CN105790672A - 一种变频器试验系统 - Google Patents

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李波
行鹏
徐鸿
胡宇
尹传涛
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    • H02P27/08—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers

Abstract

本发明公开了一种变频器试验系统，包括被试变频器BP1以及由被试变频器BP1驱动作电动机运行的一台高压变频陪试电机，还包括与所述高压变频陪试电机同轴连接、由高压变频陪试电机拖动作发电机运行的一台中压变频陪试电机，所述的中压变频陪试电机上依次连接有陪试变频器以及陪试变压器陪试变频器驱动中压变频陪试电机并将被试变频器BP1输出的能量回馈至电网；本发明采用中压变频器拖动陪试电机的方式，实现试验机组背靠背有源回馈。

Description

一种变频器试验系统
技术领域
本发明属于电力拖动系统技术领域，具体涉及一种特别适用于能量回馈，被试变频器功率等级多样性的变频器试验系统。
背景技术
随着电气传动技术的发展及节能的需求，变频器在各类电气传动领域得到广泛的应用。变频器在进行设计开发或出厂试验过程中，需进行大量的试验，其中包含变频器空载试验、容量试验及匹配性负载连续运行试验等。
传统的容量试验采用阻感负载试验法，即通过变频器输出功率加载至阻感负载，通过能耗的方式进行变频器的容量试验，该方法由于将电能通过能耗的方式消耗掉，对电能造成极大的浪费，试验运行成本高。
随着变频器广泛的应用，其需求的形式也逐渐变化多样，在不同的场合需要不同功率等级的变频器。如此以来，对于大型的变频器试验平台，其被试对象的功率等级也呈现多样化，从数百kW到数千kW不等，功能等级跨度较大。若仅仅设计一套最大功率等级的试验系统，则对于中小功率等级变频器来说，陪试系统的无功分量比例增加，导致被试设备的功率因数降低，无法完成试验考核。
因此，现有试验系统无法满足多类型、多功率等级变频器试验的需求，同时也无法满足节能的需求。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种多台陪试变频器并联、驱动多相陪试电机电动运行或回馈运行的变频器试验系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种变频器试验系统，包括被试变频器BP1以及由被试变频器BP1驱动作电动机运行的一台高压变频陪试电机，还包括与所述高压变频陪试电机同轴连接、由高压变频陪试电机拖动作发电机运行的一台中压变频陪试电机，所述的中压变频陪试电机上依次连接有陪试变频器以及陪试变压器陪试变频器驱动中压变频陪试电机并将被试变频器BP1输出的能量回馈至电网。
所述的一种变频器试验系统，其高压变频陪试电机为三相异步电机M1，所述的中压变频陪试电机为九相异步电机M2，所述的陪试变频器包括相同的中压变频器U1、中压变频器U2和中压变频器U3，所述的陪试变压器包括相同的陪试变压器T1、陪试变压器T2、陪试变压器T3，所述的中压变频器U1、中压变频器U2和中压变频器U3分别连接九相异步电机M2的三个通道，采用协调控制技术并联运行共同驱动九相异步电机M2，将被试变频器BP1输出的能量回馈至电网。
所述的一种变频器试验系统，其高压变频陪试电机为三相异步电机M3，所述的中压变频陪试电机为三相异步电机M4，所述的陪试变频器为一台中压变频器U1，所述的陪试变压器为一台陪试变压器T1。
所述的一种变频器试验系统，其陪试变压器采用干式整流变压器，将高压供电电压变为中压电压，为陪试变频器供电。
所述的一种变频器试验系统，其陪试变频器采用中压四象限变频器，其主拓扑结构采用三电平结构，开关器件采用IGCT或IGBT，由滤波单元、PWM整流单元及逆变单元组成。
所述的一种变频器试验系统，其变频器采用矢量控制技术，将输出电流分解为励磁电流和转矩电流，以实现转矩电流的闭环控制，进而控制电机转矩。
本发明的有益效果是：
1）该试验系统为背靠背回馈型试验平台，试验损耗小，仅为试验回路中的陪试电机和变流器的损耗，试验费用经济；而且可以根据试验需要动态调节被试变频器的负载功率，考核其动态性能；
2）陪试变频器采用高频PWM整流技术，电网侧功率因数高、谐波小，对电网的污染很小；
3）陪试变频器可多台并联运行，也可单台独立运行，提高了试验系统的组合性和灵活性，降低了系统成本。当被试对象为大功率时，采用多台陪试变频器并联运行，提供试验所需的负载；当被试对象为中小功率时，采用其中一台陪试变频器独立运行，提供试验所需的负载。
附图说明
图1是本发明大功率试验系统原理图；
图2是本发明中小功率试验系统原理图；
图3是本发明陪试变频器主回路三电平拓扑图；
图4是本发明陪试变频器三电平高频PWM整流控制框图；
图5是本发明陪试变频器三电平逆变器矢量控制框图。
各附图标记为：BP1—被试变频器，M1—三相异步电机，M2—九相异步电机，M3—三相异步电机，M4—三相异步电机，U1—中压变频器，U2—中压变频器，U3—中压变频器，T1—陪试变压器，T2—陪试变压器，T3—陪试变压器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明公开了一种回馈型变频器试验系统，包括被试变频器BP1以及由被试变频器BP1驱动作电动机运行的一台高压变频陪试电机，还包括与所述高压变频陪试电机同轴连接、由其拖动作发电机运行的一台中压变频陪试电机，所述的中压变频陪试电机上依次连接有陪试变频器以及陪试变压器组成试验回路，陪试变频器驱动中压变频陪试电机并将被试变频器BP1输出的能量回馈至电网，本发明采用中压变频器拖动陪试电机的方式，实现试验机组背靠背有源回馈。
实施例1
参照图1所示，本方案适用于大功率等级变频器的性能试验，本发明回馈型试验系统由被试变频器BP1、作为高压变频陪试电机的三相异步电机M1、作为中压变频陪试电机的九相异步电机M2、作为陪试变频器的中压变频器U1、中压变频器U2、中压变频器U3以及相同的陪试变压器T1、陪试变压器T2、陪试变压器T3组成试验回路，三相异步电机M1采用高压变频异步电机，作为被被试变频器BP1的负载电机由其驱动，实现机械、电能之间的能量转换，九相异步电机M2采用高压变频异步电机，作为陪试变频器的负载电机，分为三个通道，每个通道由一台陪试变频器驱动，实现机械、电能之间的能量转换，三相异步电机M1由被试变频器BP1驱动作电动机运行，九相异步电机M2与三相异步电机M1同轴连接实现机械能的传递，由三相异步电机M1拖动作发电机运行，所述的中压变频器U1、中压变频器U2和中压变频器U3分别连接九相异步电机M2的三个通道，采用协调控制技术并联运行共同驱动九相异步电机M2，将被试变频器BP1输出的能量回馈至电网。
陪试变频器的并联支路数不局限于三路，陪试变频器可三台并联运行，也可单台独立运行，提高了试验系统的组合性和灵活性，降低了系统成本。
当被试对象为大功率时，采用多台陪试变频器并联运行，提供试验所需的负载；当被试对象为中小功率时，采用其中一台陪试变频器独立运行，提供试验所需的负载。
实施例2
参照图2所示，本方案适用于中小功率等级变频器的性能试验，本试验系统由被试变频器BP1、三相异步电机M3、三相异步电机M4、中压变频器U1以及陪试变压器T1组成试验回路，三相异步电机M3由被试变频器BP1驱动作电动机运行，三相异步电机M4与三相异步电机M3同轴连接实现机械能的传递，由其拖动作发电机运行，中压变频器U1作为陪试变频器驱动三相异步电机M4，将被试变频器输出的能量回馈至电网。
进一步，所述的陪试变压器采用干式整流变压器，将高压供电电压变为中压电压，为陪试变频器供电，同时增加该变压器短路阻抗，作为陪试变频器滤波电路组成部分。
陪试变频器主回路三电平拓扑图如图3所示。
该陪试变频器采用中压四象限变频器，其主拓扑结构采用三电平结构，开关器件采用IGCT或IGBT，由滤波单元、PWM整流单元及逆变单元组成，所述的变频器采用矢量控制技术，将输出电流分解为励磁电流和转矩电流，以实现转矩电流的闭环控制，进而控制电机转矩。
陪试变频器三电平高频PWM整流控制原理框图如图4所示。
检测电源两相线电压、三相电流，检测电压矢量旋转角度，采用电压外环、电流内环的双环控制结构，控制输入电流矢量旋转角跟踪电压矢量，从而达到控制功率因数的目的。
陪试变频器三电平逆变器矢量控制框图如图5所示。
采用经典的双闭环控制，外环为转速环、磁链环，内环为电流环，通过坐标变换将异步电机等效为直流电机，达到解耦控制的目的，通过闭环控制异步电机磁场稳定在额定点，达到充分利用电机铁心的目的，通过闭环控制电机转速，电机可实现高性能的调速功能，通过闭环控制电机电流，可防止电机在工况变化时出现电机过流。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，以及部分运用的实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种变频器试验系统，其特征在于：包括被试变频器BP1以及由被试变频器BP1驱动作电动机运行的一台高压变频陪试电机，还包括与所述高压变频陪试电机同轴连接、由高压变频陪试电机拖动作发电机运行的一台中压变频陪试电机，所述的中压变频陪试电机上依次连接有陪试变频器以及陪试变压器陪试变频器驱动中压变频陪试电机并将被试变频器BP1输出的能量回馈至电网。
2.根据权利要求1所述的一种变频器试验系统，其特征在于，所述的高压变频陪试电机为三相异步电机M1，所述的中压变频陪试电机为九相异步电机M2，所述的陪试变频器包括相同的中压变频器U1、中压变频器U2和中压变频器U3，所述的陪试变压器包括相同的陪试变压器T1、陪试变压器T2、陪试变压器T3，所述的中压变频器U1、中压变频器U2和中压变频器U3分别连接九相异步电机M2的三个通道，采用协调控制技术并联运行共同驱动九相异步电机M2，将被试变频器BP1输出的能量回馈至电网。
3.根据权利要求1所述的一种变频器试验系统，其特征在于，所述的高压变频陪试电机为三相异步电机M3，所述的中压变频陪试电机为三相异步电机M4，所述的陪试变频器为一台中压变频器U1，所述的陪试变压器为一台陪试变压器T1。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种变频器试验系统，其特征在于，所述的陪试变压器采用干式整流变压器，将高压供电电压变为中压电压，为陪试变频器供电。
5.根据权利要求1或2或3所述的一种变频器试验系统，其特征在于，所述的陪试变频器采用中压四象限变频器，其主拓扑结构采用三电平结构，开关器件采用IGCT或IGBT，由滤波单元、PWM整流单元及逆变单元组成。
6.根据权利要求5所述的一种变频器试验系统，其特征在于，所述的变频器采用矢量控制技术，将输出电流分解为励磁电流和转矩电流，以实现转矩电流的闭环控制，进而控制电机转矩。
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