CN101943732A - 一种变频器测试平台 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种变频器测试平台，包括连接待测变频器输出端的负载电机、连接所述负载电机的发电机，所述负载电机带动所述发电机运转，还包括：连接电网用于对电网电压进行整流的整流单元，接收所述整流单元的直流输出电压并变换为所述待测变频器需要的输入电压的可控电源发生单元，用于将所述发电机输出的电能进行变换升压的直流升压单元，所述电网依次串联所述整流单元、所述可控电源发生单元、所述待测变频器、所述负载电机、所述发电机、所述直流升压单元，所述直流升压单元输出端与所述整流单元的输出端和所述可控电源发生单元输入端连接。本发明采用可控电源发生单元对待测变频器供电，可以对待测变频器进行不同输入电压的测试。
Description
技术领域
本发明一种变频器测试平台，具体涉及一组功能单元组成的成套设备，用于变频器的性能测试，具有节能和实现成本低的优点。
背景技术
变频器普遍应用于工业领域的电机调速，如供水、发电、冶金、采矿、交通等行业，其性能直接关系到用户的正常生产和产品质量，如在铁路电力机车牵引中，变频器直接影响到机车行进的加减速是否平滑，能否提升到需要的速度，匀速运行是否平稳，是否有足够的牵引力满足列车爬坡的需要等。
在新型变频器的研制过程中，或变频器在出厂前，必须对其进行性能测试，判断其性能是否满足需要，所以制备一组成套测试设备，作为变频器的性能测试手段是必需的。
变频器都有一定的输出功率要求，其供电侧的输入功率比输出功率稍大，其范围从数百瓦到数十兆瓦，如额定输入功率为10kkW(十千千瓦，即十兆瓦)的变频器，在额定条件下运行1小时，耗费电能达到10kkWh(十千千瓦时，即1万度)，所以大功率变频器的测试设备应具有能量回收功能，否则测试过程中用电成本太高。目前，具有能量回收功能的测试设备价格昂贵，投资购买此类设备的企业极少。无能量回收功能的测试过程耗电惊人，导致大部分企业在生产高功率变频器过程中，仅做轻负载测试，没有在额定输出功率状态下测试。
目前，用于变频器测试且具有能量回收功能的成套测试设备，其组成形式主要有两种，如图1和图2所示。
图1中所示的已知技术的一种变频器测试平台，包括负载电机1、发电机2，其中发电机1与负载电机2同轴连接，功率容量相当。待测试的变频器6输入直接连接到电网，发电机2输出通过合闸机构9连接到电网。变频器工作中，输出驱动负载电机1，带动发电机2运转，发电机2输出的电能返回到电网。此种测试方案的能耗较低，设备投资也较低，但是存在如下不足：1、只能在变频器6额定输出频率点附近使用，不能检验其它频率点的性能；2、不能隔离故障变频器6对电网的冲击，如果变频器6输入端短路，将引起巨大的短路电流；3、变频器输入电压不可调，不能测试变频器6在不同电压输入(如输入含有谐波、输入频率为60Hz、三相不平衡、115％额定输入电压等)条件下的性能；4、发电机2输出经过合闸机构9连接到电网时，在频率、相位和电压幅度等和电网不是严格同步时，容易出现较大的浪涌电流。
图2中所示的已知技术的另一种变频器测试平台，包括负载电机1、发电机2、有源逆变装置8，其中发电机2与负载电机1同轴连接，功率容量相当。待测试的变频器6输入直接连接到电网，有源逆变装置8输入连接发电机2，有源逆变装置8输出连接到电网。变频器6工作中，变频器6输出驱动负载电机1，带动发电机2运转，发电机2输出的电能经过有源逆变装置8返回到电网。此种测试方案的能耗较低，能检验其它频率点的性能，但是也存在如下不足：1、不能隔离故障变频器6对电网的冲击；2、变频器6输入电压不可调；3、有源逆变装置8的输出需要和电网严格同步，制作难度大而成本高，输出谐波电流对电网造成严重污染。
发明内容
本发明解决的技术问题是：构建一种变频器测试平台，克服现有技术中待测变频器输入电压不可调的技术问题。本发明变频器测试平台还克服了现有技术中故障变频器对电网的冲击。本发明变频器测试平台还克服了现有技术中对测试过程中的电能不回收的技术问题，或者发电机输出的电能通过有源逆变装置返回到电网但有源逆变装置成本高且输出谐波电流对电网造成严重污染的技术问题。
本发明的技术方案是：一种变频器测试平台，包括连接待测变频器输出端的负载电机、连接所述负载电机的发电机，所述负载电机带动所述发电机运转，还包括：连接电网用于对电网电压进行整流的整流单元，接收所述整流单元的直流输出电压并变换为所述待测变频器需要的输入电压的可控电源发生单元，用于将所述发电机输出的电能进行变换升压的直流升压单元，所述电网依次串联所述整流单元、所述可控电源发生单元、所述待测变频器、所述负载电机、所述发电机、所述直流升压单元，所述直流升压单元输出端与所述整流单元的输出端和所述可控电源发生单元输入端连接。
本发明的进一步技术方案是：所述整流单元包括无源功率因数校正电路或有源功率因数校正电路。
本发明的进一步技术方案是：所述直流升压单元包括无源功率因数校正电路或有源功率因数校正电路。
本发明的进一步技术方案是：所述可控电源发生单元为输出可以调节的程控电源。
本发明的进一步技术方案是：所述可控电源发生单元包括输出短路保护模块。
本发明的技术效果是：本发明采用可控电源发生单元对待测变频器供电，可以对待测变频器进行不同输入电压的测试。本发明采用直流升压单元将发电机转动产生的电能经过直流升压单元直流升压后与所述整流单元整流的直流电压并联供给所述可控电源发生单元，实现待测变频器输出能量的大部分回收，同时，由于回收的能量是内部循环，不向电网注入能量，本发明也不会对电网产生谐波电流干扰。本发明采用可控电源发生单元包括输出短路保护模块，可以有效隔离故障变频器对电网的冲击。
附图说明
图1为现有技术的一种结构示意图。
图2为现有技术的另一种结构示意图。
图3为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明技术方案进一步说明。
如图3所示，本发明的具体实施方式是：构建一种变频器测试平台，包括连接待测变频器6输出端的负载电机1、连接所述负载电机1的发电机2，所述负载电机1带动所述发电机2运转，还包括连接电网7用于对电网7电压进行整流的整流单元3，接收所述整流单元3直流输出电压并提供待测变频器6输入电压的可控电源发生单元4，用于将所述发电机2输出的电能进行变换升压的直流升压单元5，所述电网7依次串联所述整流单元3、所述可控电源发生单元4、所述待测变频器6、所述负载电机1、所述发电机2、所述直流升压单元5，所述直流升压单元5输出端与所述整流单元3的输出端和所述可控电源发生单元4输入端连接。
本发明的具体实施过程是：整流单元3将来自电网的交流电压转换为直流电压，可控电源发生单元4的输入端与所述整流单元3的输出端连接，可控电源发生单元4接收所述整流单元3输出的直流电压并将直流电压转换为待测变频器6需要的输入电压，待测变频器6输出端连接负载电机1并输出驱动负载电机1，负载电机1在待测变频器6驱动下转动带动发电机2运转，发电机2的输出端连接直流升压单元5，直流升压单元5将发电机2输出的电能经直流升压后与整流装置3输出的直流电压相并联，供给可控电源发生单元4。本发明中将直流升压单元5将发电机2输出的电能经直流升压后与整流装置3输出的直流电压相并联一同输出给可控电源发生单元4，构成了内部循环回路，实现了待测变频器6输出能量的回收。同时，本发明通过直流升压单元5将待测变频器6输出的能量回收，采用内部循环法，并不向电网注入能量，不会对是电网产生谐波电流干扰。
本发明通过直流升压单元5将待测变频器6输出的能量回收，特别对于大功率的待测变频器，节能效果更显著，具体节能效果举例如下：如果待测变频器6的额定输入功率为Pin，待测变频器6的效率为97％、负载电机1的效率为95％、发电机2的效率为95％、直流升压单元5的效率为97％，可控电源发生单元4的效率为97％。从待测变频器6的输入端来看，则回收的功率Phs＝Pin×97％×95％×95％×97％×97％＝81％Pin，损耗的19％能量经由整流单元3、可控电源发生单元4两级供给，若整流单元3的效率为98％，则在变频器额定运行条件下的测试中，电网7需要提供的功率P＝19％Pin÷97％÷98％＝20％Pin。
可见，本发明的一种变频器测试平台具有显著的节能效果。
本发明的优选实施方式是：所述整流单元3包括无源功率因数校正电路或者有源功率因数校正电路。通过无源功率因数校正电路或有源功率因数校正电路的使用，进一步降低测试变频器过程中从电网输入的视在功率。
本发明的优选实施方式是：所述直流升压单元5包括无源功率因数校正电路或有源功率因数校正电路。通过无源功率因数校正电路或有源功率因数校正电路的使用，进一步提高发电机输出能量的回收比例。
本发明的优选实施方式是：所述可控电源发生单元为程控电源。所述可控电源发生单元电压输出的范围为0-120％待测变频器的额定电压或直流电压。所述可控电源发生单元4包括用于隔离故障变频器的短路保护模块。通常情况下，如果待测变频器6输入端发生短路，将产生巨大的短路电流，对电网造成巨大冲击。本发明所述所述可控电源发生单元4包括用于隔离故障变频器的短路保护模块，可控电源发生单元4的短路保护模块在待测变频器6发生故障时，将自动保护并停止输出，不从电网输入能量，有效隔离待测变频器6与电网7，避免对电网7造成冲击。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种变频器测试平台，包括连接待测变频器输出端的负载电机、连接所述负载电机的发电机，所述负载电机带动所述发电机运转，其特征在于，还包括：连接电网用于对电网电压进行整流的整流单元，接收所述整流单元的直流输出电压并变换为所述待测变频器需要的输入电压的可控电源发生单元，用于将所述发电机输出的电能进行变换升压的直流升压单元，所述电网依次串联所述整流单元、所述可控电源发生单元、所述待测变频器、所述负载电机、所述发电机、所述直流升压单元，所述直流升压单元输出端与所述整流单元的输出端和所述可控电源发生单元输入端连接。
2.根据权利要求1所述变频器测试平台，其特征在于，所述整流单元包括无源功率因数校正电路或有源功率因数校正电路。
3.根据权利要求1所述变频器测试平台，其特征在于，所述直流升压单元包括无源功率因数校正电路或有源功率因数校正电路。
4.根据权利要求1所述变频器测试平台，其特征在于，所述可控电源发生单元为输出可以调节的程控电源。
5.根据权利要求1所述变频器测试平台，其特征在于，所述可控电源发生单元包括输出短路保护模块。
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