CN103063958A - 矿用隔爆兼本质安全型高压变频综合测试系统 - Google Patents

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Inventor
陈晓彦
邓克飞
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Abstract

一种矿用隔爆兼本质安全型高压变频综合测试系统，所述的测试系统包括供电单元、三路并联的变频电路、控制系统以及监测系统。本测试系统解决了大功率变频器的测试难题，为各矿用变频器厂家提供加载测试手段。本测试系统采用大功率的1140V/2000kW四象限变频器，回馈功率比率约为75%，大大节省了电能的利用。

Description

矿用隔爆兼本质安全型高压变频综合测试系统
技术领域
 本发明涉及一种变频器综合测试系统，能对2000KW以下的变频器能进行加载试验，被试的变频器电压等级包括1140V或3300V的矿用隔爆兼本质安全型高压变频综合测试系统。
背景技术
目前，上海防爆站在1140V电压等级最高测试加载功率在500KW，而在矿上需求更大功率的变频器。需要有更大功率的测试系统。而且大功率有往3300V电压等级的发展，因此要做能测试1140V或3300V的大功率综合测试加载系统。
发明内容
本发明的目的在于研发一种能够满足电压1140V或3300V、功率2000kW及以下变频器的供电、加载以及保护等电气性能综合性测试。
本发明的技术方案为：一种矿用隔爆兼本质安全型高压变频综合测试系统，所述的测试系统包括供电单元、三路并联的变频电路、控制系统以及监测系统；供电单元供电给三路并联的变频电路；一路变频电路包括串接的十二脉冲变压器、试验变频器和电机；二路变频电路包括串接的试验变频器和电机；三路变频电路包括串接的加载变频器和电机，三路变频电路的电机用于提供负载，电机之间通过联轴器连在一起；控制系统设置有两组，一组控制系统控制三路变频器的整流侧，一组控制系统控制变频器的逆变侧，控制系统包括控制板、并联单元以及接口单元，控制板控制并联单元，并联单元控制三个接口单元，三个接口单元控制整流侧或逆变侧；监测系统包括检测变频器和电机的温度传感器、位于联轴器两侧的转速转矩传感器、对变频器进行实时整体测温的热成像仪以及电能质量分析仪。
优选的是：所述的供电单元为10kV三相电能经供电变压器变为系统总进线电源三相1140V，其后分为3路三相1140V，供给三路并联的变频电路。
优选的是：所述的一路变频电路为3300V试验变频器和2000KW/3300V的拖动电机；二路变频电路为1140V试验变频器和500KW/1140V的拖动电机；三路变频电路为1140V加载变频器和2000KW/1140V的电机，2000KW/1140V的电机用于提供负载。
优选的是：所述的加载变频器和试验变频器设置有外循环水冷系统。
优选的是：所述的电机设置有内循环水冷系统。
优选的是：所述的接口单元采用光纤连接。
本发明的有益效果为：本测试系统解决了大功率变频器的测试难题，为各矿用变频器厂家提供加载测试手段。本测试系统采用大功率的1140V/2000KW四象限变频器，回馈功率比率约为75%，大大节省了电能的利用。
Figure 2012105843847100002DEST_PATH_IMAGE002
图1为本发明综合测试系统的原理图
图2为本发明四象限变频单机系统原理图
图3为控制系统原理框图
Figure 2012105843847100002DEST_PATH_IMAGE004
下面结合附图说明本发明的具体实施方式：
一种矿用隔爆兼本质安全型高压变频综合测试系统，所述的测试系统包括供电单元、三路并联的变频电路、控制系统以及监测系统；供电单元供电给三路并联的变频电路；一路变频电路包括串接的十二脉冲变压器、试验变频器和电机；二路变频电路包括串接的试验变频器和电机；三路变频电路包括串接的加载变频器和电机，三路变频电路的电机用于提供负载，电机之间通过联轴器连在一起；控制系统设置有两组，一组控制系统控制三路变频器的整流侧，一组控制系统控制变频器的逆变侧，控制系统包括控制板、并联单元以及接口单元，控制板控制并联单元，并联单元控制三个接口单元，三个接口单元控制整流侧或逆变侧；监测系统包括检测变频器和电机的温度传感器、位于联轴器两侧的转速转矩传感器、对变频器进行实时整体测温的热成像仪以及电能质量分析仪。
所述的供电单元为10kV三相电能经供电变压器变为系统总进线电源三相1140V，其后分为3路三相1140V，供给三路并联的变频电路。
所述的一路变频电路为3300V试验变频器和2000KW/3300V的拖动电机；二路变频电路为1140V试验变频器和500KW/1140V的拖动电机；三路变频电路为1140V加载变频器和2000KW/1140V的电机，2000KW/1140V的电机用于提供负载。
所述的加载变频器和试验变频器设置有外循环水冷系统。
所述的电机设置有内循环水冷系统。
所述的接口单元采用光纤连接。
本系统的核心设备就是2000KW/1140V的四象限变频器，由于单机2000KW的设备的电流达到了1200A，目前的器件无法满足。并且1200A大电流因寄生电感所产生的高尖峰电压会非常大，随时有烧坏核心器件的危险。因此考虑使用并联的技术。
一个四象限变频器单机系统如图2，本发明采用了三个变频单元并联，确保了功率等级足够。三个变频单元共用两个控制板，即一个控制板控制整流侧，一个控制逆变侧。在每个控制板后增加一个并联单元，用并联单元去控制这三个接口单元，每个接口单元再去控制逆变单元，见图3。为增加抗干扰性和灵活性，接口全部采用光纤连接。并联单元全部采用数字芯片实现，采用同步算法。这样可以保证接口板输出的PWM脉冲同步，并且可以实现均流。输出经电抗器后并联到加载电机。
500KW/1140V、2000KW/3300V的电机主要用于提供机械能，为被试系统提供动力；2000KW/1140V的电机用于变频器的负载加载，并做发电运行。三个电机选用变频调速三相异步电动机，由西安泰富西玛电机有限公司生产。
操作可以通过柜体或控制台。变频器柜体上有操作键盘。控制台屏幕显示该变频内部开关状态，交流电压，直流母线电压，输出电流，频率，转矩等数值。变频器柜体上还有指示灯指示，还安装有操作键盘，可以实现电机的启动、运行、加速、减速和停机以达到用户方要求的试验工况，还实现对变频器的进一步控制，实现在允许速度、功率范围内，依据给定速度指令恒速运行；在允许转矩、功率范围内，依据给定转矩指令恒转矩运行。变频器具备自检功能，上电后通过自检判断各单元状态正常与否；自检完成后自动在控制台屏上显示变频器内部状态，供操作参考状态确认；系统运行中定时进行自检，确保系统运行正常。变频器遇有故障，执行相应的警示和保护。控制台控制包括：控制台的微机与变频器控制单元通过“CAN”总线连接，保证试验过程可靠的数据传送，诸如变频器输入电压，母线电压，输出电流，关键地方温度，电机温度；微机外接双通道虚拟扭矩仪，实时检测减速器两侧的输入扭矩与输出扭矩值，并能及时反应上下限报警；当系统发生通讯中断等异常情况时能恰当处理,对重要信息在操作界面明显部位显示。
监测系统具有过程监控能力。可自动记录和保存故障信息。监控台由四台微机，不同形式总线的通信附件电缆组成，通过控制微机实现对所有运行参数的监视，并实时采集试验数据。微机通过CAN总线与变频器内的控制通信，通过CAN总线或485总线与数据采集模块通信，实时采集数据。上位机负责监控台、开关柜、变频器、辅助系统等的监测。
测试系统用于测试负载功率，电压，变频器总输出电压与电流，温度传感器测量变频与电机各部分温度，通过CAN或485总线给上位机。扭矩传感器测试减速器的输入扭矩与输出扭矩，通过双通道虚拟扭矩仪处理后把数据传给监控台。热成像仪能对试验中的变频器进行实时整体测温，以便知道变频器内部各部件的发热变化程度。电能质量分析仪能进行EMC测试，判断变频器对电网的污染程度。
软件系统安装于控制台微机，用于实时监控加载试验台的各种运行状态与数据。
以上所举实施例仅用为方便举例说明本发明，在本发明所述技术方案范畴，所属技术领域的技术人员所作各种简单变形与修饰，均应包含在以上申请专利范围中。

Claims (6)

1.一种矿用隔爆兼本质安全型高压变频综合测试系统，其特征在于：所述的测试系统包括供电单元、三路并联的变频电路、控制系统以及监测系统；供电单元供电给三路并联的变频电路；一路变频电路包括串接的十二脉冲变压器、试验变频器和电机；二路变频电路包括串接的试验变频器和电机；三路变频电路包括串接的加载变频器和电机，三路变频电路的电机用于提供负载，电机之间通过联轴器连在一起；控制系统设置有两组，一组控制系统控制三路变频器的整流侧，一组控制系统控制变频器的逆变侧，控制系统包括控制板、并联单元以及接口单元，控制板控制并联单元，并联单元控制三个接口单元，三个接口单元控制整流侧或逆变侧；监测系统包括检测变频器和电机的温度传感器、位于联轴器两侧的转速转矩传感器、对变频器进行实时整体测温的热成像仪以及电能质量分析仪。
2.如权利要求1所述的矿用隔爆兼本质安全型高压变频综合测试系统，其特征在于：所述的供电单元为10kV三相电能经供电变压器变为系统总进线电源三相1140V，其后分为3路三相1140V，供给三路并联的变频电路。
3.如权利要求1所述的矿用隔爆兼本质安全型高压变频综合测试系统，其特征在于：所述的一路变频电路为3300V试验变频器和2000KW/3300V的电机；二路变频电路为1140V试验变频器和500KW/1140V的电机；三路变频电路为1140V加载变频器和2000KW/1140V的电机，2000KW/1140V的电机用于提供负载。
4.如权利要求1-3任意一项所述的矿用隔爆兼本质安全型高压变频综合测试系统，其特征在于：所述的加载变频器和试验变频器设置有外循环水冷系统。
5.如权利要求1-3任意一项所述的矿用隔爆兼本质安全型高压变频综合测试系统，其特征在于：所述的电机设置有内循环水冷系统。
6.如权利要求1-3任意一项所述的矿用隔爆兼本质安全型高压变频综合测试系统，其特征在于：所述的接口单元采用光纤连接。
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