控制方法，通过控制DC/AC模块和第二AC/DC模块全控器件的开关频率实现待测变压器输入交流电的频率的调节，通过控制DC/AC模块和第二AC/DC模块的移相角度实现电流或者功率的调节。
本发明的有益效果如下：在使用本发明的变压器测试平台对变压器进行测试时，当测试电压不变而改变测试电流或者当测试电流不变改变测试电压时，可直接通过控制DC/AC模块和第二AC/DC模块实现，不需要切换负载，操作简单。测试电路中构成功率回环，有功损耗很小，节省电能，且调节测试电压、电流和频率时操作方便。
附图说明
图1为变压器测试平台***框图。
图2为两相输入时第一AC/DC模块电路拓扑图。
图3为三相输入时第一AC/DC模块电路拓扑图。
图4为DC/AC模块拓扑图。
图5为第二AC/DC模块拓扑图。
图6为首尾相连的DC/DC变换器。
具体实施方式
下面结合实施例并参照附图对本发明作进一步详细描述。
实施例一：
该实施例***框图如图1（a）所示。外接单相电源接第一AC/DC模块的输入端，第一AC/DC模块的输出端与DC/AC模块的输入端和第二AC/DC模块的直流输出端相连，DC/AC模块的输出端一端与经过传输电抗与被测变压器的输入侧相连，第二AC/DC的输入侧与变压器的输出侧相连。其中第二AC/DC模块的正电压输出端与第一AC/DC模块的的正电压输出端相连，第二AC/DC模块的负电压输出端与第一AC/DC模块的的负电压输出端相连。
其运行方式为：外接单相交流电经过第一AC/DC模块将交流电变换为可调直流电，该可调直流电经过DC/AC模块将直流电变换为指定频率的交流电，该交流电经过传输电抗接到被测变压器原边，被测变压器副边输出的交流电经过第二AC/DC模块变换为直流电接到DC/AC模块的输入侧，该侧又为第一AC/DC模块的输出侧。
所述第一AC/DC模块，有两种方式。第一种方式如图2（a）所示。外接单相电源接单相调压器的输入端，单相调压器的输出端与升压变压器的输入端相连，升压变压器的输出端与二极管组成的单相不控整流全桥的输入端相连，不控整流全桥输出端即为第一AC/DC模块的输出端。该种方式下第一AC/DC模块的输出电压根据需求依靠调节调压器进行调节。
所述第一AC/DC模块的第二种方式如图2（b）所示。外接单相电源接到单相全控整流桥的输入端，单相全控整流桥的输出端即为第一AC/DC模块的输出端。所述单相全控整流桥由四只全控器件组成。该种方式下，第一AC/DC模块的输出电压依靠改变全控器件驱动电压的占空比进行调节。
所述DC/AC模块为由四只全控器件组成的逆变全桥，如图4所示。该模块将直流电变换为指定交流电，其输出一端与传输电抗的一端相连，另一端与变压器的原边一端相连。通过控制全控器件的开关频率调节输出交流电的频率。
所述传输电抗感抗值可调节，短时储存能量，起到传输能量的作用，其一端与DC/AC的输出端相连，一端与被测变压器原边的一端相连。
所述第二AC/DC模块为全控器件组成的整流全桥，如图5所示。该模块的输入侧接待测变压器副边两个端子，其输出侧接第一AC/DC模块输出端，即DC/AC模块的输入端。其中，第二AC/DC模块的输出正极与第一AC/DC模块的正极相连，第二AC/DC模块的输出负极与第一AC/DC模块的负极相连。
所述DC/AC模块、传输电抗、被测变压器、第二AC/DC模块组成首尾相连的双向DC/DC变换器，如图6所示。采用移相全桥控制方法对其进行控制，通过控制DC/AC模块和第二AC/DC模块全控器件的开关频率实现待测变压器输入交流电的频率的调节，通过控制DC/AC模块和第二AC/DC模块的移相角度实现电流或者功率的调节。
所述全控器件为IGBT或者MOSFET或者SiCMOSFET模块或者GaNMOSFET。根据器件特性，当采用IGBT器件时变压器测试平台测试范围一般为0-20KHz，当采用MOSFET或者SiCMOSFET模块或者GaNMOSFET时变压器测试平台测试范围为0-200KHz。
实施例二：
该实施例***框图如图3（a）所示。外接三相电源接第一AC/DC模块的输入端，第一AC/DC模块的输出端与DC/AC模块的输入端和第二AC/DC模块的直流输出端相连，DC/AC模块的输出端一端与经过传输电抗与被测变压器的输入侧相连，第二AC/DC的输入侧与变压器的输出侧相连。其中第二AC/DC模块的正电压输出端与第一AC/DC模块的的正电压输出端相连，第二AC/DC模块的负电压输出端与第一AC/DC模块的的负电压输出端相连。
其运行方式为：外接三相交流电经过第一AC/DC模块将交流电变换为可调直流电，该可调直流电经过DC/AC模块将直流电变换为指定频率交流电，该交流电经过传输电抗接到被测变压器原边，被测变压器副边输出的交流电经过第二AC/DC模块变换为直流电接到DC/AC模块的输入侧，该侧又为第一AC/DC模块的输出侧。
所述第一AC/DC模块，有两种方式。第一种方式如图3（a）所示。外接三相电源接三相接调压器的输入端，三相调压器的输出端与三相升压变压器的输入端相连，三相升压变压器的输出端与二极管组成的三相不控整流全桥的输入端相连，三相不控整流全桥输出端即为第一AC/DC模块的输出端。该种方式下第一AC/DC模块的输出电压根据需求依靠调节三相调压器进行调节。
所述第一AC/DC模块的第二种方式如图3（b）所示。外接三相电源接到三相全控整流桥的输入端，三相全控整流桥的输出端即为第一AC/DC模块的输出端。所述三相全控整流桥由六只全控器件组成，选择IGBT或者MOSFET。该种方式下，第一AC/DC模块的输出电压依靠改变全控器件驱动电压的占空比进行调节。
除以上外，实施例二的DC/AC模块、传输电抗、第二AC/DC模块及其控制方式均与实施例一基本相同，故不再赘述。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本发明的。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。

Claims (10)

1.一种变压器测试平台，其特征在于：包括第一AC/DC模块、DC/AC模块、传输电抗和第二AC/DC模块，其中：第一AC/DC模块将外部交流电变换为直流电，且直流电压幅值可调；DC/AC模块将第一AC/DC模块输出的直流电变换为交流电，经传输电抗后接于待测变压器的原边；待测变压器的副边交流电输出后经过第二AC/DC模块变换为直流电接于第一AC/DC模块的直流输出侧。
2.根据权利要求1所述的变压器测试平台，其特征在于：所述外部交流电为单相交流电，所述第一AC/DC模块包括单相调压器、升压变压器和不控整流桥，外部交流电经单相调压器和升压变压器后通过不控整流桥进行不控整流变为直流电，直流电压幅值调节依靠调节单相调压器实现。
3.根据权利要求1所述的变压器测试平台，其特征在于：所述外部交流电为单相交流电，所述第一AC/DC模块为由全控器件组成的单相全控整流桥电路，外部交流电经单相全控整流桥电路变换为直流电，直流电压幅值调节依靠控制全控器件的开通关断时间实现。
4.根据权利要求1所述的变压器测试平台，其特征在于：所述外部交流电为三相交流电，所述第一AC/DC模块包括三相调压器、三相升压变压器和三相不控整流桥，外部交流电经三相调压器和三相升压变压器后通过三相不控整流桥进行三相全桥不控整流变为直流电，直流电压幅值调节依靠调节三相调压器实现。
5.根据权利要求1所述的变压器测试平台，其特征在于：所述外部交流电为三相交流电，所述第一AC/DC模块为由全控器件组成的三相全控整流桥电路，外部交流电经三相全控整流桥电路后变换为直流电，直流电压幅值调节依靠控制全控器件的开通关断时间实现。
6.根据权利要求1所述的变压器测试平台，其特征在于：所述DC/AC模块的结构为由全控器件组成的逆变全桥，通过控制全控器件的开关频率调节交流电的频率。
7.根据权利要求1所述的变压器测试平台，其特征在于：所述传输电抗感抗值可调节。
8.根据权利要求6所述的变压器测试平台，其特征在于：所述第二AC/DC模块的结构为由全控器件组成的整流全桥。
9.根据权利要求3、5、6或8所述的变压器测试平台，其特征在于：所述的全控器件为IGBT或MOSFET或SiCMOSFET或GaNMOSFET。
10.一种适用于如权利要求8所述的变压器测试平台的控制方法，其特征在于：所述控制方法为移相全桥控制方法，通过控制DC/AC模块和第二AC/DC模块全控器件的开关频率实现待测变压器输入交流电的频率的调节，通过控制DC/AC模块和第二AC/DC模块的移相角度实现电流或者功率的调节。
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