CN208013316U - 变频器测试平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及变频器测试技术领域，公开了一种变频器测试平台。本实用新型中，变频器测试平台包括投切断路器以及电抗值可调的电抗模组；投切断路器、电抗模组以及被测变频器两两串接形成能量自循环测试回路；其中，被测变频器用于控制输出电压的波形，并在输出电压与电网的相位一致时，控制投切断路器合闸。本实用新型实施方式使得在测试大容量高压变频器时无需频繁更换不同的电抗器，从而可以减少占地面积并降低成本。

Description

变频器测试平台

技术领域

本实用新型涉及变频器测试技术领域，特别涉及一种变频器测试平台。

背景技术

随着现代电力电子技术及计算机控制技术的迅速发展，促进了电气传动的技术革命。交流电机变频调速是当今节约电能、改善生产工艺流程、提高产品质量以及改善运行环境的一种主要手段。变频调速以其高效率、高功率因数以及优异的调速和启制动性能等诸多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。高压大功率变频调速装置被广泛地应用于大型矿业生产厂、石油化工、市政供水、冶金钢铁、电力能源等行业的各种风机、水泵、压缩机、轧钢机等。由于高压大功率变频器的应用环境要求其能够长期稳定的工作，因此必须对变频器做充分的负载测试。由于高压大容器变频器功率容量大、等级多，所以对其进行负载测试颇具挑战性。

发明人发现现有技术中至少存在如下问题：传统的测试方法为电机对拖测试，即：被测变频器驱动负载电机，负载电机通过机械耦合驱动加载电机，加载电机则通过驱动它的四象限变频器把能量回馈电网。这种测试方法需要投入很多成本购买测试设备，而且电机需经常维护；当测试其他容量变频器时就要再投入成本购买相应容量的负载设备，因此测试成本高、负载测试也不灵活。另外一种测试方法则是自循环方式，即：电网母线通过隔离变压器连接被测变频器，被测变频器输出端串联电抗器后再与电网母线并联。该种测试方法省去电机及能量回馈系统，成本低、损耗少。但是在测试多种容量的变频器时需要配多种电抗器，占地面积大，调节复杂，不方便使用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种变频器测试平台，使得在测试大容量高压变频器时无需频繁更换不同的电抗器，从而可以减少占地面积并降低成本。

为解决上述技术问题，本实用新型的实施方式提供了一种变频器测试平台，包括：投切断路器以及电抗值可调的电抗模组；所述投切断路器、所述电抗模组以及被测变频器两两串接形成能量自循环测试回路；其中，所述被测变频器用于控制输出电压的波形，并在所述输出电压与电网的相位一致时，控制所述投切断路器合闸。

本实用新型实施方式相对于现有技术而言，通过采用电抗值可调的电抗模组对被测变频器进行自循环测试，从而可在需要测试不同容量的被测变频器时，调节电抗模组的电抗值使之与被测变频器的容量对应，进而无需准备多个不同容量的电抗器，不仅可减少占地面积、降低测试成本，而且无需频繁更换电抗器。

另外，所述电抗模组包括：N个电抗器，所述N为大于1的自然数；通过调节所述N个电抗器的绕组的连接关系调整所述电抗模组接入所述能量自循环测试回路的电抗值。

另外，所述N为3的倍数。从而可以为每相提供相同数目的电抗器。

另外，所述电抗器为多绕组共磁芯电抗器。

另外，所述电抗器的绕组数为3个。

另外，所述变频器测试平台还包括：切换开关、单元变压器以及单元负载电阻；所述单元负载电阻以及所述电抗模组串接形成所述被测变频器的被测单元的测试负载；所述单元变压器、测试负载以及所述被测单元串接形成被测单元测试回路；所述能量自循环测试回路以及所述被测单元测试回路均通过所述切换开关接入电网。从而可以复用电抗模组使得变频器测试平台既可以用于整机测试又可以用于单元测试。

另外，所述变频器测试平台还包括单元开关；所述单元开关串接在所述单元变压器与所述被测单元之间。

另外，所述变频器测试平台还包括输入断路器；所述变频器测试平台通过所述输入断路器与所述电网连接。从而可以保护变频器测试平台，并隔离故障。

附图说明

图1是根据本实用新型第一实施方式变频器测试平台的拓扑示意图；

图2是根据本实用新型第一实施方式变频器测试平台的电抗模组的结构示意图；

图3是根据本实用新型第一实施方式变频器测试平台的电抗模组的电抗器的结构示意图；

图4是根据本实用新型第二实施方式变频器测试平台的结构框图；

图5是根据本实用新型第二实施方式变频器测试平台的实例的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本实用新型各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

本实用新型的第一实施方式涉及一种变频器测试平台，本实施方式的变频器测试平台可以对多容量高压变频器进行负载测试，尤其适用级联式高压变频器，本实施方式对于被测变频器的类型不作具体限制。

如图1所示，本实施方式的变频器测试平台包括：投切断路器1以及电抗值可调的电抗模组2。投切断路器1、电抗模组2以及被测变频器3两两串接形成能量自循环测试回路。在一个例子中，变频器测试平台还可以包括：输入断路器4，变频器测试平台通过输入断路器4 与电网5连接。其中，输入断路器4用于在能量自循环测试回路出现过流、短路等的故障时，将其与电网5中的高压母线断开，从而不仅可以保护整个变频器测试平台，还可以隔离变频器测试平台的故障。具体地，输入断路器4前级连接高压母线，为变频器测试平台供电，当被测变频器3由于接线或装配问题出现短路故障时通过输入断路器4瞬间切断电源，起到保护被测变频器3和隔离故障作用。在一些例子中，输入断路器4可以设置于开关柜内，且开关柜还可以用于能量自循环测试回路中的各设备的漏电检测以及带电指示等，本实施方式对于输入断路器4的开关柜不作具体限制。

本实施方式中，被测变频器3用于控制输出电压的波形，并在输出电压(即被测变频器 3的输出电压)与电网5的相位一致时，控制投切断路器1合闸。具体地，投切断路器1受被测变频器3控制，用于在当被测变频器3的输出与电网电压同步时合闸。被测变频器3内部包括移相变压器和级联的功率单元，通过调节被测变频器的输出电压的相位实现能量的流动。

电抗模组2的存在既可以缓冲同步冲击又可以降低采样电路的精度要求和误差要求，电抗模组2的感值大小根据负载的最大电流调整。如图2所示，电抗模组包括：N个电抗器，其中，N可以为电网相制的倍数，例如N为3的倍数，如图2所示，本实施方式的电抗模组包括6个电抗器，每相对应2个电抗器。在实际应用中，N可以为大于1的自然数，本实施方式对于N的取值不做具体限制。通过调节电抗模组2内的各个电抗器的连接关系调整电抗模组2接入能量自循环测试回路的电抗值。

为了使得电抗模组能够提供较多的电抗值，本实施方式还对电抗器做出了进一步限定，即本实施方式的电抗器为多绕组共磁芯电抗器，其中，各电抗器具体可以制作成3绕组共磁芯结构的电抗器，即电抗器的绕组数为3个，本实施方式对于电抗器的绕组数不作具体限制。由于电抗器为多绕组共磁芯结构，通过调整各个绕组的连接方式即可方便实现期望的感值范围(即与被测变频器的容量对应的感值范围)。

在实际应用中，电抗模组2可以制作成电抗柜，电抗柜内设置6个单相电抗器，每个电抗器均为三绕组共磁芯结构，如图3所示。下面通过举例详细说明如何通过调节电抗器的绕组的连接关系从而得到不同的电抗值。本领域技术人员知晓，两个单相电抗器(例如分别为 La和Lb)串联时，其感值为每个单相电抗器感值之和，即L_串＝La+Lb；两个单相电抗器并联时，其感值为每个电抗器感值的倒数求和后的倒数，即L_并＝1/(1/La+1/Lb)，载流量为两个电抗器额定电流之和。由于每个单相电抗器均有三个绕组，假设各绕组的匝数不同(即各绕组的感值不同)，因此每个绕组独立作为一个电抗器时就可得到三种电抗值(即感值)的电抗器；当电抗器的多个绕组连接时，由于绕组间存在磁耦合，此时就要考虑自感和互感的双重影响，假设任意两绕组间的互感则两绕组异名端联接(即串联)的感值L＝L1+L2+2M，两绕组同名端联接(即并联)的感值L＝L1+L2-2M，载流量为电抗器额定电流；三绕组相连的感值求取时，可以先求其中两个绕组连接后的感值，再利用上述方法求得两绕组连接后再与第三个绕组连接的感值。由此可见，每个电抗器通过不同的绕组连接方式可以实现很多种感值和载流量的需求，对于不同容量的变频器测试，只需调整各电抗器的绕组的连接方式就可满足自循环负载测试的电抗需求，当然，对于三相交流电而言，由于每相交流电配置有2个单相电抗器，这两个单相电抗器也可以单独使用或者进行串、并联，从而灵活得到更多种感值。由此可见，电抗模组2通过不同的电抗器的绕组组合方式，可以实现很多种感值和载流量的需求，对于不同容量的被测变频器测试，只需调整各个电抗器的绕组的连接方式就可满足自循环负载测试的电抗需求。

本实施方式在进行被测变频器整机测试时，被测变频器3内的控制板持续监测输出电压信号和电网信号，当两者电压相位一致时，即控制投切断路器1合闸，实现并网运行。被测变频器3通过控制自身的输出电压相位，即可控制被测变频器输出电流的大小和方向，实现能量的流动。当被测变频器3吸收有功时，被测变频器3内的逆变器直流侧电容电压升高；当被测变频器3输出有功时，被测变频器3内的逆变器直流侧电容电压下降；电容电压的升高或降低将调节有功电流大小，直到电网输出有功补充负载等效电阻损耗，达到平衡状态。因此，电网输出的有功部分只是补偿被测变频器的测试系统的损耗，从而达到低能耗测试的目的。

本实施方式与现有技术相比，通过调节多绕组共磁芯电抗器的绕组连接方式，可以得到很多种电抗值，从而可以满足不同容量的高压变频器的测试需求。因此，本实施方式无需提供不同电抗值的电抗器，不仅可降低成本，而且可节约占地面积，避免频繁更换不同电抗器的复杂操作。另外，本实施方式取代对拖电动机实现变频器负载测试，可以节约大量设备成本投入，免除电机运行，节约电能损耗，且使用的是静态设备，可靠性高、免维护。

本实用新型的第二实施方式涉及一种变频器测试平台。第二实施方式在第一实施方式的基础上做出改进，主要改进之处在于：在第二实施方式中，变频器测试平台还可以通过复用电抗模组对被测变频器的单元进行负载测试，从而进一步扩展了变频器测试平台的功能。

如图4所示，本实施方式的变频器测试平台还包括：切换开关6、单元变压器7以及单元负载电阻8。单元负载电阻8以及电抗模组2串接形成被测变频器3的被测单元30的测试负载。单元变压器7、测试负载(即单元负载电阻8和电抗模组2)以及被测单元30串接形成被测单元测试回路。能量自循环测试回路以及被测单元测试回路均通过切换开关6接入电网1。在一些例子中，变频器测试平台还包括：单元开关9，单元开关9串接在单元变压器7 与被测单元30之间。

本实施方式中，投切断路器1设置于同步柜内，电抗模组2设置于电抗柜内，输入断路器4设置于开关柜内，切换开关6设置于切换柜内，单元变压器7设置在变压器柜内，单元负载电阻8设置于单元测试电阻箱内，单元开关9设置于单元开关柜内，本实施方式对于变频器测试平台内的各个设备的结构不做具体限制。

电网5电能从输入断路器4的开关柜内出来后进入切换开关6的切换柜内，切换柜内还可以设置预充电电阻，预充电电阻用于限制被测变频器3上电瞬间的电流冲击，被测变频器 3充电结束后，通过接触器旁路预充电电阻。当对被测变频器3的被测单元30进行测试时，切换柜内的切换开关6扳到单元测试状态，切断整机测试回路(即能量自循环测试回路)，电能就可以流入变压器柜，再经过单元开关柜就可以为被测单元测试回路的设备提供能量。

在对被测变频器3进行整机测试时，通过切换开关6的选择使得电网5仅为能量自循环测试回路中的各设备供电，其中，整机测试在前述实施方式中已经详细描述过，此处不再赘述。在对被测变频器3进行单元测试时，通过切换开关6的选择使得电网5仅为被测单元测试回路中的各设备供电，电能进入单元变压器7把高压电源变为被测变频器3的单元测试所需的低电压，通过单元开关9送到被测变频器3的被测单元30进行高压被测变频器3的单个单元负载测试。单元负载电阻8与电抗模组2组合，即可得到不同功率因数的模拟负载，对被测单元30进行独立测试。其中，电抗模组2的感值的调整方式在前述实施方式中已经详述，此处不再赘述。单元负载电阻8也可以根据实际需要采用可调电阻实现，从而与电抗模组配合实现对多种负载的模拟，本实施方式对于单元负载电阻8不作具体限制。本实施方式的变频器测试平台可以满足40～400A(安培)额定电流、3至10kV(千伏)额定电压的高压级联变频器的负载测试。本实施方式对于被测变频器不作具体限制。

如图5所示，电网5可以提供10kV/6kV/3kV等的多种电压，电压可调，电压频率为50Hz (赫兹)。输入断路器4连接在电网5与切换开关6之间，其中，输入断路器4可以采用施耐德的HVX-12/63025kA真空断路器，输入断路器4的开关柜内还可以配置Sepam T20综保。切换开关6可以设置于切换柜内，切换柜还可以设置2kW(千瓦)/120Ω(欧姆)预充电电阻、400A真空接触器、400A切换开关。投切断路器1设置于同步柜内，同步柜内还可以设置施耐德HVX-12/63025kA真空断路器和Sepam S20综保。电抗模组2设置于电抗柜内，电抗柜内设有6个额定电流为200A的单相电抗器，每个电抗器均为三绕组共磁芯结构。单元变压器7设置在变压器柜内，单元变压器7采用10kV/690V-630kVA变压器。单元开关9设置于单元开关柜内，单元开关9可以采用西门子3WL1208低压断路器。单元负载电阻8可以制成电阻箱，便于安装测试。本实施方式对于变频器测试平台内的各个部分的具体结构均不作具体限制。

值得一提的是，当被测变频器为低压变频器时，电源端可以接入低压电网母线，同时在被测变频器前增加一套隔离变压器，就可以通过本实施方式的变频器测试平台实现低压变频器的负载测试。

与第一实施方式相比，本实施方式通过增加单元变压器、单元开关以及单元负载电阻，并与电抗模组串接形成被测单元测试回路，并通过切换开关切换到整机测试或者单元测试模式，从而实现了被测变频器的整机以及单元测试，进一步扩展了变频器测试平台的功能。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本实用新型的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本实用新型的精神和范围。

Claims (8)

1.一种变频器测试平台，其特征在于，包括：投切断路器以及电抗值可调的电抗模组；

所述投切断路器、所述电抗模组以及被测变频器两两串接形成能量自循环测试回路；

其中，所述被测变频器用于控制输出电压的波形，并在所述输出电压与电网的相位一致时，控制所述投切断路器合闸。

2.根据权利要求1所述的变频器测试平台，其特征在于，所述电抗模组包括：N个电抗器，所述N为大于1的自然数；

通过调节所述N个电抗器的连接关系调整所述电抗模组接入所述能量自循环测试回路的电抗值。

3.根据权利要求2所述的变频器测试平台，其特征在于，所述N为3的倍数。

4.根据权利要求2所述的变频器测试平台，其特征在于，所述电抗器为多绕组共磁芯电抗器。

5.根据权利要求4所述的变频器测试平台，其特征在于，所述电抗器的绕组数为3个。

6.根据权利要求1所述的变频器测试平台，其特征在于，所述变频器测试平台还包括：切换开关、单元变压器以及单元负载电阻；

所述单元负载电阻以及所述电抗模组串接形成所述被测变频器的被测单元的测试负载；

所述单元变压器、测试负载以及所述被测单元串接形成被测单元测试回路；

所述能量自循环测试回路以及所述被测单元测试回路均通过所述切换开关接入电网。

7.根据权利要求6所述的变频器测试平台，其特征在于，所述变频器测试平台还包括单元开关；

所述单元开关串接在所述单元变压器与所述被测单元之间。

8.根据权利要求1所述的变频器测试平台，其特征在于，所述变频器测试平台还包括输入断路器；

所述变频器测试平台通过所述输入断路器与所述电网连接。