CN104730387B - 变频功率单元的老化装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于电子技术领域，提供了一种变频功率单元的老化装置及方法，所述装置包括与电网连接的隔离变压器、两个相互连接的第一变频功率单元、第二变频功率单元和两个软起动单元第一软起动单元、第二软起动单元；其中，第一软起动单元分别连接所述隔离变压器的原边和第一变频功率单元，用于软起动第一变频功率单元；第二软起动单元分别连接所述隔离变压器的副边和第二变频功率单元，用于软起动第二变频功率单元；本发明提供的装置及方法可同时老化两个变频功率单元，同时解决了隔离变压器谐波含量大、发热和噪音污染严重的问题。
Description
技术领域
本发明属于电子技术领域，尤其涉及一种变频功率单元的老化装置及方法。
背景技术
大型共母线多传动变频器一般是由独立的变频功率单元组成的。这种独立的变频功率单元一般只包括整流或者逆变部分，单元内部有独立的控制模块，一般没有用于滤除开关频率纹波的滤波电感或者滤波器，可以实现PWM整流或者电机驱动。如图1、图2所示。变频功率单元可以独立的销售、组合为大型共母线多传动变频器系统。
因此，变频单元的全功率老化运行是变频功率单元出厂测试的重要环节。出于系统容量和节约能量损耗方面的考虑，目前比较常用的老化电路主要包括：
相关专利提到了采用电抗负载老化测试电路，通过控制变频功率单元母线电容和电抗类负载的无功功率流动实现能量的循环。如图3、图4、图5所示。
但是，此种老化模式系统内部主要是无功功率流动，对变频功率单元的母线电容不能提供等效于全功率老化的条件。而且，系统回路上存在零序通路，无法采用SVPWM进行控制，存在较大的局限性。
相关专利提到了采用隔离变压器和电抗器的负载老化测试电路，通过变压器实现系统回路的零序通路隔离，并可由变频器或者变频单元的逆变回路控制有功功率的输出，可实现SVPWM的全有功功率老化。如图6所示，但是，此类老化模式一次只能测试一个变频功率单元，其主要用于二极管不可控整流类型的变频器测试，且存在隔离变压器谐波含量大、发热和噪音污染严重以及不能实现软起动等问题。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种变频功率单元的老化装置及方法，旨在解决现有的变频功率单元的老化装置一次只能测试一个变频功率单元的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种变频功率单元的老化装置，所述装置包括与电网连接的隔离变压器、两个相互连接的第一变频功率单元、第二变频功率单元和两个软起动单元第一软起动单元、第二软起动单元；其中，
第一软起动单元分别连接所述隔离变压器的原边和第一变频功率单元，用于软起动第一变频功率单元；
第二软起动单元分别连接所述隔离变压器的副边和第二变频功率单元，用于软起动第二变频功率单元；
所述第一变频功率单元包括第一控制器、第一功率模块和第一母线电容；
所述第二变频功率单元包括第二控制器、第二功率模块和第二母线电容。
进一步地，所述第一软起动单元包括相互连接的第一开关控制子单元和第一滤波器，所述第一开关控制子单元受第一变频功率单元控制；所述第二软起动单元包括相互连接的第二开关控制子单元和第二滤波器，所述第二开关控制子单元受第二变频功率单元控制。
进一步地，所述第一开关控制子单元包括第一并网开关、第一软起开关和第一软起电阻，所述第一软起开关和第一软起电阻串联，所述第一并网开关与串联后的第一软起开关和第一软起电阻并联；所述第二开关控制子单元包括第二并网开关、第二软起开关和第二软起电阻，所述第二软起开关和第二软起电阻串联，所述第二并网开关和串联后的第二软起开关和第二软起电阻并联。
进一步地，所述隔离变压器的变比为1:1。
进一步地，所述第一滤波器和第二滤波器为LCL型滤波器或LC型滤波器。
本发明还提出一种变频功率单元的老化方法，所述方法包括：
所述第一变频功率单元控制所述第一软起动单元起动所述第一变频功率单元；以及所述第二变频功率单元控制所述第二软起动单元起动所述第二变频功率单元。
进一步地，所述第一变频功率单元控制所述第一软起动单元起动第一变频功率单元包括：
所述第一变频功率单元向所述第一软起动单元发出控制命令，闭合第一软起开关，断开第一并网开关，以便所述电网通过所述第一滤波器向所述第一母线电容和第二母线电容充电；
当所述第一母线电容和第二母线电容充电达预设的第一阀值时，所述第一变频功率单元再次向所述第一软起动单元发出控制命令，断开第一软起开关，闭合第一并网开关，完成所述第一变频功率单元的软起动。
进一步地，所述第二变频功率单元控制所述第二软起动单元起动第二变频功率单元包括：
所述第二变频功率单元向所述第二软起动单元发出控制命令，闭合第二软起开关，断开第二并网开关，以便所述电网通过所述第二滤波器向所述第一母线电容和第二母线电容充电；
当所述第一母线电容和第二母线电容充电达预设的第二阀值时，所述第二变频功率单元再次向所述第二软起动单元发出控制命令，断开第二软起开关，闭合第二并网开关，完成所述第二变频功率单元的软起动。
进一步地，当软起动完成，作为整流器的所述第一变频功率单元先进入调制模式，稳定母线电压；然后作为逆变器的所述第二变频功率单元再进入调制模式；或者，作为整流器的所述第二变频功率单元先进入调制模式，稳定母线电压；然后作为逆变器的所述第一变频功率单元再进入调制模式。
本发明实施例的老化装置和方法，通过设置第一软起动单元和第二软起动单元，轮流软起动两个变频功率单元，使一个变频功率单元处于整流状态，另一个变频功率单元处于逆变状态。因此可以同时以有功功率的方式测试两个变频功率单元，提高了测试效率。进一步地，解决了隔离变压器谐波含量大、发热和噪音污染严重的问题。
附图说明
图1是现有技术的变频功率单元的电路图；
图2是现有技术的变频功率单元的另一电路图；
图3是现有技术的变频功率单元的老化装置的电路图；
图4是现有技术的变频功率单元的老化装置的另一电路图；
图5是现有技术的变频功率单元的老化装置的又一电路图；
图6是现有技术的变频功率单元的老化装置的又一电路图；
图7是本发明实施例的变频功率单元的老化装置的电路图；
图8是本发明实施例的变频功率单元的老化装置的另一电路图；
图9是本发明实施例的变频功率单元的老化方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
本发明实施例一提出一种变频功率单元的老化装置。如图7和图8所示，本发明实施例一的老化装置包括与电网连接的隔离变压器10、两个相互连接的第一变频功率单元21、第二变频功率单元22和两个软起动单元第一软起动单元31、第二软起单元32；其中，第一软起动单元31分别连接隔离变压器10的原边和第一变频功率单元21，用于软起动第一变频功率单元21；第二软起动单元32分别连接隔离变压器10的副边和第二变频功率单元32，用于软起动第二变频功率单元32。
上述第一变频功率单元21包括第一控制器、第一功率模块和第一母线电容(图未示出)；第二变频功率单元22包括第二控制器、第二功率模块和第二母线电容(图未示出)。
其中，第一软起动单元31包括相互连接的第一开关控制子单元35和第一滤波器33，第一开关控制子单元35受第一变频功率单元21控制。第二软起动单元32包括相互连接的第二开关控制子单元36和第二滤波器34，第二开关控制子单元36受第二变频功率单元32控制。
上述第一开关控制子单元35包括第一并网开关351、第一软起开关352和第一软起电阻353，第一软起开关352和第一软起电阻353串联，第一并网开关351与串联后的第一软起开关352和第一软起电阻353并联。第二开关控制子单元36包括第二并网开关361、第二软起开关362和第二软起电阻363，第二软起开关362和第二软起电阻363串联，第二并网开关361和串联后的第二软起开关362和第二软起电阻363并联。
第一滤波器33和第二滤波器34为LCL型滤波器或LC型滤波器。
隔离变压器10的变比为1:1。本发明实施例一以第一变频功率单元21作为整流单元，第二变频功率单元22为逆变单元为例，详细说明本发明实施例一的老化装置的工作原理。
当电网供电正常，第一变频功率单元21和第二变频功率单元22锁相完成后。作为整流侧的第一变频功率单元21的控制器发出控制命令闭合第一软起开关352，电网电压开始通过第一滤波器33向第一母线电容和第二母线电容充电。第一母线电容和第二母线电容达到设定目标点后，第一变频功率单元21的控制器发出命令闭合第一并网开关351，同时断开第一软起开关352，整流侧的第一变频功率单元21软起完成。第一变频功率单元21的控制器开始整流运行，稳定母线电压。随后作为逆变侧的第二变频功率单元22的控制器发出控制命令闭合第二软起开关362，电网电压开始通过第二滤波器34向第一母线电容和第二母线电容充电。事实上由于整流侧的第一变频功率单元21已经完成软起或者开始调制运行，这个过程可能并没有能量流入第一变频功率单元21。第一母线电容、第二母线电容达到设定目标点后，第二变频功率单元22的控制器发出命令闭合第二并网开关361，同时断开第二软起开关362。逆变侧的第二变频功率单元22软起完成。第二变频功率单元22的控制器开始逆变运行，输出有功功率。
通常整流侧的第一变频功率单元21和逆变侧的第二变频功率单元22的软起可以不受顺序限制，甚至可以同时启动。但软起动后，整流侧的第一变频功率单元21必须先进入调制模式，稳定母线电压后，逆变侧的第二变频功率单元22才能进入调制模式。
本发明实施例一的老化装置，通过设置第一软起动单元和第二软起动单元，轮流软起动两个变频功率单元，因此可以同时测试两个变频功率单元，提高了测试效率。进一步地，解决了隔离变压器谐波含量大、发热和噪音污染严重的问题。
实施例二
本发明实施例二提出一种变频功率单元的老化方法，用于本发明实施例一的老化装置。本发明实施例二的方法包括步骤：
S1、第一变频功率单元控制第一软起动单元起动第一变频功率单元；
S2、第二变频功率单元控制第二软起动单元起动第二变频功率单元。
具体地，当电网供电正常，第一变频功率单元和第二变频功率单元锁相完成后。作为整流侧的第一变频功率单元的控制器发出控制命令闭合第一软起开关，电网电压开始通过第一滤波器向第一母线电容和第二母线电容充电。第一母线电容和第二母线电容达到设定目标点后，第一变频功率单元的控制器发出命令闭合第一并网开关，同时断开第一软起开关，整流侧的第一变频功率单元软起完成。第一变频功率单元的控制器开始整流运行，稳定母线电压。随后作为逆变侧的第二变频功率单元的控制器发出控制命令闭合第二软起开关，电网电压开始通过第二滤波器向第一母线电容和第二母线电容充电。事实上由于整流侧的第一变频功率单元已经完成软起或者开始调制运行，这个过程可能并没有能量流入第一变频功率单元。第一母线电容和第二母线电容达到设定目标点后，第二变频功率单元的控制器发出命令闭合第二并网开关，同时断开第二软起开关。逆变侧的第二变频功率单元22软起完成。第二变频功率单元的控制器开始逆变运行，输出有功功率。
通常步骤S1和S2不受顺序限制，可以先执行步骤S1，再执行步骤S2，也可以先执行步骤S2，再执行步骤S1，甚至可以同时进行。但软起动后，第一变频功率单元和第二变频功率单元进入调制模式的顺序，必须是作为整流器的变频单元先进入，然后作为逆变器的变频单元才能进入。
本发明实施例二的老化方法，通过设置第一软起动单元和第二软起动单元，轮流软起动两个变频功率单元，使一个变频功率单元处于整流状态，另一个变频功率单元处于逆变状态。因此可以同时以有功功率的方式测试两个变频功率单元，提高了测试效率。进一步地，解决了隔离变压器谐波含量大、发热和噪音污染严重的问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种变频功率单元的老化装置，其特征在于，所述装置包括与电网连接的隔离变压器、两个相互连接的第一变频功率单元、第二变频功率单元和两个软起动单元第一软起动单元、第二软起动单元；其中，
第一软起动单元分别连接所述隔离变压器的原边和第一变频功率单元，用于软起动第一变频功率单元；
第二软起动单元分别连接所述隔离变压器的副边和第二变频功率单元，用于软起动第二变频功率单元；
所述第一变频功率单元包括第一控制器、第一功率模块和第一母线电容；
所述第二变频功率单元包括第二控制器、第二功率模块和第二母线电容。
2.如权利要求1所述的变频功率单元的老化装置，其特征在于，所述第一软起动单元包括相互连接的第一开关控制子单元和第一滤波器，所述第一开关控制子单元受第一变频功率单元控制；所述第二软起动单元包括相互连接的第二开关控制子单元和第二滤波器，所述第二开关控制子单元受第二变频功率单元控制。
3.如权利要求2所述的变频功率单元的老化装置，其特征在于，所述第一开关控制子单元包括第一并网开关、第一软起开关和第一软起电阻，所述第一软起开关和第一软起电阻串联，所述第一并网开关与串联后的第一软起开关和第一软起电阻并联；所述第二开关控制子单元包括第二并网开关、第二软起开关和第二软起电阻，所述第二软起开关和第二软起电阻串联，所述第二并网开关和串联后的第二软起开关和第二软起电阻并联。
4.如权利要求2或3中任一项所述的变频功率单元的老化装置，其特征在于，所述隔离变压器的变比为1:1。
5.如权利要求2或3所述的变频功率单元的老化装置，其特征在于，所述第一滤波器和第二滤波器为LCL型滤波器或LC型滤波器。
6.一种变频功率单元的老化方法，用于如权利要求1至5任一项所述的装置，其特征在于，所述方法包括：
所述第一变频功率单元控制所述第一软起动单元起动所述第一变频功率单元；以及所述第二变频功率单元控制所述第二软起动单元起动所述第二变频功率单元。
7.一种变频功率单元的老化方法，用于如权利要求3至5任一项所述的装置，其特征在于，
所述第一变频功率单元控制所述第一软起动单元起动所述第一变频功率单元；以及所述第二变频功率单元控制所述第二软起动单元起动所述第二变频功率单元；
所述第一变频功率单元控制所述第一软起动单元起动第一变频功率单元包括：
所述第一变频功率单元向所述第一软起动单元发出控制命令，闭合第一软起开关，断开第一并网开关，以便所述电网通过所述第一滤波器向所述第一母线电容和第二母线电容充电；
当所述第一母线电容和第二母线电容充电达预设的第一阀值时，所述第一变频功率单元再次向所述第一软起动单元发出控制命令，断开第一软起开关，闭合第一并网开关，完成所述第一变频功率单元的软起动。
8.一种变频功率单元的老化方法，用于如权利要求3至5任一项所述的装置，其特征在于，
所述第一变频功率单元控制所述第一软起动单元起动所述第一变频功率单元；以及所述第二变频功率单元控制所述第二软起动单元起动所述第二变频功率单元；
所述第二变频功率单元控制所述第二软起动单元起动第二变频功率单元包括：
所述第二变频功率单元向所述第二软起动单元发出控制命令，闭合第二软起开关，断开第二并网开关，以便所述电网通过所述第二滤波器向所述第一母线电容和第二母线电容充电；
当所述第一母线电容和第二母线电容充电达预设的第二阀值时，所述第二变频功率单元再次向所述第二软起动单元发出控制命令，断开第二软起开关，闭合第二并网开关，完成所述第二变频功率单元的软起动。
9.如权利要求6至8任一项所述的老化方法，其特征在于，当软起动完成，作为整流器的所述第一变频功率单元先进入调制模式，稳定母线电压；然后作为逆变器的所述第二变频功率单元再进入调制模式；或者，作为整流器的所述第二变频功率单元先进入调制模式，稳定母线电压；然后作为逆变器的所述第一变频功率单元再进入调制模式。
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