專利名稱：一種采用有源前端的大功率變頻器負(fù)載試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種采用有源前端的大功率變頻器負(fù)載試驗(yàn)裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型屬于變頻器領(lǐng)域，尤其是一種采用有源前端的大功率變頻器負(fù)載試驗(yàn)直O(jiān)背景技術(shù)[0002]變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)成為工業(yè)領(lǐng)域節(jié)能降耗、改善工藝流程、提高產(chǎn)品質(zhì)量和改善環(huán)境、推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步的一種重要手段。近年來，隨著大功率電力電子器件的不斷涌現(xiàn)，變頻器單機(jī)容量增長十分迅速，各類兆瓦級(jí)變頻器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于大型工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備。[0003]為了保證大功率變頻器設(shè)備的可靠性，在其設(shè)計(jì)、研制和生產(chǎn)過程中需對(duì)其部件或整體進(jìn)行試驗(yàn)測試，當(dāng)變頻器容量較大時(shí)，對(duì)大容量變頻器的測試十分困難。常見的變頻器負(fù)載測試方法包括單臺(tái)滑差電機(jī)堵轉(zhuǎn)法、異步電機(jī)滑差對(duì)拖法、交流機(jī)組對(duì)拖法和交直流機(jī)組對(duì)拖法等，采用這些方法需要提供功率與之匹配的電動(dòng)機(jī)和相應(yīng)的控制器構(gòu)成負(fù)載機(jī)組，其安裝、調(diào)試十分不便，而且對(duì)試驗(yàn)場地及電源容量的要求也很高。雖然上述方法均可實(shí)現(xiàn)待測變頻器的電能回饋，但由于中間環(huán)節(jié)較多、連接復(fù)雜，因此機(jī)械部件的能量損耗也較大，再加上消耗在電機(jī)及其控制器上的電能，需要從電網(wǎng)取用較大功率。發(fā)明內(nèi)容[0004]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種試驗(yàn)方法簡單、試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確且僅需從電網(wǎng)取用較少能量的采用有源前端的大功率變頻器負(fù)載試驗(yàn)裝置。[0005]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的[0006]一種采用有源前端的大功率變頻器負(fù)載試驗(yàn)裝置，包括變頻器、電抗器和直流電源，該電抗器連接在變頻器的整流單元和逆變單元之間，該直流電源連接在變頻器中間直流側(cè)，使得整流單元、中間直流側(cè)、逆變單元及電抗器構(gòu)成功率回路。[0007]而且，所述的變頻器采用有源前端作為整流單元，其結(jié)構(gòu)為兩電平或多電平交-直-交結(jié)構(gòu)，該變頻器所使用的功率開關(guān)器件為IGBT或IGCT。[0008]而且，所述的電抗器容量小于變頻器容量的20%。[0009]而且，所述的直流電源取自電網(wǎng)，其作用是為試驗(yàn)中的有功損耗提供能量，容量小于變頻器容量的5%。[0010]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是[0011]1、本試驗(yàn)裝置在整流單元和逆變單元之間接有電抗器作為負(fù)載，使得功率通過整流單元、中間直流側(cè)、逆變單元及負(fù)載電抗構(gòu)成回路，整個(gè)試驗(yàn)過程除在功率器件和線路上的損耗外，沒有其他有功消耗，僅需從電網(wǎng)取用較少的能量即可使得變頻器流過較大功率， 從而實(shí)現(xiàn)在小容量電網(wǎng)進(jìn)行大功率變頻器負(fù)載試驗(yàn)的功能。[0012]2、本試驗(yàn)裝置通過調(diào)節(jié)負(fù)載電抗兩端的電壓差來調(diào)節(jié)負(fù)載電流，在保證電流連續(xù)的前提下，可選擇的負(fù)載電抗容量較小，其容量、體積也都較小，解決了常規(guī)的試驗(yàn)方法為了讓逆變單元輸出大功率需要提供與之配套的電動(dòng)機(jī)及機(jī)械負(fù)載，還要考慮電動(dòng)機(jī)安裝、同軸連接等問題。[0013]3、本試驗(yàn)裝置除待試驗(yàn)的變頻器外，只需一個(gè)小容量電抗器和一個(gè)外接小容量直流電源，因此，本試驗(yàn)裝置所用輔助器材少、連接簡單、容易實(shí)現(xiàn)。


[0014]圖1是本實(shí)用新型的電氣接線原理圖；[0015]圖2是本實(shí)用新型在測試過程的電壓、電流相量圖；[0016]圖3是逆變單元輸出電壓調(diào)制波及輸出電流在一個(gè)周期內(nèi)的波形示意圖；[0017]圖4是一個(gè)周期內(nèi)電流在逆變單元一個(gè)橋臂上的流通路徑示意圖；[0018]圖5是以IGCT三電平中壓變頻器為例的試驗(yàn)裝置功率接線圖；[0019]圖6是逆變單元側(cè)的電壓、電流及有功功率仿真結(jié)果示意圖；[0020]圖7是整流單元的電壓、電流及有功功率仿真結(jié)果示意圖。
具體實(shí)施方式
[0021]
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例做進(jìn)一步詳述[0022]一種采用有源前端的大功率變頻器負(fù)載試驗(yàn)裝置，實(shí)現(xiàn)交-直-交結(jié)構(gòu)大功率變頻器的負(fù)載性能試驗(yàn)功能。變頻器輸出的電壓、功率因數(shù)靈活可調(diào)，可以四象限模擬負(fù)載電動(dòng)機(jī)工況。待測變頻器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以是兩電平或多電平結(jié)構(gòu)，變頻器所使用的功率器件可以是IGCT或IGBTt^n圖1所示，采用有源前端的大功率變頻器負(fù)載試驗(yàn)裝置包括變頻器、 直流電源和電抗器，在本實(shí)施例中，變頻器為三電平中點(diǎn)電壓鉗位結(jié)構(gòu)，該變頻器由整流單元、中間直流側(cè)以及逆變單元組成，在整流單元和逆變單元之間接有一個(gè)容量較小電抗器作為負(fù)載，使得功率通過整流單元、中間直流側(cè)、逆變單元及負(fù)載電抗構(gòu)成回路，整流單元和逆變單元之間的電抗器容量根據(jù)試驗(yàn)需求而定，通常可以做到小于變頻器容量的20% ； 變頻器的中間直流側(cè)外接一個(gè)容量較小直流電源，其容量通常小于變頻器容量的5%，該直流電源自電網(wǎng)取電并為試驗(yàn)中的有功損耗提供能量，由于試驗(yàn)中除裝置和線路的損耗外， 沒有其他有功消耗，因此從電網(wǎng)取用的功率較少，對(duì)電網(wǎng)的沖擊也較小。試驗(yàn)時(shí)，保持逆變單元輸出電壓不變，調(diào)節(jié)整流單元側(cè)的輸出電壓即可調(diào)節(jié)負(fù)載電抗電流，由于電抗器感抗選得較小，其兩端電壓不需相差很多即可產(chǎn)生較大電流，使得逆變單元可運(yùn)行在額定出力； 通過靈活調(diào)節(jié)逆變單元輸出的功率因數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同工況的模擬，全面測試變頻器在不同工況下的損耗和溫升，進(jìn)而準(zhǔn)確評(píng)估裝置出力。[0023]在圖1所示的接線方式下，設(shè)定PWM整流單元以逆變器方式運(yùn)行，并給定其輸出電壓參考值為么，這里么表示整流單元a相電壓(即a相端子相對(duì)直流側(cè)中點(diǎn)0的電壓)的相量形式；類似地，設(shè)定逆變單元的輸出電壓參考值為么。保持么不變，調(diào)節(jié)么即可調(diào)節(jié)流經(jīng)負(fù)載電抗的電流，進(jìn)而控制逆變單元輸出功率的大小及功率因數(shù)。如果電抗器的感抗選得較小，則么和么只需較小的偏差就可使具有較大幅值，使得逆變單元可以在額定出力下運(yùn)行。在測試過程中，其電壓、電流相量關(guān)系如圖2所示，通過圖2中的相量關(guān)系可以算出[0024]
權(quán)利要求1.一種采用有源前端的大功率變頻器負(fù)載試驗(yàn)裝置，其特征在于包括變頻器、電抗器和直流電源，該電抗器連接在變頻器的整流單元和逆變單元之間，該直流電源連接在變頻器中間直流側(cè)，使得整流單元、中間直流側(cè)、逆變單元及電抗器構(gòu)成功率回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用有源前端的大功率變頻器負(fù)載試驗(yàn)裝置，其特征在于所述的變頻器采用有源前端作為整流單元，其結(jié)構(gòu)為兩電平或多電平交-直-交結(jié)構(gòu)， 該變頻器所使用的功率開關(guān)器件為IGBT或IGCT。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用有源前端的大功率變頻器負(fù)載試驗(yàn)裝置，其特征在于所述的電抗器容量小于變頻器容量的20%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用有源前端的大功率變頻器負(fù)載試驗(yàn)裝置，其特征在于所述的直流電源取自電網(wǎng)，其作用是為試驗(yàn)中的有功損耗提供能量，容量小于變頻器容量的5%。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種采用有源前端的大功率變頻器負(fù)載試驗(yàn)裝置，其主要技術(shù)特點(diǎn)是包括變頻器、電抗器和直流電源，該電抗器連接在變頻器的整流單元和逆變單元之間，整流單元采用有源前端，該直流電源連接在變頻器中間直流側(cè)，使得整流單元、中間直流側(cè)、逆變單元及電抗器構(gòu)成功率回路。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)合理，只需一個(gè)小容量的電抗器和一個(gè)外接小容量直流電源即可實(shí)現(xiàn)，整個(gè)試驗(yàn)過程除在功率器件和線路上的損耗外，沒有其他有功消耗，僅需從電網(wǎng)取用較少的能量即可使得變頻器流過較大功率，從而實(shí)現(xiàn)在小容量電網(wǎng)進(jìn)行大功率變頻器負(fù)載試驗(yàn)的功能，具有結(jié)構(gòu)簡單、試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確、所用輔助器材少、容易實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01R31/00GK202281808SQ201120430629
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月3日
發(fā)明者伍豐林, 宋鵬, 楚子林, 許希, 金雪峰 申請(qǐng)人:天津天傳電氣有限公司, 天津電氣傳動(dòng)設(shè)計(jì)研究所