CN1779471A - 变频器老化测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种变频器老化测试装置，电源输入补充老化系统工作时损耗的能量，H1、H2、H5、C1、C2、C5及隔离变压器的作用为对待老化变频器的输出进行滤波及隔离，转换为合适幅度的三相正弦波电压输送给SPWM整流器控制单元；该单元把三相逆变桥的三相交流电整流为P’－N’总线上的直流电，回馈到待老化变频器的P－N直流总线上，供待老化变频器再使用；可以将85％以上的电能回馈到系统再使用，节约了大量能源；使用本发明后，耗能极少，对环境温度影响很小，减少了对电网的污染；对电源无要求，可以是单相，三相或直流供电，可以老化单相、三相或直流供电的不同功率等级的变频器，降低了老化设备的投资，使用方便简单。

Description

变频器老化测试装置

技术领域

本发明涉及一种测试变频器性能的装置，尤其涉及一种测试变频器老化性能的装置。

背景技术

变频器生产厂家在变频器出厂前，需对变频器的各个性能加以测试。

老化测试就是模拟实际负载的电性特点满负荷运行，以测试变频器的性能，达到老化变频器，提高产品质量的目的。

在变频器老化测试中，需耗费大量的电能源；常规老化是将老化后的能量以热能的形式释放到周围环境中，使环境热污染严重；由于变频器是用二极管整流的，功率较大时，使电网的电流谐波增大，会影响附近电气设备的安全运行。

如何既达到老化测试的目的，又达到节能是摆在科技技术人员面前需要解决的一个技术问题。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供了一种变频器老化测试装置，旨在解决上述问题。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明包括：一个待老化变频器，一个电源，用于给待老化变频器供电；还包括：所述待老化变频器通过第一电感器、第二电感器、第五电感器与隔离变压器分别相连；所述隔离变压器的A相通过第三电感器与正弦波脉宽调制(SPWM)整流器控制单元的第一输入端连接，B相通过第四电感器与正弦波脉宽调制整流器控制单元的第二输入端连接，C相通过第六电感器与正弦波脉宽调制整流器控制单元的第三输入端连接；在所述的A相和第三电感器与B相和第四电感器之间还并联一个第一电容器，在所述的B相和第四电感器与C相和第六电感器之间还依次并联一个第五电容器，在A相和第三电感器与C相和第六电感器之间并联一个第二电容器，并将A相、B相、C相的电压的幅值和相位分别输入到正弦波脉宽调制整流器控制单元的第七、第八、第九输入端；在所述的第三电感器和正弦波脉宽调制整流器控制单元之间还包括一个第一交流采样单元，并将A相的电流的幅值和相位输入到正弦波脉宽调制整流器控制单元的第四输入端，在所述的第六电感器和正弦波脉宽调制整流器控制单元之间还包括一个第二交流采样单元，并将C相的的电流幅值和相位输入到正弦波脉宽调制整流器控制单元的第六输入端，B相的的电流幅值和相位由A、C相合成产生，输入到正弦波脉宽调制整流器控制单元的第五输入端；所述的正弦波脉宽调制整流器控制单元第十输入端还与可调节的模拟电流或电压设定值连接；所述的正弦波脉宽调制整流器控制单元输出端与三相逆变桥的的控制端G1、G2、G3、G4、G5、G6连接；所述的三相逆变桥的正极与直流电压检测及保护单元的第一输入端连接，并通过电容与第二输入端连接；负极与直流电流检测及保护单元的第一输入端连接，并通过电阻与第二输入端连接；所述的直流电压检测及保护单元和直流电流检测及保护单元的输出端与正弦波脉宽调制整流器控制单元连接；还包括一个模组回馈端短路、断路、反接保护单元，所述模组回馈端短路、断路、反接保护单元输入端与待老化变频器的第一端连接，输出端与直流电压检测及保护单元和直流电流检测及保护单元的第二输出端与待老化变频器的另一端相连接；在所述模组回馈端短路、断路、反接保护单元的第一输入端和三相逆变桥的正极之间还依次包括一个可控开关和一个正极与三相逆变桥的正极相连的二极管；可控开关K的控制端与模组回馈端短路、断路、反接保护单元的输出端相连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：代替待老化变频器的负载运行时，与接电机负载的电性能是相同的，具有相同的正弦波电流，电压波形及大小的关系，对不同系列的变频器老化简单方便，实用有效；可以将85％以上的电能回馈到系统再使用，节约了大量能源；使用本发明后，耗能极少，对环境温度影响很小，减少了对电网的污染；对电源无要求，可以是单相，三相或直流供电，可以老化单相、三相或直流供电的不同功率等级的变频器，降低了老化设备的投资，使用方便简单。

附图说明

图1是本发明的模块结构图；

图2是图1中正弦波脉宽调制整流器控制单元的模块结构图；

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

由图1可见：一个待老化变频器1，一个电源2，用于给待老化变频器1供电；还包括：所述待老化变频器1通过第一电感器H1、第二电感器H2、第五电感器H5与隔离变压器3分别相连；所述隔离变压器3的A相通过第三电感器H3与正弦波脉宽调制(SPWM)整流器控制单元4的第一输入端连接，B相通过第四电感器H4与正弦波脉宽调制整流器控制单元4的第二输入端连接，C相通过第六电感器H6与正弦波脉宽调制整流器控制单元4的第三输入端连接；在所述的A相和第三电感器H3与B相和第四电感器H4之间还并联一个第一电容器C1，在所述的B相和第四电感器H4与C相和第六电感器H6之间并联一个第五电容器C5，在A相和第三电感器H3与C相和第六电感器H6之间并联一个第二电容器C2，并将A相、B相、C相的电压的幅值和相位分别输入到正弦波脉宽调制整流器控制单元4的第七、第八、第九输入端；在所述的第三电感器H3和正弦波脉宽调制整流器控制单元4之间还包括一个第一交流采样单元T1，并将A相的电流的幅值和相位输入到正弦波脉宽调制整流器控制单元4的第四输入端，在所述的第六电感器H6和正弦波脉宽调制整流器控制单元4之间还包括一个第二交流采样单元T2，并将C相的的电流幅值和相位输入到正弦波脉宽调制整流器控制单元4的第六输入端，B相的的电流幅值和相位由A、C相合成产生，输入到正弦波脉宽调制整流器控制单元4的第五输入端；所述的正弦波脉宽调制整流器控制单元4第十输入端还与可调节的模拟电流或电压设定值连接；所述的正弦波脉宽调制整流器控制单元4输出端与三相逆变桥5的控制端G1、G2、G3、G4、G5、G6连接；所述的三相逆变桥5的正极与直流电压检测及保护单元6的第一输入端连接，并通过电容E1与第二输入端连接；负极与直流电流检测及保护单元7的第一输入端连接，并通过电阻R1与第二输入端连接；所述的直流电压检测及保护单元6和直流电流检测及保护单元7的输出端与正弦波脉宽调制整流器控制单元4连接；还包括一个模组回馈端短路、断路、反接保护单元8，所述模组回馈端短路、断路、反接保护单元8输入端与待老化变频器1的第一端连接，输出端与直流电压检测及保护单元6和直流电流检测及保护单元7的第二输出端与待老化变频器1的另一端相连接；在所述模组回馈端短路、断路、反接保护单元8的输入端和三相逆变桥5的正极之间还依次包括一个可控开关K和一个正极与三相逆变桥5的正极相连的二极管D1；可控开关K的控制端与模组回馈端短路、断路、反接保护单元8的输出端相连接。

所述的正弦波脉宽调制整流器控制单元4第十一输出端还可以与故障显示连接；

电源输入补充老化系统工作时损耗的能量，H1、H2、H5、C1、C2、C5及隔离变压器的作用为对待老化变频器的输出进行滤波及隔离，转换为合适幅度的三相正弦波电压输送给SPWM整流器控制单元。从隔离变压器输出端采样三相交流电压的幅值及相位，由T1、T2采样A、C相交流电流的幅值及相位，B相交流电流的幅值及相位有A、C相合成产生。直流电压检测及保护单元是对SPWM整流器输出的直流电压进行检测，产生过压保护。直流电流检测及保护单元是对SPWM整流器输出的直流电流进行检测，产生过流及IGBT(绝缘栅场效应晶体管)直通保护。本发明具有极完整的交直流电压、电流调节和保护功能，以及故障显示能力。D1作用是将SPWM整流器输出的直流电压(即：P’-N’总线上的电压)与待老化变频器P-N总线的直流电压隔离，确保只能使SPWM整流器输出的直流回馈到待老化变频器P-N总线上，防止电流倒灌。电流或电压给定值是根据待老化变频器的容量调节老化电流大小。当模组运行发生故障时，不仅保护电路快速关机保护模组，还有故障灯显示，提示工作人员检查维护。由于采用了SPWM整流器，能量可以双向传输，保证了变频器的输出电压、输出电流为正弦波波形，并且具有相同的相位关系，功率因素接近为1。

由图2可见：所述的正弦波脉宽调制整流器控制单元4包括由隔离变压器3输出的A、B、C相三个等同的线路以及输出分别为G1，G2组、G3，G4组、G5，G6组；其中：由隔离变压器3输出的A相包括：第七输入端和第十输入端分别与第一乘法器41连接；所述第一乘法器41输出端与第一运放器42的一端连接，第一运放器42的另一输入端与A相交流电流幅值和相位的采样信号连接；所述第一运放器42的输出端分别与第一比较器43的正极连接、第二比较器44的负极连接；所述第一比较器43的负极、第二比较器44的正极分别与三角波发生器49的输出端连接；所述第一比较器43和第二比较器44的输出端分别与第一死区发生器50和第二死区发生器51连接；所述第一死区发生器50和第二死区发生器51的另一输入端还与直流电压检测及保护单元6和直流电流检测及保护单元7的输出端，以及正弦波脉宽调制整流器控制单元4的第四、第五、第六端的交流电流采样过流信号连接；所述第一死区发生器50和第二死区发生器51输出端分别与A相IGBT隔离及驱动单元56连接，以产生G1、G2控制信号与三相逆变桥5连接；

SPWM整流器控制单元是本发明的核心单元，其原理见图2所示：A、B、C三相的硬件结构相同，现在以A相为例加以说明，乘法器有两个输入端，一端为A相交流电压相位及幅度的采样信号，另一端为本发明输出电流(或电压)设定值，设定值为可调节的模拟电压信号。乘法器的输出信号和A相交流电流相位及幅度信号送到运放合成，由运放输出正弦波基波信号。正弦波基波信号和载波信号分别送到比较器的两个输入端，在比较器输出端产生SPWM控制信号。SPWM控制信号再送到死区发生器，产生一个合适的死区，以防止IGBT的上下桥臂开关时瞬时直通。死区发生器的另一个输入端接过压、过流及IGBT直通的采样信号，当发生过压、过流及IGBT直通时，死区发生器将关闭输出信号。死区发生器输出的带有死区的SPWM信号经过隔离、缓冲后形成驱动IGBT上下桥臂的G1、G2控制信号。有A、B、C三路相同的电路以相差120度相位角同步运行，则产生驱动三相逆变桥的6路驱动信号G1至G6(见图1所示)，从而把三相逆变桥U、V、W端的三相交流电整流为P’-N’总线上的直流电，回馈到待老化变频器的P-N直流总线上，供待老化变频器再使用。

本发明的设计有过电压、过电流及IGBT直通保护功能。在本发明的能量回馈端设计有短路，断路，和反接保护，使本发明运行极为可靠，可以每天24小时满负荷连续运行。

Claims (3)

1.一种变频器老化测试装置，包括：一个待老化变频器(1)，一个电源(2)，用于给待老化变频器(1)供电；其特征在于：还包括：所述待老化变频器(1)通过第一电感器(H1)、第二电感器(H2)、第五电感器(H5)与隔离变压器(3)分别相连；所述隔离变压器(3)的A相通过第三电感器(H3)与正弦波脉宽调制整流器控制单元(4)的第一输入端连接，B相通过第四电感器(H4)与正弦波脉宽调制整流器控制单元(4)的第二输入端连接，C相通过第六电感器(H6)与正弦波脉宽调制整流器控制单元(4)的第三输入端连接；在所述的A相和第三电感器(H3)与B相和第四电感器(H4)之间还并联一个第一电容器(C1)，在所述的B相和第四电感器(H4)与C相和第六电感器(H6)之间并联一个第五电容器(C5)，在A相和第三电感器(H3)与C相和第六电感器(H6)之间并联一个第二电容器(C2)，并将A相、B相、C相的电压的幅值和相位分别输入到正弦波脉宽调制整流器控制单元(4)的第七、第八、第九输入端；在所述的第三电感器(H3)和正弦波脉宽调制整流器控制单元(4)之间还包括一个第一交流采样单元(T1)，并将A相的电流的幅值和相位输入到正弦波脉宽调制整流器控制单元(4)的第四输入端，在所述的第六电感器(H6)和正弦波脉宽调制整流器控制单元(4)之间还包括一个第二交流采样单元(T2)，并将C相的的电流幅值和相位输入到正弦波脉宽调制整流器控制单元(4)的第六输入端，B相的的电流幅值和相位由A、C相合成产生，输入到正弦波脉宽调制整流器控制单元(4)的第五输入端；所述的正弦波脉宽调制整流器控制单元(4)第十输入端还与可调节的模拟电流或电压设定值连接；所述的正弦波脉宽调制整流器控制单元(4)输出端与三相逆变桥(5)的控制端G1、G2、G3、G4、G5、G6连接；所述的三相逆变桥(5)的正极与直流电压检测及保护单元(6)的第一输入端连接，并通过电容(E1)与第二输入端连接；负极与直流电流检测及保护单元(7)的第一输入端连接，并通过电阻(R1)与第二输入端连接；所述的直流电压检测及保护单元(6)和直流电流检测及保护单元(7)的输出端与正弦波脉宽调制整流器控制单元(4)连接；还包括一个模组回馈端短路、断路、反接保护单元(8)，所述模组回馈端短路、断路、反接保护单元(8)输入端与待老化变频器(1)的第一端连接，输出端与直流电压检测及保护单元(6)和直流电流检测及保护单元(7)的第二输出端与待老化变频器(1)的另一端相连接；在所述模组回馈端短路、断路、反接保护单元(8)的输入端和三相逆变桥(5)的正极之间还依次包括一个可控开关(K)和一个正极与三相逆变桥(5)的正极相连的二极管(D1)；可控开关(K)的控制端与模组回馈端短路、断路、反接保护单元(8)的输出端相连接。

2.根据权利要求1所述的变频器老化测试装置，其特征在于：所述的正弦波脉宽调制整流器控制单元(4)第十一输出端还可以与故障显示连接。

3.根据权利要求1或2所述的变频器老化测试装置，其特征在于：所述的正弦波脉宽调制整流器控制单元(4)包括由隔离变压器(3)输出的A、B、C相三个等同的线路以及输出分别为G1，G2组、G3，G4组、G5，G6组；其中：由隔离变压器(3)输出的A相包括：第七输入端和第十输入端分别与第一乘法器(41)连接；所述第一乘法器(41)输出端与第一运放器(42)的一端连接，第一运放器(42)的另一输入端与A相交流电流幅值和相位的采样信号连接；所述第一运放器(42)的输出端分别与第一比较器(43)的正极连接、第二比较器(44)的负极连接；所述第一比较器(43)的负极、第二比较器(44)的正极分别与三角波发生器(49)的输出端连接；所述第一比较器(43)和第二比较器(44)的输出端分别与第一死区发生器(50)和第二死区发生器(51)连接；所述第一死区发生器(50)和第二死区发生器(51)的另一输入端还与直流电压检测及保护单元(6)和直流电流检测及保护单元(7)的输出端，以及正弦波脉宽调制整流器控制单元(4)的第四、第五、第六端的交流电流采样过流信号连接；所述第一死区发生器(50)和第二死区发生器(51)输出端分别与A相IGBT隔离及驱动单元(56)连接，以产生G1、G2控制信号与三相逆变桥(5)连接。