CN109324289A - 用于测试交直流输出对象的高压负载箱 - Google Patents
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Abstract
本发明创造涉及一种用于测试交直流输出对象的高压负载箱，负载箱中具有三相电线，三相电线中的各条相电线分别经三条阻值相等的负载支路连接至同一节点，还有正母线HV+、负母线HV‑，其中正母线HV+经模式切换开关连接所述节点，负母线HV‑分别经三个短接开关连接所述各条相电线，如此，可通过控制短接开关与模式切换开关的导通/断开，使负载箱切换于交流负荷测试与直流负荷测试之间，实现一器多用。因为负载支路以星型接法的形式接入三相电线，形成星型负载结构，且各条负载支路的阻值相等，所以负载箱进行交流负荷测试时输入功率与其在进行直流负荷测试时基本一致，从而保障两种模式下的电阻发热量基本相同。
Description
技术领域
本发明创造涉及船用电机测试领域，尤其是一种用于测试交直流输出对象的高压负载箱。
背景技术
世界上大多数军用及民用船舶的主要推进系统是采用机械式推进系统，机械式推进系统的原理是高速旋转的原动机(柴油机、燃气轮机和蒸汽轮机等)通过齿轮减速机构将原动机输出的高速动力降速后驱动螺旋桨低速旋转，从而推进舰船运动。
全电舰船，就是舰船的动力系统以电传动装置为主体的舰船。全电舰船的原动机(柴油机、燃气轮机或核动力)发出的全部功率均用于带动发电机发电，这些电力再由舰船综合电力系统进行分配，或是给电动机组带动螺旋桨转动。
随着基础技术的发展，电力传动装置在体积、重量及效率方面完全超越机械传动装置，全电舰船越来越受欢迎。若要运行全电舰船，就要保障全电舰船上的用于供电的发电机正常发电。现有的保障方式一般是周期性地对全电舰船上的发电机进行负荷测试，若发现其带载能力下降则及时进行维修甚至更换，以此保障发电机可以正常发电。
目前，全电舰船上的发电机主流是船用大型AC6.3KV/DC4KV交直流推进电机，其既输出交流电又输出直流电，现有技术中，需要用两套负载箱(交流负载箱和直流负载箱)对其测试，造成测试成本高、操作复杂等问题。
发明内容
本发明创造的目的提供一种既可进行交流负荷测试又可进行直流负荷测试的高压负载箱，且该负载箱在进行AC6.3KV/DC4KV交直流推进电机负荷测试的过程中，交流负荷测试时的电阻发热量与其在直流负荷测试时的基本相同。
据此，申请人提供一种用于测试交直流输出对象的高压负载箱，包括对负载进行散热的散热模块，还包括三相电线，三相电线中的各条相电线分别经三条阻值相等的负载支路连接至同一节点，从而形成星型负载结构；还包括正母线HV+和模式切换开关，正母线HV+经模式切换开关连接所述节点；还包括负母线HV-和至少三个短接开关，负母线HV-分别经短接开关中的三者连接所述各条相电线。
其中，每条相电线的电能输入端处具有串联有交流通断开关。
其中，包括控制器，所述模式切换开关、短接开关、交流通断开关均是与控制器相连的电控开关，从而受控于控制器。
其中，每条负载支路中串联有保护开关。
其中，每条负载支路中串联有熔断器。
其中，星型负载结构及其相应的模式切换开关具有多组，各组星型负载结构的阻值各不相同，从而对应不同阻值档位。
其中，还包括用于采集所述相电线、正母线HV+和/或负母线HV-上电流的电流采集模块，电流采集模块与控制器相连。
其中，所述电流采集模块具体是霍尔互感器。
其中，所述交直流输出对象具体是船用交直流推进电机。
有益效果：
本负载箱具有三相电线，三相电线中的各条相电线分别经三条阻值相等的负载支路连接至同一节点，还有正母线HV+、负母线HV-，其中正母线HV+经模式切换开关连接所述节点，负母线HV-分别经三个短接开关连接所述各条相电线，如此，可通过控制短接开关与模式切换开关的导通/断开，使负载箱切换于交流负荷测试与直流负荷测试之间，实现一器多用。
因为负载支路以星型接法的形式接入三相电线，形成星型负载结构，且各条负载支路的阻值相等，所以负载箱在进行AC6.3KV/DC4KV交直流推进电机负荷测试的过程中，交流负荷测试时输入功率与其在进行直流负荷测试时基本一致，从而保障两种模式下的电阻发热量基本相同，如此，负载箱的散热模块就无需区分对待交流负荷测试和直流负荷测试，其结构、运行程序、运行过程就能沿用传统，而无需去专门设置，从而节约了负载箱的设计成本和制造成本，企业也可将以前的负载箱上的散热模块拆下直接装在本负载箱中，实现旧物利用，节约资源。
附图说明
利用附图对本发明创造作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明创造的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1为本发明创造的负载箱的电路示意图。
具体实施方式
见图1，本实施例的负载箱用于对船用大型AC6KV/DC4KV交直流推进电机进行负荷测试，其具有交流输入端，该交流输入端连接有三相电线(A相线、B相线、C相线)，A相线、B相线、C相线的交流输入处分别串联有继电器QF1、QF2、QF3，继电器QF1、QF2、QF3作为交流通断开关来控制交流电的流入。
A相线、B相线、C相线各具有多条负载支路，其中每三条负载支路构成一个星型负载结构。具体地，在星型负载结构Y1中，三条负载支路分别是由三个阻值相等的大功率电阻R11、R12、R13构成，A相线、B相线、C相线分别经电阻R11、R12、R13连接至同一节点S1；在星型负载结构Y2中，三条负载支路分别是由三个阻值相等的大功率电阻R21、R22、R23构成，A相线、B相线、C相线分别经这三个电阻连接至同一节点S2；……。
上段中，各星型负载结构的电阻阻值各不相同(即R11≠R21……)，从而对应不同阻值档位。由于船用大型AC6.3KV/DC4KV交直流推进电机的交流输出电压固定是6.3KV，直流输出电压固定是4KV，当负载箱切换至不同阻值的星型负载结构时，根据P＝U2/R可知，负载箱的输入功率将产生变化，从而使电机输出不同功率。
进一步地，在各条负载支路上分别串联继电器KMA11、KMA12、KMA13、KMA21、KMA22、KMA23……，这些继电器在此处作为保护开关，在负载箱工作异常时，可控制相应继电器断开，从而将相应负载支路卸载，保护该负载支路上的电阻。优选地，各条负载支路还分别串联保险丝FU11、FU12、FU13、FU21、FU22、FU23……，在交流浪涌时，被加载的负载支路上的保险丝会自动熔断，从而保护相应负载支路。
负载箱中具有直流输入端，直流输入端连接有正母线HV+和负母线HV-，其中正母线HV+分别经继电器KMD1、KMD2……连接各个星型负载结构的节点S1、S2……，继电器KMD1、KMD2……在此处作为模式切换开关使用，其导通代表负载箱要工作于直流负荷测试模式，其断开代表负载箱要工作于交流负荷测试模式。负母线HV-分别经继电器QS1、QS2、QS3连接A相线、B相线、C相线，继电器QS1、QS2、QS3在此处作为短接开关使用，其导通则将A相线、B相线、C相线与负母线HV-短接。其中，通过程序设置，使继电器QS1、QS2、QS3与继电器QF1、QF2、QF3实现互锁，即继电器QS1、QS2、QS3导通则继电器QF1、QF2、QF3断开，反之亦然。
负载箱中设有控制器(图中未示出)，控制器分别电连接各个继电器，从而对每个继电器进行电控制，避免手动。进一步地，用霍尔互感器J1套在A相线(亦可为其他相线)上，用霍尔互感器J2套在负母线HV-(亦可为正母线HV+)上，霍尔互感器J1、J2分别连接控制器。
进一步地，负载箱中还设有常规的散热风机(即散热模块)，来对上述大功率电阻进行吹风散热。其中散热风机的结构和原理参见专利ZL201620496552.0，此处不作赘述。
使用时，将电机的交流输出端连接负载箱的交流输入端，将电机的直流输出端连接负载箱的直流输入端。
若电机输出的是交流电，则负载箱的A相线得电，霍尔互感器J1采集A相线上的交流数据给控制器，控制器收到霍尔互感器J1发来的交流数据则导通继电器QF1、QF2、QF3，断开继电器QS1、QS2、QS3以及所有用于模式切换的继电器KMD1、KMD2……，使负载箱运行在交流负荷测试模式。然后控制器根据操作者的输入指令，控制相应负载支路上的继电器导通，从而为三相电线加载相应星型负载结构，进而实现对电机进行交流负荷测试。例如导通继电器KMA11、KMA12、KMA13，则加载星型负载结构Y1；导通继电器KMA21、KMA22、KMA23，则加载星型负载结构Y23……加载后，控制器根据所加载的星型负载结构来换算出A相线的理论电流(此处的算法为现有技术，不作赘述)，再将该理论电流与霍尔互感器J1所采集回来的实际电流进行对比，看这两个值是否相差不大。若是则认为所加载的星型负载结构工作正常；否则认为该星型负载结构工作异常，如此则断开相应负载支路上的继电器，将所加载的星型负载结构卸载。
若电机输出的是直流电，则负载箱的负母线HV-得电，霍尔互感器J2采集负母线HV-上的直流数据给控制器，控制器收到霍尔互感器J2发来的直流数据则断开继电器QF1、QF2、QF3，导通继电器QS1、QS2、QS3，使负载箱运行在直流负荷测试模式。然后控制器根据操作者的输入指令，控制相应负载支路上继电器(即继电器KMA11、KMA12、KMA13、KMA21、KMA22、KMA23……)和相应的模式切换开关(即继电器KMD1、KMD2……)导通，从而加载相应星型负载结构(此时星型负载结构中的三个电阻变成并联关系)，对电机进行直流负荷测试。例如，导通继电器KMA11、KMA12、KMA13和模式切换开关KMD1，则加载星型负载结构Y1；导通继电器KMA21、KMA22、KMA23和模式切换开关KMD2，则加载星型负载结构Y2……同样，在加载后控制器换算出负母线HV-的理论电流，再将理论电流与实际电流进行对比，从而判断所加载的星型负载结构是否工作正常。
综上可见，本实施例的负载箱通过控制各继电器的导通/断开，既实现了对电机的交流负荷测试，又实现了对电机的直流负荷测试。
需要说明的是，本负载箱通过将电阻以星型接法的形式接入三相电线，形成星型负载结构，并使星型负载结构中的各电阻阻值相等，如此设置可保证负载箱的交流负荷测试模式输入功率与直流负荷测试模式输入功率基本一致，从而保障两种模式下的电阻发热量基本相同，这样负载箱的散热风机就无需区分对待交流负荷测试模式和直流负荷测试模式了，故其结构、运行程序、运行过程就能沿用传统，而无需去专门设置，从而节约了负载箱的设计成本和制造成本，企业也可将以前的负载箱上的散热风机及其控制器拆下直接装在本负载箱中，实现旧物利用，节约资源。为方便理解，此处举例进行说明，已知船用交直流推进电机的交流输出电压为6.3KV，直流输出电压为4KV：
——假设加载的是星型负载结构Y1，且星型负载结构Y1中的电阻R11＝R12＝R13＝60Ω，则此情况下负载箱的交流负荷测试模式输入功率PAC＝1.732*U线*I线≈0.66MW；其直流负荷测试模式下电阻R11、R12、R13并联，并联后的总组值是20.00Ω，则负载箱的直流负荷测试模式输入功率PDC＝U2/R≈0.80MW。PAC与PDC相差0.14MW，该差值对于KV级电机而言并不算大，故两种模式下的电阻发热量基本相同。
——假设加载的是星型负载结构Y1，且星型负载结构Y1中的电阻R11＝R12＝R13＝70Ω，则此情况下负载箱的交流负荷测试模式输入功率PAC＝1.732*U线*I线≈0.56MW；其直流负荷测试模式下电阻R11、R12、R13并联，并联后的总组值是23.33Ω，则负载箱的直流负荷测试模式输入功率PDC＝U2/R≈0.68MW。PAC与PDC相差0.12MW，该差值对于KV级电机而言并不算大，故两种模式下的电阻发热量基本相同。
——假设加载的是星型负载结构Y2，且星型负载结构Y2中的电阻R11＝R12＝R13＝80Ω，则此情况下负载箱的交流负荷测试模式输入功率PAC＝1.732*U线*I线≈0.49MW；其直流负荷测试模式下电阻R11、R12、R13并联，并联后的总组值是26.66Ω，则负载箱的直流负荷测试模式输入功率PDC＝U2/R≈0.60MW。PAC与PDC相差0.11MW，该差值对于KV级电机而言并不算大，故两种模式下的电阻发热量基本相同。
——假设加载的是星型负载结构Y2，且星型负载结构Y2中的电阻R11＝R12＝R13＝90Ω，则此情况下负载箱的交流负荷测试模式输入功率PAC＝1.732*U线*I线≈0.44MW；其直流负荷测试模式下电阻R11、R12、R13并联，并联后的总组值是30.00Ω，则负载箱的直流负荷测试模式输入功率PDC＝U2/R≈0.53MW。PAC与PDC相差0.09MW，该差值对于KV级电机而言并不算大，故两种模式下的电阻发热量基本相同。
……
综上可见，星型负载结构中的电阻越大，则PAC与PDC相差越小，交流负荷测试模式输入功率与直流负荷测试模式输入功率越趋于一致。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明创造的技术方案，而非对本发明创造保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明创造作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明创造的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明创造技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.用于测试交直流输出对象的高压负载箱，所述交直流输出对象具体是船用AC6.3KV/DC4KV交直流推进电机，其特征是：
还包括三相电线，三条相电线分别经三条阻值相等的负载支路连接至同一节点，从而形成星型负载结构；
还包括模式切换开关、两条直流母线和三个短接开关，其中一条直流母线经模式切换开关连接所述节点，另一条直流母线分别经上述三个短接开关中连接所述三条相电线。
2.根据权利要求1所述的用于测试交直流输出对象的高压负载箱，其特征是，包括控制器，所述模式切换开关、短接开关均是与控制器相连的电控开关，从而受控于控制器。
3.根据权利要求2所述的用于测试交直流输出对象的高压负载箱，其特征是，每条相电线的电能输入端处串联有与控制器相连的交流通断开关。
4.根据权利要求3所述的用于测试交直流输出对象的高压负载箱，其特征是，交流通断开关和短接开关是联动的开关，交流通断开关导通则带动短接开关断开从而实现互锁。
5.根据权利要求1所述的用于测试交直流输出对象的高压负载箱，其特征是，每条负载支路中串联有保护开关。
6.根据权利要求1所述的用于测试交直流输出对象的高压负载箱，其特征是，把星型负载结构经节点连接模式切换开关的结构称为直流负载组，所述直流负载组有多组，各组直流负载组的阻值各不相同，从而对应不同阻值档位。
7.根据权利要求2所述的用于测试交直流输出对象的高压负载箱，其特征是，还包括用于采集所述相电线、直流母线上电流的电流采集模块，电流采集模块与控制器相连。
8.根据权利要求7所述的用于测试交直流输出对象的高压负载箱，其特征是：电流采集模块成功采样相电线则触发控制器断开所述模式切换开关和短接开关；且/或电流采集模块成功采样直流母线则触发控制器导通所述模式切换开关和短接开关。
9.根据权利要求7或8所述的用于测试交直流输出对象的高压负载箱，其特征是，所述电流采集模块具体是霍尔互感器。
10.根据权利要求1所述的用于测试交直流输出对象的高压负载箱，其特征是，还包括对负载进行散热的散热模块。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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