一種新型的高壓變頻器自循環(huán)測試系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及一種針對高壓變頻器構(gòu)建的自循環(huán)測試系統(tǒng)，屬于高壓變頻器自 循環(huán)測試技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 高壓大功率電動(dòng)機(jī)采用變頻器作為驅(qū)動(dòng)裝置，具有高效率、高功率因數(shù)W及優(yōu)異 的調(diào)速和啟制動(dòng)性能等諸多優(yōu)點(diǎn)，已被國內(nèi)外公認(rèn)為是最有發(fā)展前途的驅(qū)動(dòng)裝置，是當(dāng)今 節(jié)約能源，降低生產(chǎn)成本，改善生產(chǎn)工藝流程，提高產(chǎn)品質(zhì)量W及自動(dòng)化程度的一種主要手 段。
[0003] 在諸多高壓變頻器產(chǎn)品中，由=相輸入-單相輸出式功率單元構(gòu)成的高壓變頻 器應(yīng)用最廣泛，比較常見且應(yīng)用成熟的有5電平H橋中點(diǎn)嵌位式高壓變頻器巧-level H-bridge化 1:uralPointClampedInve;rte;r)、級(jí)聯(lián)型H橋多電平高壓變頻器（Cascaded H-bridgeMultilevelInverter)等。級(jí)聯(lián)型H橋多電平高壓變頻器可簡稱為級(jí)聯(lián)型高壓 變頻器，其采用若干個(gè)低壓PWM變頻功率單元131W串聯(lián)疊加的方式實(shí)現(xiàn)高壓輸出，圖1和 圖2分別給出了級(jí)聯(lián)型高壓變頻器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖、功率單元的結(jié)構(gòu)示意圖。5電平H橋 中點(diǎn)嵌位式高壓變頻器的結(jié)構(gòu)框架大致與級(jí)聯(lián)型高壓變頻器相類似，為本領(lǐng)域已有設(shè)備， 故其具體構(gòu)成不在運(yùn)里詳述，請參考級(jí)聯(lián)型高壓變頻器來理解。
[0004] 對于級(jí)聯(lián)型高壓變頻器，如圖1，高壓電源11 (可用高壓電網(wǎng)40替代）的輸出電壓 經(jīng)過移相變壓器12移相后為功率電路13中的3Xn個(gè)功率單元131供電。如圖2,各功率 單元131為=相輸入、單相輸出的交-直-交PWM電壓型逆變器結(jié)構(gòu)，其主要包括=相整流 單元132和單相逆變單元133。在實(shí)際使用時(shí)，將相鄰的功率單元131輸出端串聯(lián)起來并組 成星型聯(lián)結(jié)，便可實(shí)現(xiàn)高壓輸出，供給高壓電機(jī)50運(yùn)行使用。目前，級(jí)聯(lián)型高壓變頻器因其 具有電網(wǎng)污染小，輸入功率因數(shù)高，輸出波形正弦度好等優(yōu)點(diǎn)，已在風(fēng)機(jī)與累類負(fù)載中得到 了廣泛應(yīng)用。 陽0化]在高壓變頻器的生產(chǎn)與研發(fā)過程中，自循環(huán)帶載測試是驗(yàn)證高壓變頻器帶載能 力、測試移相變壓器溫升、測試功率單元溫升、保證出廠合格的一種有效測試方法。傳統(tǒng)的 自循環(huán)帶載測試系統(tǒng)如圖3所示，其主要包括由待測的高壓變頻器10與電抗器20、斷路器 30串聯(lián)形成的自循環(huán)回路。調(diào)試時(shí)，通過改變高壓變頻器10接收高壓電網(wǎng)40的輸入電壓 幅值、相位與自身輸出電壓幅值、相位之間的關(guān)系，來調(diào)節(jié)循環(huán)有功功率和功率因數(shù)，在運(yùn) 其中，高壓電網(wǎng)40僅需提供必要的功率損耗和無功緩沖即可，便可滿足不同功率大小的高 壓變頻器10的自循環(huán)測試要求，因此運(yùn)種測試系統(tǒng)已被許多生產(chǎn)廠商所采用。
[0006] W級(jí)聯(lián)型高壓變頻器為例，針對每個(gè)功率單元131而言，如果忽略輸出電壓和電 流的諧波，那么輸出電壓可W簡單表示為v"=V"sin(?"t)，假設(shè)負(fù)載功率因數(shù)為CGS9，則 輸出電流可W表示為A,=A,sin((.M氣;))，送里《。是級(jí)聯(lián)型高壓變頻器的輸出頻率，V。、I。分 別是級(jí)聯(lián)型高壓變頻器的輸出電壓有效值、輸出電流有效值，所W功率單元131輸出的瞬 時(shí)功率為
[0007]
[0008] 從上式可W看出，輸出功率P。為在恒定值之上疊加了正弦波動(dòng)，波動(dòng)頻率為輸出 頻率《。的2倍，若反映到輸入側(cè)就是=相輸入電流的大小不相等，而具體哪一相最大是根 據(jù)測試系統(tǒng)當(dāng)時(shí)的控制方式隨機(jī)出現(xiàn)的，各相的電流值是根據(jù)測試系統(tǒng)內(nèi)電感、高壓母線 電容值等參數(shù)確定的。
[0009] 由此可見，功率單元131的運(yùn)種=相輸入-單相輸出式的結(jié)構(gòu)存在的問題是，如果 輸出頻率與輸入頻率完全相同，那么運(yùn)種=相輸入電流不平衡的關(guān)系就會(huì)一直保持，也就 是說，如果此時(shí)某個(gè)功率單元131的a相輸入電流偏大，那么此相電流會(huì)永遠(yuǎn)偏大，不均衡 現(xiàn)象將永遠(yuǎn)保持，而在傳統(tǒng)的自循環(huán)帶載測試系統(tǒng)中，待測的級(jí)聯(lián)型高壓變頻器的必要控 制條件便是輸入輸出同頻，所W可見運(yùn)一現(xiàn)象將必然存在。
[0010] 從目前大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果可W發(fā)現(xiàn)，當(dāng)待測的高壓變頻器10采用傳統(tǒng)的自循環(huán)帶載 測試系統(tǒng)進(jìn)行溫升等測試時(shí)，待測的高壓變頻器10便會(huì)因功率單元產(chǎn)生的=相輸入電流 不均衡現(xiàn)象而導(dǎo)致測試數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、不真實(shí)，甚至導(dǎo)致某些繞組發(fā)生絕緣退化，最終造成疲 勞過度而燒毀移相變壓器，致使測試無法完成的問題。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0011] 本實(shí)用新型的目的在于提供一種新型的針對高壓變頻器構(gòu)建的自循環(huán)測試系統(tǒng)， 該自循環(huán)測試系統(tǒng)通過"差化頻率"、"輸入電壓采樣點(diǎn)移位調(diào)節(jié)同期功能"的方式解決了傳 統(tǒng)的自循環(huán)帶載測試系統(tǒng)所存在的上述不足。
[0012] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了W下技術(shù)方案：
[0013] 一種新型的高壓變頻器自循環(huán)測試系統(tǒng)，其特征在于：它包括濾波器、陪測的高壓 變頻器、待測的高壓變頻器、=相電抗器和=相斷路器，濾波器的=相輸入端與高壓電網(wǎng)相 連，濾波器的=相輸出端經(jīng)由陪測的高壓變頻器與待測的高壓變頻器的=相輸入端相連， 待測的高壓變頻器的=相輸出端經(jīng)由=相電抗器、=相斷路器與陪測的高壓變頻器的=相 輸入端相連，W構(gòu)成自循環(huán)回路，其中：使能待測的高壓變頻器的同期功能，使陪測的高壓 變頻器的輸入電壓的電壓幅值、頻率和相位與待測的高壓變頻器的輸出電壓的電壓幅值、 頻率和相位分別保持一致；陪測的高壓變頻器的輸出頻率異于待測的高壓變頻器的輸出頻 率。
[0014] 在實(shí)際設(shè)計(jì)中，對于本實(shí)用新型新型的高壓變頻器自循環(huán)測試系統(tǒng)，所述高壓電 網(wǎng)與所述濾波器之間可連接有穩(wěn)壓裝置。
[0015] 在本實(shí)用新型中，所述陪測的高壓變頻器、所述待測的高壓變頻器可為5電平H橋 中點(diǎn)嵌位式高壓變頻器或級(jí)聯(lián)型H橋多電平高壓變頻器。
[0016] 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是：
[0017] 本實(shí)用新型有效地避免了傳統(tǒng)的自循環(huán)帶載測試系統(tǒng)中功率單元=相輸入電流 不均衡的問題，使得功率單元的=相輸入電流不會(huì)發(fā)生某相輸入電流持續(xù)偏大的現(xiàn)象，從 而待測的高壓變頻器在構(gòu)建并調(diào)試好的本實(shí)用新型自循環(huán)測試系統(tǒng)中可滿功率長時(shí)間持 續(xù)運(yùn)行，來進(jìn)行高壓變頻器的帶載能力、全功率老化、移相變壓器溫升、功率單元溫升等測 試，并可確保測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、真實(shí)，測試數(shù)據(jù)可真實(shí)反映應(yīng)用工況，特別是在溫升測試中， 可防止發(fā)生某些繞組因過熱絕緣退化，造成疲勞過度而燒毀移相變壓器，致使測試無法完 成的問題。本實(shí)用新型適用于具有=相輸入-單相輸出式功率單元的高壓變頻器的自循環(huán) 測試，例如5電平H橋中點(diǎn)嵌位式高壓變頻器、級(jí)聯(lián)型H橋多電平高壓變頻器。
【附圖說明】
[0018] 圖1是級(jí)聯(lián)型高壓變頻器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。
[0019] 圖2是功率單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020] 圖3是傳統(tǒng)的自循環(huán)帶載測試系統(tǒng)組成示意圖。
[0021] 圖4是本實(shí)用新型自循環(huán)測試系統(tǒng)的組成示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 如圖4,本實(shí)用新型新型的高壓變頻器自循環(huán)測試系統(tǒng)包括濾波器90、陪測的高 壓變頻器60、待測的高壓變頻器10、=相電抗器70和=相斷路器80,濾波器90的=相輸入 端與高壓電網(wǎng)40的=相高壓母線相連，濾波器90的=相輸出端經(jīng)由陪測的高壓變頻器60 與待測的高壓變頻器10的=相輸入端相連，待測的高壓變頻器10的=相輸出端經(jīng)由=相 電抗器70、S相斷路器80與陪測的高壓變頻器60的S相輸入端相連，W構(gòu)成自循環(huán)回路， 其中：使能待測的高壓變頻器10的同期功能，使陪測的高壓變頻器60的輸入電壓的電壓幅 值、頻率和相位與待測的高壓變頻器10自身的輸出電壓的電壓幅值、頻率和相位分別保持 一致，W滿足自循環(huán)回路的同期與穩(wěn)定運(yùn)行要求；陪測的高壓變頻器60的輸出頻率異于待 測的高壓變頻器10的輸出頻率。
[0023] 當(dāng)高壓電網(wǎng)40容量較小或質(zhì)量較差時(shí)，可在高壓電網(wǎng)40與濾波器90之間額外加 入穩(wěn)壓裝置100。換句話說，當(dāng)高壓電網(wǎng)40質(zhì)量較好時(shí)，可W不設(shè)置穩(wěn)壓裝置100,此時(shí)認(rèn) 為高壓電網(wǎng)40輸出的電壓的幅值、頻率、相位都很穩(wěn)定。
[0024] 在實(shí)際設(shè)計(jì)中，濾波器90可選為LC低通濾波器。
[00巧]在本實(shí)用新型中，待測的高壓變頻器10為后續(xù)實(shí)際進(jìn)行測試的高壓變頻器，陪測 的高壓變頻器60為幫助待測的高壓變頻器10有效進(jìn)行后續(xù)的測試，而在構(gòu)建自循環(huán)測試 系統(tǒng)時(shí)增設(shè)的高壓變頻器。
[00%] 在本實(shí)用新型中，穩(wěn)壓裝置100的作用在于，為后面的陪測、待測的高壓變頻器 60、10提供功率損耗，W及完成與待測的高壓變頻器10之間的無功能量交換。濾波器90 的作用在于平滑電壓波形，保證采樣點(diǎn)足夠穩(wěn)定。陪測的高壓變頻器60主要用于差化自身 輸入側(cè)與輸出側(cè)之間的頻率。待測的高壓變頻器10主要用于后續(xù)進(jìn)行帶載能力、全功率老 化、移相變壓器溫升、功率單元溫升等測試。=相斷路器80的作用在于保證自循環(huán)回路的 可靠分?jǐn)唷?br>[0027] 在本實(shí)用新型中，對待測、陪測的高壓變頻器10、60、穩(wěn)壓裝置100等的輸入、輸出 電壓的采集可通過在輸入端子、輸出端子上設(shè)置電壓傳感器來實(shí)現(xiàn)，此為本領(lǐng)域熟知技術(shù)， 不在運(yùn)里詳述。
[0028] 在本實(shí)用新型中，穩(wěn)壓裝置100、濾波器90、=相電抗器70和=相斷路器80均為 本領(lǐng)域的熟知設(shè)備，故其具體構(gòu)成不在運(yùn)里詳述。
[0029] 本實(shí)用新型自循環(huán)測試系統(tǒng)適用于具有=相輸入-單相輸出式功率單元的高壓 變頻器進(jìn)行帶載能力、全功率老化、移相變壓器溫升、功率單元溫升等測試，例如：待測、陪 測的高壓變頻器1〇、60可同時(shí)為5電平H橋中點(diǎn)嵌位式高壓變頻器巧-levelH-bridge 化1:uralPointClampedInverter)或者級(jí)聯(lián)型H橋多電平高壓變頻器（Cascaded H-bridgeMultilevelInverter,簡稱為級(jí)聯(lián)型高壓變頻器）等。
[0030] 級(jí)聯(lián)型高壓變頻器如圖1所示，它包括高壓電源11、移相變壓器12、由3Xn個(gè)功 率單元131(圖1示出了 3Xn個(gè)功率單元Ch~~Cw、Ci。~C。。的情形）構(gòu)成的功 率電路13,高壓電源11經(jīng)由移相變壓器12與功率電路13相連，功率電路13 -方面與高壓 電機(jī)50相連，另一方面，其內(nèi)各功率單元131經(jīng)由光纖接口板與主控箱（圖中未示出）相 連，受主控箱控制。移相變壓器12包括一次側(cè)星形或=角形連接的=相線圈繞組（即A、 B、C相線圈繞組）和二次側(cè)移相單元。高壓電源11可由高壓電網(wǎng)40替代。移相變壓器12 可為干式變壓器或油侵變壓器。高壓電機(jī)50可為異步電機(jī)或同步電機(jī)。級(jí)聯(lián)型高壓變頻 器為本領(lǐng)域的已有設(shè)備，故其具體構(gòu)成不在運(yùn)里詳述。
[0031] 在本實(shí)用新型中，對于級(jí)聯(lián)型高壓變頻器，由于移相變壓器12可保證輸入功率因 數(shù)很高，所W可認(rèn)為陪測的級(jí)聯(lián)