[发明专利]一种直流电网大功率设备的在线式阻抗测试装置及方法

说明书

本发明提供了一种直流电网大功率设备的在线式阻抗测试装置及方法，将测试装置接入待测大功率设备的直流侧，在设备接入电网工作时，向设备扫频注入小电流信号，通过测量设备的电压频幅特性计算阻抗特性。实现了对运行在多种工况下的直流电网大功率设备进行在线式阻抗测试的功能，通过改变接线方式分别测试设备的差模阻抗特性和共模阻抗特性。本发明通过隔直电容和隔离变压器保障人员安全性和设备安全性。本发明适用于待测设备含直流端口、频率低于1MHz以下的测试场景，通过调整储能和功率器件适应电网电流和电压范围，结构简单，易于制造及操作，附加装置较少，对试验场地要求较低，工程实用性强。

技术领域

本发明属于电磁兼容技术领域，具体涉及一种直流电网大功率设备的在线式阻抗测试装置及方法。

背景技术

传统的阻抗测试方法如谐振法、直接测量法所面向的是设备处于离线状态时的阻抗特性，但对于诸如大型电机、开关电源等装置，其在不同工况下的工作模式以及电路的非线性，其挂网在线时的阻抗特性与离线状态相比变化较大。在对于设备的电磁兼容仿真设计以及系统电磁干扰预测等对设备阻抗特性要求较高的场景下，离线状态的阻抗特性已经无法还原出设备在接入电网后的电磁兼容性能。

当前在线式的测量方法有插损法和双电流探头法，由于插损法需要在电路中串联滤波元件，不适用于高电压大电流的情况下阻抗测试。而双电流探头法不能直接获取设备的干扰电压，且需要使用LISN，在线路中存在大电流时，对信号源和LISN都有较高的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种直流电网大功率设备的在线式阻抗测试装置及方法，用于直流电网中大功率设备运行在多种工况下的在线式阻抗测试。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种直流电网大功率设备的在线式阻抗测试装置，包括信号源、功率放大器、限流电阻、变压器、隔直电容、电流传感器、分压测试装置、频谱分析仪；信号源的信号输出端连接功率放大器的信号输入端，用于产生扫频信号；功率放大器的信号输出端串联限流电阻后连接在变压器的初级线圈上，功率放大器用于放大并注入信号，限流电阻用于防止功率放大器的输出端短路烧毁；变压器的次级线圈串联隔直电容后接入直流母线，变压器用于隔离电网保护待测大功率设备，隔直电容用于隔离直流电网的高压、保护信号注入器件和人员安全；电流传感器中穿入直流母线，用于测量测试点位置的实时电流；分压测试装置的测量端并联在直流母线的正极和负极之间，用于测量测试点位置的实时电压；电流传感器的信号输出端和分压测试装置的信号输出端分别连接频谱分析仪的信号输入端；待测大功率设备的电源端接入直流母线。

按上述方案，电流传感器为罗科夫斯基线圈，包括柔软非金属的开合式环形骨架，和缠绕式安装在开合式环形骨架上的线圈，用于避免大电流产生强磁场导致的金属吸合；还包括空心的探头，探头连接线圈的伸出端，用于避免直流大电流造成的探头饱和；电流传感器通过改变线圈的缠绕方式分别测量待测大功率设备的差模电流和共模电流。

按上述方案，分压测试装置包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第一电容、第二电容、断路器开关、放电开关、短路开关；断路器开关包括联动的第一开关和第二开关，第一开关、第一电阻、放电开关、第二开关依次串联后并联在直流母线的正极和负极之间，第一开关串联在直流母线的正极，第二开关串联在直流母线的负极；第一电容、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第二电容依次串联后并联在第一电阻与放电开关的串联电路的两端；短路开关包括联动的第四开关和第五开关，第四开关并联在第二电阻与第三电阻的串联电路的两端，第五开关并联在第四电阻与第五电阻的串联电路的两端；第一电容与第二电阻的连接点引出第一差模电压接线柱，第五电阻与第二电容的连接点引出第二差模电压接线柱；第三电阻与第四电阻的连接点引出共模电压接线柱，并通过串联第六电阻接地；分压测试装置以高阻状态并联接入直流电网，通过改变开关闭合方式分别测量待测大功率设备的差模电压和共模电压。

进一步的，第一电阻为10kΩ，第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻均为470Ω，第六电阻为20kΩ，第一电容、第二电容均为10uF。