CN206223830U - 一种基于变频器的新型节能回馈型电子负载 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于变频器的新型节能回馈型电子负载，包括变频器、马达模拟器、全电压交流升压负载、隔离模块以及逆变模块，变频器的输入端直接接至市电，变频器的输出接至马达模拟器的输入端，马达模拟器的输出端接至全电压交流升压负载的输入端，全电压交流升压负载的输出接至隔离模块的输入端，隔离模块的输出端接至逆变模块的输入端，逆变模块的输出端接至市电电网。本实用新型成本低，高频隔离模块代替了工频变压器，在成本上本有大幅度降低；更省电：由于高频隔离模块的效率远高于工频变压器，变频器更多输出功率通过电能变换的方式回馈到电网，实现了能量循环利用；更省空间。
Description
技术领域
本实用新型涉及变频器老化、测试领域，具体涉及一种基于变频器的新型节能回馈型电子负载。
背景技术
传统的变频器老化方法是利用马达作为负载的方式来进行老化、测试，让马达空转，将变频器的输出功率全部浪费掉，电能浪费巨大。近年，已出现一些新的节能电子负载，如图1所示，图中，图中马达作为变频器的负载，将变频器的输出的电能变为动能，后面再接发电机，发电机将马达输出动能转换为电能供最终的设备用。
上面提到的节能电子负载虽然实现了能量的循环利用，但是仍存在以下两个缺点：
(1)成本高，不同规格的变频器需要配置不同的马达与发电机一个马达，，而一个马达与发电机的成本本身就很高。
（2）发电机发出的电无法并联到电网，终端用电量与发电机输出电能无法匹配，将会导致变频器过载或者是轻载。过载容易导致变频器损坏，轻载便无法使变频器真正满足老化或测试要求。
（3）浪费人工：不同规格的变频器需要配置不同的马达与发电机，只要变频器的规格发生变化，都需要人工更换马达与发电机，这将导致大量的人工浪费；
（4）自动化程度低，且误操作高：当变频器的规格发生变化时，都需要人工更换马达与发电机，只要有人工操作，便不能保证每一操作都是正确的，出错误的概率大幅增加。
现有技术中，还有提供了如下的结构，如图2所示，该方式的实现过程如下：变频器的输入端直接接至市电，变频器的输出接至马达模拟器的输入端，马达模拟器的输出端接至变压器的输入端，变压器的输出接至整流滤波单元的输入端，整流滤波单元的输出端接至升压模块的输入端，升压模块的输出端接至逆变部分的输入端，逆变模块的输出端接至市电电网。控制单元控制变频器的输出功率与逆变器的回馈电流波形。
但是这个方式具有以下几种问题：
（1）体积庞大：马达模拟器与工频隔离变压器的体积都比较庞大；
（2）成本较高：由于隔离部分采用的是工频隔离变压器，而工频变压器成本较高；
（3）回收效率低：工频隔离变压器的效率不高，这将导致整个回收系统的效率低下。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种高频隔离模块代替了工频变压器，在成本上本有大幅度降低；更省电：由于高频隔离模块的效率远高于工频变压器，变频器更多输出功率通过电能变换的方式回馈到电网，实现了能量循环利用；更省空间的基于变频器的新型节能回馈型电子负载。
本实用新型是通过以下技术方案来实现的：一种基于变频器的新型节能回馈型电子负载，包括变频器、马达模拟器、全电压交流升压负载、隔离模块以及逆变模块，变频器的输入端直接接至市电，变频器的输出接至马达模拟器的输入端，马达模拟器的输出端接至全电压交流升压负载的输入端，全电压交流升压负载的输出接至隔离模块的输入端，隔离模块的输出端接至逆变模块的输入端，逆变模块的输出端接至市电电网。
作为优选的技术方案，所述全电压交流升压负载、隔离模块以及逆变模块均通过控制单元控制，控制单元的信号输出端通过485接口连接电脑。
作为优选的技术方案，所述马达模拟器为三相波形，一相是由一个干式电抗器或者多个电感高频串联而成，与右面的无极性电容C组成一个LC滤波器，以滤除变频器输出的高频成分，保留低频包络线。
作为优选的技术方案，所述隔离模块是由功率管组Q2、二极管组B1、隔离变压器T、电容元器件构成，隔离模块输出电压为可变的400V电压，其电压会根据变频器输出频率的不同而发生变化。
作为优选的技术方案，所述逆变模块包括一个全桥逆变电路，全桥逆变电路由开关功率管Q3、Q4、Q5、Q6、电容C7、电感L组成5，将400V左右的高电压并网到市电，保证并网电流与市电同频同相，且为标准的正弦波。
本实用新型的有益效果是：
（1）设计一个马达模拟器：由于变频器输出只能带马达，而马达几乎是纯感性负载，因此采用大电感的方式来模拟马达；
（2）采用高频隔离技术，去掉工频变压器；
（3）采用一个全电压范围的交流升压模块，已解决各种变频器的输出电压的要求；
（4）可调整并网逆变器的并网功率，当变频器的规格发生变化时，实时调整并网逆变器的并网功率，以匹配变频器的输出功率，使变频器达到理想的老化、测试要求。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为传统方式中的系统方框图一；
图2为传统方式中的系统方框图二；
图3为本实用新型的系统方框图；
图4为本实用新型的基于变频器的节能回馈型电子负载原理简图；
图5为马达模拟器部分的部分原理简图；
图6为全电压交流升压负载的部分原理简图；
图7为隔离模块的原理简图；
图8为逆变模块部分的原理简图；
图9为马达模拟器部分的电压波形图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图3-图4所示，包括变频器、马达模拟器、全电压交流升压负载、隔离模块以及逆变模块，变频器的输入端直接接至市电，变频器的输出接至马达模拟器的输入端，马达模拟器的输出端接至全电压交流升压负载的输入端，全电压交流升压负载的输出接至隔离模块的输入端，隔离模块的输出端接至逆变模块的输入端，逆变模块的输出端接至市电电网。
全电压交流升压负载、隔离模块以及逆变模块均通过控制单元控制，控制单元的信号输出端通过485接口连接电脑。
如图5所示，马达模拟器为三相波形，一相是由一个干式电抗器或者多个电感高频串联而成，与右面的无极性电容C组成一个LC滤波器，以滤除变频器输出的高频成分，保留低频包络线。
频器输出的电压波形如图9所示，其波形的特点是外部的包络线的频率是可以改变的，内部为高频的方波成分，其频率为20KHz~30KHz之间。马达模拟器的作用是模拟马达的纯电感特性，保证变频器的输出电流波形为正弦波,同时保证马达模拟器的输出为低频的正弦波以供变压器输入端使用。
如图6所示，全电压交流升压负载输入端接马达模拟器的输出端。其作用一是将马达模拟器输出的可变交流电压输出变换为整流信号；二是具备三相PFC的特性，保证全电压交流升压负载的输入端为纯阻性，其目的是为了避免后级的电路影响前级马达模拟器的感性特性；三是控制马达模拟器的输出功率;四是全电压交流升压的输入电压会随着变频器的频率变化而变化，一般范围在200VAC~500VAC，全电压交流升压负载输出电压为600V。全电压交流升压负载其构成包括但不限于由D1、D2、D3、D4、D5、D6三相整流桥与功率管Q1、二极管D7、电感L4、电容C4、C5组成。
如图7所示，隔离模块是由功率管组Q2、二极管组B1、隔离变压器T、电容元器件构成，隔离模块输出电压为可变的400V电压，其电压会根据变频器输出频率的不同而发生变化，隔离模块的输出为可变的400V左右的电压，其电压会根据变频器输出频率的不同而发生变化，升压单元将可变的电压转换为400V左右稳定电压，以便后级的逆变部分使用。
如图8所示，逆变模块包括一个全桥逆变电路，全桥逆变电路由开关功率管Q3、Q4、Q5、Q6、电容C7、电感L组成5，将400V左右的高电压并网到市电，保证并网电流与市电同频同相，且为标准的正弦波。
逆变模块的输入端接被隔离模块的输出端，逆变部分的输出端接至市电，开关功率管Q3、Q4、Q5、Q6、电容C7、电感L5组成一个全桥逆变电路，将400V左右的高电压并网到市电，将400V左右的高电压并网到市电。以实现功率循环利用。
本实用新型的有益效果是：（1）成本低：高频隔离模块代替了工频变压器，在成本上本有大幅度降低；
（2）更省电：由于高频隔离模块的效率远高于工频变压器，变频器更多输出功率通过电能变换的方式回馈到电网，实现了能量循环利用；
（3）更省空间。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种基于变频器的新型节能回馈型电子负载，其特征在于：包括变频器、马达模拟器、全电压交流升压负载、隔离模块以及逆变模块，变频器的输入端直接接至市电，变频器的输出接至马达模拟器的输入端，马达模拟器的输出端接至全电压交流升压负载的输入端，全电压交流升压负载的输出接至隔离模块的输入端，隔离模块的输出端接至逆变模块的输入端，逆变模块的输出端接至市电电网。
2.如权利要求1所述的基于变频器的新型节能回馈型电子负载，其特征在于：所述全电压交流升压负载、隔离模块以及逆变模块均通过控制单元控制，控制单元的信号输出端通过485接口连接电脑。
3.如权利要求1所述的基于变频器的新型节能回馈型电子负载，其特征在于：所述马达模拟器为三相波形，一相是由一个干式电抗器或者多个电感高频串联而成，与右面的无极性电容C组成一个LC滤波器，以滤除变频器输出的高频成分，保留低频包络线。
4.如权利要求1所述的基于变频器的新型节能回馈型电子负载，其特征在于：所述隔离模块是由功率管组Q2、二极管组B1、隔离变压器T、电容元器件构成，隔离模块输出电压为可变的400V电压，其电压会根据变频器输出频率的不同而发生变化。
5.如权利要求1所述的基于变频器的新型节能回馈型电子负载，其特征在于：所述逆变模块包括一个全桥逆变电路，全桥逆变电路由开关功率管Q3、Q4、Q5、Q6、电容C7、电感L组成5，将400V左右的高电压并网到市电，保证并网电流与市电同频同相，且为标准的正弦波。
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