固态变压器SST全⾯测试⽅案及配套测试仪器。本测试⽅案针对中⾼压（10kV级）、⼤功率（≥1MW）固态变压器（涵盖ISOP、MMC等主流架 构），覆盖研发样机测试、量产出⼚测试全场景，严格遵循GB/T 30843-2014《智能变压器》、IEC 62984-2017《电⼒电⼦变压器》及IEEE 1815-2018相关标准，结合固态变压器模块化、⾼功率密度、 可控性强的核⼼特性，分阶段、分项⽬开展测试，同步明确每项测试所需仪器设备的品牌、型号及核 ⼼参数，确保测试数据精准、流程规范、结果可靠，为固态变压器从实验室研发到⼯程化应⽤提供全⾯验证⽀撑。

⼀、测试前期准备

1.1 测试环境准备 搭建符合中⾼压、⼤功率测试要求的密闭测试实验室，配备独⽴接地系统（接地电阻≤0.5Ω）、恒温 恒湿控制系统（温度23±2℃，湿度45%-65%RH）、防⽕防爆设施及应急断电装置；测试区域划分⾼ 压试验区（≥10kV）、低压试验区（≤1kV）、控制检测区，分区设置安全隔离栏及警⽰标识；实验 室供电采⽤隔离变压器供电，避免电⽹⼲扰测试数据，同时配备⽆功补偿装置，确保测试过程中电⽹ 电压稳定。 

1.2 测试样品准备 

1、待测固态变压器样品：完成硬件装配（功率模块、⾼频变压器、控制板、散热系统等）及软件调试 （控制算法、保护逻辑等），明确样品参数（额定电压、额定功率、拓扑架构、开关频率、冷却⽅式 等），如10kV/2.4MW ISOP架构固态变压器（参考⾦盘科技样机参数），标注样品编号、⽣产批次及 测试⽇期； 

2、样品预处理：将样品置于测试环境中静置24h，确保样品温度与环境温度⼀致，检查样品外观（⽆ 破损、⽆松动、⽆渗液），确认功率模块、接线端⼦、绝缘部件安装到位，散热系统（⻛冷/液冷）运 ⾏正常； 

3、配套辅助部件：准备与样品匹配的输⼊输出电缆（⾼压电缆选⽤YJV22-8.7/15kV型，低压电缆选⽤ YJV-0.6/1kV型）、负载电阻（或负载电抗器）、冷却介质（液冷样品需准备专⽤冷却液）及备⽤功率 器件、保险丝等易损部件。 

1.3 测试仪器校准 所有参与测试的仪器设备，均需经第三⽅计量机构校准合格，校准证书在有效期内；测试前对仪器进 ⾏空载校准，确保仪器精度符合测试要求（电压、电流测量精度≤0.2级，功率测量精度≤0.1级，频率测量精度≤0.01%），重点校准⾼压测试仪、功率分析仪、⽰波器等核⼼设备，避免仪器误差导致测试结果失真。

⼆、分项测试⽅案（核⼼环节） 

本章节按“部件测试-电⽓性能测试-控制性能测试-绝缘性能测试-热性能测试”划分，每项测试明确⽬ 的、步骤、判定标准及配套测试设备，设备品牌优先选⽤⾏业主流、精度⾼、适配中⾼压⼤功率场景 的产品，兼顾国产与进⼝选型，确保测试可⾏性。 

2.1 核⼼部件单独测试（预处理测试） 

固态变压器核⼼部件包括功率模块（IGBT/SiC MOSFET）、⾼频变压器、控制板、散热系统，需先单 独测试合格后，再进⾏整机测试，避免部件故障影响整机测试进度。 

2.1.1 固态变压器SST功率模块测试方案

（1）⽬的：

       检测功率模块（如SiC MOSFET、IGBT）的导通压降、开关损耗、反向恢复时间、耐压性能及 ⼀致性，确保模块满⾜⼤功率、⾼频⼯况下的运⾏要求，避免模块损坏导致整机故障。

（2）测试步骤：

1、外观检测：检查功率模块外观（⽆破损、⽆烧痕，引脚⽆氧化、⽆松动），确认模块型号与设计要 求⼀致（如SiC MOSFET选⽤C2M0080120D型）；

2、静态参数测试：将功率模块接⼊模块测试仪，测量导通压降（Vce(sat)/Vds(on)）、漏电流 （Iceo/Idss），记录测试数据，对⽐模块 datasheet 标准值； 

3、动态参数测试：测量模块的开关时间（开通时间ton、关断时间toff）、反向恢复时间trr、开关损耗 （Eon、Eoff），测试条件为模块额定电压、额定电流及设计开关频率（如20kHz-100kHz）；

4、耐压测试：对模块的栅极-发射极（栅极-源极）、集电极-发射极（漏极-源极）施加规定电压，保持 1min，⽆击穿、⽆闪络现象； 

5、⼀致性测试：对整机所有功率模块进⾏相同条件下的测试，确保模块参数偏差≤5%，避免模块⼀致 性差导致整机运⾏不稳定。 判定标准：所有测试参数符合功率模块 datasheet 要求，⽆击穿、⽆闪络、⽆异常发热，模块⼀致性 偏差≤5%。 

（3）配套测试设备及品牌型号：

2.1.2 固态变压器SST⾼频变压器测试方案

⽬的：检测⾼频变压器（固态变压器核⼼隔离部件）的变⽐、励磁电感、漏感、空载损耗、负载损 耗、绝缘性能及温升特性，确保变压器满⾜⾼频、⾼压隔离要求，⽆磁饱和、绝缘破损等问题，适配 功率模块的⾼频开关⼯况。 测试步骤： 

1. 外观与尺⼨检测：检查⾼频变压器外观（⽆破损、⽆变形，绕组⽆松动、⽆短路痕迹），测量变压 器尺⼨（⻓、宽、⾼）、绕组匝数，确认与设计图纸⼀致； 

2. 变⽐测试：在变压器初级施加低频交流电压（50Hz，电压≤100V），测量初级、次级电压，计算 变⽐，对⽐设计变⽐，测试3次，取平均值； 

3. 电感参数测试：使⽤电感测试仪，测量变压器的励磁电感（初级开路，次级测量）、漏感（次级短 路，初级测量），测试频率与变压器⼯作频率⼀致（如20kHz）； 

4. 损耗测试：采⽤空载损耗测试仪，测量变压器空载损耗（初级施加额定电压，次级开路）；施加额 定负载电流，测量负载损耗，测试数据需扣除导线损耗； 

5. 绝缘测试：测量变压器初级与次级、初级与铁芯、次级与铁芯的绝缘电阻及耐压性能，确保绝缘可靠； 

6. 温升测试：将变压器置于恒温环境中，施加额定负载，持续运⾏1h，使⽤热成像仪测量变压器绕 组、铁芯的温升，确保温升≤设计限值（通常≤80K）。 

判定标准：变⽐偏差≤±0.5%；励磁电感、漏感偏差≤±10%；空载损耗、负载损耗≤设计值的 110%；绝缘电阻≥1000MΩ，耐压测试⽆击穿、⽆闪络；温升≤设计限值。 

配套测试设备推荐：

2.1.3 固态变压器SST控制板测试⽅案及配套仪器

⽬的：检测控制板（含CPU、FPGA、驱动电路、采样电路、通信接⼝等）的⼯作稳定性、信号采样精 度、驱动信号输出准确性及通信功能，确保控制板能精准执⾏控制算法，稳定驱动功率模块，准确采 集整机运⾏参数，同时实现与上位机的正常通信。 测试步骤： 

1. 供电测试：给控制板施加额定⼯作电压（如12V、24V），测量控制板各供电引脚电压，确认电压稳 定（波动≤±5%），⽆过压、⽋压现象； 

2. 采样精度测试：模拟输⼊电压、电流信号（0-10V电压信号、0-1A电流信号），通过控制板采样电 路采集信号，对⽐模拟信号与采样信号，计算采样误差； 

3. 驱动信号测试：控制板输出驱动信号（PWM信号），使⽤⽰波器测量驱动信号的频率、占空⽐、幅 值，确认与设计要求⼀致（如频率20kHz，占空⽐0-100%可调）； 

4. 控制算法测试：将控制板与模拟负载连接，运⾏预设控制算法（如移相载波控制、双闭环移相控 制），观察控制板对负载的调节能⼒，确认输出参数稳定； 

5. 通信测试：连接控制板与上位机（通过RS485、Ethernet接⼝），测试通信稳定性（连续通信2h， ⽆丢包、⽆中断），确认上位机能正常读取、设置控制板参数； 

6. 保护功能测试：模拟过流、过压、⽋压、过热等故障信号，检测控制板是否能快速触发保护机制 （输出保护信号、切断驱动信号），保护响应时间≤10μs。

判定标准：供电电压波动≤±5%；采样误差≤±0.5%；驱动信号频率、占空⽐、幅值偏差≤±1%； 控制算法调节稳定，输出参数波动≤±2%；通信⽆丢包、⽆中断；保护响应时间≤10μs，保护功能可靠。 

配套测试设备推荐：

2.1.4 固态变压器SST散热系统测试步骤及配套测试设备

⽬的：检测散热系统（⻛冷/液冷）的散热效率、运⾏稳定性及噪声⽔平，确保散热系统能及时带⾛固 态变压器运⾏过程中产⽣的热量（尤其是功率模块、⾼频变压器的热量），避免设备因过热损坏，同 时满⾜噪声排放标准。 测试步骤： 

1. 外观检测：检查散热系统部件（⻛扇、散热⽚、冷却泵、散热管道等）安装到位，⽆松动、⽆堵 塞，冷却管道⽆渗漏（液冷系统）； 

2. 运⾏测试：启动散热系统，运⾏30min，观察散热系统运⾏状态（⻛扇转速均匀、冷却泵运⾏平 稳，⽆异常噪⾳、⽆振动）；

3. 散热效率测试：将散热系统与模拟热源（功率电阻）连接，模拟固态变压器额定运⾏时的发热量， 测量热源温度（运⾏前、运⾏1h后），计算散热效率，确保热源温度稳定在设计限值内； 

4. 噪声测试：在散热系统正前⽅1m处，使⽤声级计测量噪声值，测试3次，取平均值； 

5. 冗余测试（⻛冷多⻛扇/液冷多泵系统）：关闭其中1个⻛扇（或1个冷却泵），观察剩余部件是否能 正常运⾏，散热效率是否满⾜基本要求。 

判定标准：散热系统运⾏平稳，⽆异常噪⾳、⽆振动、⽆渗漏；散热效率≥设计值的90%，模拟热源 温度≤设计限值；噪声值≤75dB(A)（⼯业级）；冗余系统关闭单个部件后，仍能正常运⾏，散热效率 ≥设计值的70%。 

配套测试设备推荐：

2.2 整机电⽓性能测试（核⼼测试环节） 

 整机电⽓性能测试是评估固态变压器运⾏可靠性的核⼼，覆盖输⼊输出特性、功率因数、效率、谐波 畸变率等关键参数，测试条件为样品额定⼯况（额定电压、额定功率、额定开关频率），同时结合半 实物仿真技术，提前验证系统稳定性。 

2.2.1固态变压器SST输⼊输出特性测试配套测试设备推荐

⽬的：检测固态变压器在额定⼯况及不同负载率下的输⼊电压、输⼊电流、输出电压、输出电流的稳 定性，验证输⼊输出特性符合设计要求，适配中⾼压输⼊、低压⼤电流的应⽤场景（如800V直流输出 场景）。 

测试步骤：

1. 空载测试：固态变压器输⼊侧施加额定输⼊电压，输出侧开路，运⾏30min，测量输⼊电压 （Uin）、输⼊电流（Iin0）、输出电压（Uout0），记录数据，计算空载电流百分⽐ （Iin0/IinN×100%）； 

2. 负载测试：输出侧接⼊额定负载（电阻负载/电抗器负载），输⼊侧施加额定输⼊电压，运⾏1h，测 量输⼊电压、输⼊电流、输出电压、输出电流，记录数据，计算电压调整率（ΔU=|UoutNUout|/UoutN×100%）； 

3. 负载率变化测试：调整输出负载率（25%、50%、75%、100%、110%额定负载），分别运⾏ 30min，测量各负载率下的输⼊输出参数，记录数据，绘制负载率-电压调整率、负载率-电流变化曲 线； 

4. 输⼊电压波动测试：调整输⼊电压（80%、90%、100%、110%、120%额定输⼊电压），输出侧 施加额定负载，运⾏30min，测量输出电压、输出电流，记录数据，验证输出参数的稳定性； 

5. 半实物仿真验证：采⽤半实物仿真平台，搭建“SST控制器实物+实时仿真模型”的闭环测试环境， 模拟不同输⼊输出⼯况，验证输⼊输出特性与实验室实测数据的⼀致性（参考EasyGo半实物仿真⽅ 案）。 

判定标准：空载电流百分⽐≤5%；额定负载下电压调整率≤±1%；不同负载率、不同输⼊电压波动 下，输出电压波动≤±2%，输出电流稳定，⽆明显畸变；半实物仿真数据与实测数据偏差≤±3%。 

配套测试设备推荐：

2.2.2 固态变压器SST功率因数与效率测试仪器 

⽬的：检测固态变压器在不同负载率下的功率因数（PF）及转换效率（η），验证功率因数符合电⽹要 求，效率达到设计标准，体现固态变压器的节能优势，尤其是在⼤功率场景下的能效表现。 测试步骤： 

1. 空载效率测试：输⼊侧施加额定电压，输出侧开路，运⾏30min，测量输⼊功率（Pin0）、输出功 率（Pout0=0），计算空载效率（η0=Pout0/Pin0×100%，理论上趋近于0）； 

2. 额定负载效率测试：输出侧接⼊额定负载，输⼊侧施加额定电压，运⾏1h，测量输⼊功率 （PinN）、输出功率（PoutN），计算额定负载效率（ηN=PoutN/PinN×100%）； 

3. 不同负载率效率测试：调整输出负载率（25%、50%、75%、100%、110%额定负载），分别运⾏ 30min，测量各负载率下的输⼊功率、输出功率，计算对应效率，绘制负载率-效率曲线； 

4. 功率因数测试：在上述各负载率⼯况下，通过功率分析仪测量输⼊侧功率因数，记录数据，验证功 率因数是否符合设计要求； 

5. 效率修正：考虑测试环境温度、电缆损耗、负载损耗等因素，对测量效率进⾏修正，得到实际运⾏ 效率。 

判定标准：额定负载下，效率≥97%（⼤功率固态变压器，如2.4MW机型）；负载率50%-100%时， 效率≥96%；功率因数≥0.95（滞后/超前可调，根据设计要求）；空载功率≤设计值的1%。 

配套测试设备推荐：

2.2.3固态变压器SST谐波畸变率测试步骤及测试仪器

⽬的：检测固态变压器输⼊侧、输出侧的电压谐波畸变率（THD-U）、电流谐波畸变率（THD-I）， 验证谐波畸变率符合电⽹标准及设计要求，避免固态变压器运⾏时产⽣的谐波⼲扰电⽹及周边设备， 尤其是⾼频开关带来的谐波问题。 

测试步骤： 

1. 额定⼯况测试：固态变压器输⼊侧施加额定电压，输出侧接⼊额定负载，运⾏1h，通过功率分析仪 测量输⼊侧、输出侧的电压谐波、电流谐波，计算THD-U、THD-I，记录各次谐波（1次、3次、5次、 7次等）的幅值及相位； 

2. 不同负载率测试：调整输出负载率（25%、50%、75%、100%额定负载），分别运⾏30min，测 量各负载率下输⼊输出侧的谐波畸变率，记录数据；

3. 开关频率变化测试：调整固态变压器开关频率（±20%设计频率），额定负载⼯况下，运⾏ 30min，测量谐波畸变率，观察开关频率对谐波的影响； 

4. 谐波抑制验证：若固态变压器配备谐波抑制电路，对⽐开启/关闭谐波抑制电路时的谐波畸变率，验 证谐波抑制效果。 

判定标准：输⼊侧THD-U≤5%，THD-I≤8%（符合GB/T 14549-1993《电能质量 公⽤电⽹谐 波》）；输出侧THD-U≤2%，THD-I≤3%；开启谐波抑制电路后，谐波畸变率降低≥50%。 

配套测试设备推荐：

2.2.4固态变压器SST短路承受能⼒测试技术方案

⽬的：验证固态变压器在输出侧短路、输⼊侧短路等故障⼯况下的承受能⼒，检测控制板保护逻辑的 响应速度及功率模块的抗短路能⼒，确保短路故障发⽣时，设备能快速切断故障回路，避免故障扩 ⼤，这是固态变压器可靠性测试的关键严苛项⽬。

测试步骤： 

1. 输出短路测试：固态变压器输⼊侧施加额定电压，输出侧正常负载运⾏，⼈为触发输出侧短路（使 ⽤短路开关），记录短路发⽣时间、短路电流峰值、控制板保护响应时间，观察固态变压器状态（⽆ 爆炸、⽆起⽕、⽆部件损坏）； 

2. 输⼊短路测试：固态变压器输出侧接⼊额定负载，输⼊侧施加额定电压，⼈为触发输⼊侧短路，记 录短路电流峰值、保护响应时间，观察设备状态； 

3. 短路恢复测试：短路故障排除后，重启固态变压器，运⾏30min，测量输⼊输出参数，确认设备能 正常恢复运⾏，⽆异常； 

4. 多次短路测试：重复上述短路测试5次（每次测试间隔1h），观察设备状态，验证设备抗短路耐久 性。 

判定标准：短路故障发⽣时，控制板保护响应时间≤10μs，能快速切断故障回路；短路电流峰值≤设 计短路电流（通常为额定电流的2-3倍）；设备⽆爆炸、⽆起⽕、⽆部件损坏；短路排除后，设备能正 常恢复运⾏，输⼊输出参数稳定；多次短路测试后，设备性能⽆明显下降。 

配套测试设备推荐：

2.3固态变压器电压控制性能测试仪器及步骤

固态变压器的核⼼优势在于主动控制能⼒，控制性能测试重点验证控制算法的有效性、响应速度、调 节精度及保护功能的可靠性，覆盖电压控制、电流控制、相位控制及故障保护等场景，结合离线仿真 与整机实测，确保控制性能符合设计要求。（注：⽂档部分内容可能由 AI ⽣成） 

2.3.1 电压控制性能测试 

⽬的：验证固态变压器在输⼊电压波动、负载变化时，输出电压的调节精度、响应速度及稳定性，确 保输出电压能稳定在设定值，适配不同负载的电压需求（如800V直流供电架构）。 测试步骤： 

1. 稳态电压调节测试：输⼊侧施加额定电压，输出侧接⼊额定负载，运⾏30min，记录输出电压值， 计算输出电压偏差（与设定值的差值）；调整输出电压设定值（±10%额定输出电压），观察输出电 压调整速度及稳定性； 

2. 动态电压调节测试：输⼊侧电压突然波动（如从100%额定电压降⾄80%，再升⾄120%），输出侧 保持额定负载，使⽤⽰波器记录输出电压的动态响应曲线，测量响应时间（从电压波动到输出稳定的 时间）； 

3. 负载突变时电压调节测试：输出侧负载突然变化（如从25%额定负载突变⾄100%，再突变⾄ 25%），输⼊侧保持额定电压，记录输出电压的波动幅度及恢复时间； 

4. 离线仿真验证：基于Matlab Simulink搭建SST离线模型，模拟上述动态⼯况，对⽐仿真响应曲线与 实测曲线，验证控制算法的有效性（参考EasyGo离线仿真⽅案）。 

判定标准：稳态输出电压偏差≤±0.5%；动态响应时间≤5ms；负载突变时，输出电压波动幅度 ≤±3%，恢复时间≤10ms；仿真曲线与实测曲线偏差≤±3%。

配套测试设备推荐：