CN213934059U - 带载老化测试设备及其系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带载老化测试设备及其系统，包括移相变压器和测试单元，移相变压器的一次侧与电网相连接，其包括至少两个二次侧绕组，所述二次侧绕组的数量与所述测试单元的数量一致，且每个所述二次侧绕组的输出端均与对应一个所述测试单元的输入端电性相连，每个所述二次侧绕组之间存在移相角以抵消与其相连接的测试单元在老化测试时所产生的谐波；所述测试单元包括待测装置、四象限变频器以及回馈单元，所述待测装置的输出端与所述四象限变频器的UVW端电性相连，所述四象限变频器的RST端与所述回馈单元的输入端电性相连，所述回馈单元的输出端与所述二次侧绕组的输出端电性相连。本实用新型能够进行在老化测试的同时降低能量消耗和谐波。

Description

带载老化测试设备及其系统

技术领域

本实用新型涉及电气设备领域，尤其涉及一种带载老化测试设备及其系统。

背景技术

变频器驱动器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电压频率方式来控制交流电机的电力控制设备，随着工业自动化程度的不断提高，得到了非常广泛的应用，它的安全性和可靠性直接影响到使用的安全和性能，因此变频驱动器在出厂前都需要经过带载老化测试来检验产品的质量。就目前而言，变频驱动器出厂带载老化测试的行业通用办法，使用电感做负载或电机对拖四象限收集能量回馈方式来完成的。由于变频驱动器功率，体积，型号非常多，行业内多采用的是分功率段设计不同的测试平台，总结使用电感做负载或电机对拖方式带载老化测试方案会有以下几个缺点：

1、能量消耗大：电机工作是需要将电能转换为机械能和热量，增加生产成本，同时机械部件需经常维护，热量导致环境温度升高，增加散热和维护成本；

2、通用性差：电机型号限制可带载测试的变频驱动器型号，无法满足各种型号变频驱动器的带载测试；

3、价格高：需配置不同功率段电感或电机对拖平台，数量多，开发和维护成本高；

4、噪音大：电机运行是会产生很大的噪音和震动，易损坏基建及伤害操作人员听力；

5、电网污染大：电感会大量消耗电网无功，拉低电网功率因数，污染电网。

6、谐波大：多套运行时产生大量谐波，影响电网中其它设备运行稳定性及寿命。

实用新型内容

本实用新型提供一种带载老化测试设备及其系统，在老化测试时其能实现能量的循环，降低能量的消耗，还能减少对电网的损害。

第一方面，本实用新型提供了一种带载老化测试设备，所述带载老化测试设备包括移相变压器和至少两个测试单元；

所述移相变压器的一次侧与电网相连接；

所述移相变压器包括至少两个二次侧绕组，所述二次侧绕组的数量与所述测试单元的数量一致，且每个所述二次侧绕组的输出端均与对应一个所述测试单元的输入端电性相连，每个所述二次侧绕组之间存在移相角以抵消与其相连接的测试单元在老化测试时所产生的谐波，其中，所述移相角的角度不为0；

所述测试单元包括待测装置、四象限变频器以及回馈单元，所述待测装置的输出端与所述四象限变频器的UVW端电性相连，所述四象限变频器的RST端与所述回馈单元的输入端电性相连，所述回馈单元的输出端与所述二次侧绕组的输出端电性相连，所述四象限变频器可接收工控机发出的控制信号以输出恒压恒流的交流电并使所述待测装置加载至额定负载以进行所述老化测试，所述四象限变频器还可将直流电转换为交流电输出至所述回馈单元，并通过所述回馈单元将所述交流电输出至所述二次侧的输出端以实现能量循环。

进一步地，所述测试单元还包括第一断路器和第一接触器，所述第一断路器的输入端与所述二次侧绕组的输出端电性相连，其输出端与所述第一接触器的输入端电性相连接，所述第一接触器的输出端与所述待测装置的输入端电性相连。

进一步地，所述测试单元还包括正弦滤波器，所述正弦滤波器的输入端与所述待测装置的输出端电性相连，其输出端与所述四象限变频器的UVW端电性相连。

进一步地，所述测试单元还包括第二接触器和第三接触器，所述第二接触器的输入端与所述待测装置的输出端电性相连，其输出端与所述正弦滤波器的输入端电性相连，所述第三接触器的输入端与所述正弦滤波器的输出端电性相连，其输出端与所述四象限变频器的UVW端电性相连。

进一步地，所述回馈单元包括第一电感、第一滤波器，三个缓冲单元以及变压器；

所述第一电感的输入端与所述四象限变频器的RST端电性相连，其输出端分别与三个所述缓冲单元的输入端电性相连，所述三个缓冲单元的输出端均与所述变压器的输入端电性相连，所述变压器的输出端与所述二次侧绕组的输出端电性相连；

所述四象限变频器的RST端还分别与所述第一电感的输出端和所述第一滤波器的输入端电性相连。

进一步地，每个所述缓冲单元均包括第一电阻、第二电阻以及第四接触器，所述第一电阻、所述第二电阻以及所述第四接触器并联，且所述第一电阻的输入端、所述第二电阻的输入端以及所述第四接触器的输入端均与所述第一电感的输出端电性相连，其输出端均与所述变压器电性相连。

进一步地，所述回馈单元还包括第五接触器，所述第五接触器的输入端与所述变压器电性相连，其输出端与所述二次侧绕组的输出端电性相连。

进一步地，所述二次侧绕组的绕组方式为延边三角形。

进一步地，所述二次侧绕组的移相角的角度为60°/N，其中，N为测试单元的数量。

第二方面，本实用新型还提供一种带载老化测试系统，所述带载老化测试系统包括工控机、电网、以及上述任一项所述的带载老化测试设备。

本实用新型所提供的带载老化测试设备将测试单元通过移相变压器与电网相连接，从而使得电网通过移相变压器产生三相交流电并通过移相变压器的二次侧绕组的输出端测试单元连接以便于为测试单元在测试时提供能量，而测试单元中的四象限变频器可接收工控机发出的控制信号从而输出恒压恒流的电流以便于待测装置加载至额定负载从而进行老化测试。在老化测试的同时，四象限变频器可将直流电再转换为交流电并将交流电通过回馈单元输出至二次侧的输出端从而实现能量的循环，避免能量的浪费，使得电网只需在启动时向测试单元输入能量，之后只需补充损失的热能即可。另外，每个二次侧绕组之间存在移相角，从而使得测试单元在老化测试时产生的谐波回到电网时，可以被其它的二次侧绕组所产生的谐波抵消一部分以降低对电网的损害，从而实现了在老化测试时可以降低能量的消耗和对电网的损害。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型技术方案，下面将对实施例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是本实用新型实施例提供的带载老化测试设备的结构框图；

图2是本实用新型实施例提供的带载老化测试设备的12脉波整流拓扑结构图；

图3是本实用新型另一实施例提供的带载老化测试设备的结构框图；

图4是本实用新型另一实施例提供的带载老化测试设备的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本实用新型说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本实用新型。如在本实用新型说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。还应当进一步理解，在本实用新型说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

参见图1，图1为本实用新型所提供的一种带载老化测试设备的结构框图，其可以在对待测装置进行老化测试的同时，还可以进行能量循环和降低谐波电流。

如图1所示，本实用新型提供的带载老化测试设备包括移相变压器10和至少两个测试单元20；所述移相变压器10的一次侧与电网30相连接；所述移相变压器10包括至少两个二次侧绕组11，所述二次侧绕组11的数量与所述测试单元20的数量一致，且每个所述二次侧绕组11的输出端均与对应一个所述测试单元20的输入端电性相连，每个所述二次侧绕组11之间存在移相角以抵消与其相连接的测试单元20在老化测试时所产生的谐波，其中，所述移相角的角度不为0；所述测试单元20包括待测装置21、四象限变频器22以及回馈单元23，所述待测装置21的输出端与所述四象限变频器22的UVW端电性相连，所述四象限变频器22的RST端与所述回馈单元23的输入端电性相连，所述回馈单元23的输出端与所述二次侧绕组11的输出端电性相连，所述四象限变频器22可接收工控机发出的控制信号以输出恒压恒流的交流电并使所述待测装置21加载至额定负载以进行所述老化测试，所述四象限变频器22还可将直流电转换为交流电输出至所述回馈单元23，并通过所述回馈单元23将所述交流电输出至所述二次侧的输出端以实现能量循环。

具体地，移相变压器10的一次侧绕组与电网30连接用于为测试单元20提供电能，而移相变压器10的二次侧绕组11的数量与测试单元20的数量一致，且每个二次侧绕组11之间存在相同的移相角，从而使得每个测试单元20所产生的谐波在回到电网30时，会与其它的测试单元20所产生的谐波进行抵消，从而降低总的回到电网30的谐波以避免对电网30的进一步损害。例如，假设存在两个测试单元20，则二次侧绕组11的数量也为两个，且每个二次侧绕组11对应于唯一一个测试单元20，两个二次侧绕组11之间移相角可以是30°，从而使得每个测试单元20所产生的谐波在回到电网30时会进行抵消，以降低总的谐波量。如图2所示，其是12脉波整流拓扑结构图，以两个测试单元20，二次侧绕组11之间的移相角设为30°，移相30°形成的12脉波整流为例进行说明：

二次绕组的线电流表达式为：

变压器二次侧电流I_a1与I_a2折算到变压器一次侧，所有谐波电流的相角保持不变，得到折算后的电流

与

则一次侧线电流为

根据上述公式可知，I_A中不含有5、7、17和19次谐波，从而达到了消除谐波的目的。

N个测试单元20的单相总电流：

等效到一次侧后，电流将只存在基波及(6*N)*x±1，x＝0、1、2、3…次谐波电流存在。可有效降低多个测试单元20所产生的总的谐波电流。

四象限变频器22可以是由两个整流器组成，其中一个整流器为不控整流，用于将交流转直流以便于老化测试，另外一整流器为PWM整流，用于将直流电转为交流电从而输出至回馈单元23以实现能量循环。而待测装置21可以是变频器也可以是其它任一三相对称电源装置，即既可以对变频器进行老化测试也可以对任一三相对称电源装置进行老化测试，在本实施例中，以变频器进行老化测试为例，该待测老化变频器的额定功率可以是4～18.5KW的变频器。其具体的老化测试过程为：当电网30中的电能经移相变压器10进入测试单元20后，通过工控机将待测变频器运行至额定频率，然后再通过工控机将四象限变频器22中的负责不控整流部分的变频器运行至恒压恒流工作模式，且该整流器的初始有功电流设定与无功电流设定值均为0，最后通过工控机修改负责不控整流部分的参数，以确定与待测变频器相匹配的输出电流，一般情况下，输出电流可以包括有功电流I_active和无功电流I_reactive。而有功电流I_active的大小决定于待测变频驱动器的额定功率P_invert，其中，

而无功电流I_reactive的大小还决定于需要待测变频驱动器的输入侧功率因数λ，其中，无功电流I_reactive与额定功率P_invert之间的关系如以下公式(1)所示：

故可

以通过工控机来调整该第二整流器的输出电流中的有功电流和无功电流的大小从而实现待测变频驱动器的额定功率的加载老化。

在进行老化测试时，四象限变频器22中负责PWM整流部分的整流器将由负责不控整流部分的整流器输送过来的直流电转换为交流电，并且通过回馈单元23，将交流电输出至移相变压器10中的二次侧绕组11，从而实现能量循环使用，而在老化测试过程中，由于待测变频器、四象限变频器22以及其它电路元件会发热从而消耗能量，因此，需要保持与电网30的连接以补充损失的电能。

如图3所示，作为进一步的实施例，所述测试单元20还包括第一断路器24和第一接触器25，所述第一断路器24的输入端与所述二次侧绕组11的输出端电性相连，其输出端与所述第一接触器25的输入端电性相连接，所述第一接触器25的输出端与所述待测装置21的输入端电性相连。

其中，第一断路器24用于系统过流过载保护，而第一接触器25用于控制移相变压器10中的电能流入测试单元20中，其中，第一断路器24与第一接触器25均与工控机连接，可通过工控机实现导通与关断。当第一断路器24与第一接触器25均导通时，移相变压器10开始对测试单元20供电。

作为进一步的实施例，所述测试单元20还包括正弦滤波器26，所述正弦滤波器26的输入端与所述待测装置21的输出端电性相连，其输出端与所述四象限变频器22的UVW端电性相连。

其中，正弦滤波单元用于过去从待测装置21中输出的交流电，以提高交流电的质量。

作为进一步的实施例，所述测试单元20还包括第二接触器27和第三接触器28，所述第二接触器27的输入端与所述待测装置21的输出端电性相连，其输出端与所述正弦滤波器26的输入端电性相连，所述第三接触器28的输入端与所述正弦滤波器26的输出端电性相连，其输出端与所述四象限变频器22的UVW端电性相连。

其中，第二接触器27用于控制待测装置21中的电流流入正弦滤波器26，第三接触器28用于控制正弦滤波器26中的电流流入四象限变频器22，以保护测试单元20的每个元件。

如图4所示，作为进一步的实施例，所述回馈单元23包括第一电感231、第一滤波器232，三个缓冲单元233以及变压器234；所述第一电感231的输入端与所述四象限变频器22的RST端电性相连，其输出端分别与三个所述缓冲单元233的输入端电性相连，所述三个缓冲单元233的输出端均与所述变压器234的输入端电性相连，所述变压器234的输出端与所述二次侧绕组11的输出端电性相连；所述四象限变频器22的RST端还分别与所述第一电感231的输出端和所述第一滤波器232的输入端电性相连。

其中，第一电感231与变压器以及四象限变频器22中的负责PWM整流的整流器共同用于实现能量回馈，而缓冲单元233用于保护回馈单元23中的电路，第一滤波器232用于保护四象限变频器22中的负责PWM整流的整流器。

作为进一步地实施例，每个所述缓冲单元233均包括第一电阻、第二电阻以及第四接触器K1，所述第一电阻、所述第二电阻以及所述第四接触器K1并联，且所述第一电阻的输入端、所述第二电阻的输入端以及所述第四接触器K1的输入端均与所述第一电感231的输出端电性相连，其输出端均与所述变压器234电性相连。

其中，通过将第一电阻、第二电阻以及第四接触器K1互相并联以保护变压器234，而第四接触器K1可在工控机的控制下实现导通与关断。

作为进一步的实施例中，所述回馈单元23还包括第五接触器235，所述第五接触器235的输入端与所述变压器234电性相连，其输出端与所述二次侧绕组11的输出端电性相连。

其中，第五接触器235作为缓冲接触器，可同样在工控机的控制下实现导通与关断，以避免电能在回到移相变压器10的二次侧绕组11的输出端时对二次侧绕组11造成损伤。

作为进一步地实施例中，所述二次侧绕组11的绕组方式为延边三角形。

其中，在单个二次侧绕组11内，绕组方式为延边三角形，即每个二次侧绕组11的绕组方式均相同，而每个二次侧绕组11之间存在相同的移相角，从而可以实现抵消由不同的测试单元20产生的谐波。

作为进一步地实施例中，所述二次侧绕组11的移相角的角度为60°/N，其中，N为测试单元20的数量。

其中，为了能够抵消由不同的测试单元20所产生的谐波，二次侧绕组11之间的移相角需要根据测试单元20的数量进行相应的修改，具体地，可以是60°除以测试单元20的数量，例如，当只有两个测试单元20时，每个二次侧绕组11的移相角为30°，当有12个测试单元20时，每个二次侧绕组11的移相角为5°。

本实用新型还公开了一种带载老化测试系统，所述带载老化测试系统包括工控机、电网30以及上述实施例中的任一实施例中所述的带载老化测试设备。

本实用新型通过将电网中的电能通过移相变压器输出至测试单元以便于进行老化测试，而且在通过四象限变频器实现对待测装置的老化测试的同时还能够通过四象限变频器将直流电再次转换为交流电，从而通过回馈单元中的第一电感以及变压器将交流电重新输出至移相变压器的二次侧绕组的输出端上，从而实现能量的循环利用。另外，通过将不同的二次侧绕组之间进行移相以形成移相角，从而可以将每个测试单元所产生的滤波电流在返回至电网之前，可以互相抵消以降低滤波电流的总量，从而降低对电网的损害，通过上述带载老化测试装置不仅实现了对待测装置的老化测试，同时还可以将能量循环利用以降低能量的消耗，还能够保护电网，节约了成本。

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，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改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以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种带载老化测试设备，其特征在于，包括：移相变压器和至少两个测试单元；

所述移相变压器的一次侧与电网相连接；

所述移相变压器包括至少两个二次侧绕组，所述二次侧绕组的数量与所述测试单元的数量一致，且每个所述二次侧绕组的输出端均与对应一个所述测试单元的输入端电性相连，每个所述二次侧绕组之间存在移相角以抵消与其相连接的测试单元在老化测试时所产生的谐波，其中，所述移相角的角度不为0；

所述测试单元包括待测装置、四象限变频器以及回馈单元，所述待测装置的输出端与所述四象限变频器的UVW端电性相连，所述四象限变频器的RST端与所述回馈单元的输入端电性相连，所述回馈单元的输出端与所述二次侧绕组的输出端电性相连，所述四象限变频器接收工控机发出的控制信号以输出恒压恒流的交流电并使所述待测装置加载至额定负载以进行所述老化测试，所述四象限变频器将直流电转换为交流电输出至所述回馈单元，并通过所述回馈单元将所述交流电输出至所述二次侧的输出端以实现能量循环。

2.如权利要求1所述的带载老化测试设备，其特征在于，所述测试单元还包括第一断路器和第一接触器，所述第一断路器的输入端与所述二次侧绕组的输出端电性相连，其输出端与所述第一接触器的输入端电性相连接，所述第一接触器的输出端与所述待测装置的输入端电性相连。

3.如权利要求1所述的带载老化测试设备，其特征在于，所述测试单元还包括正弦滤波器，所述正弦滤波器的输入端与所述待测装置的输出端电性相连，其输出端与所述四象限变频器的UVW端电性相连。

4.如权利要求3所述的带载老化测试设备，其特征在于，所述测试单元还包括第二接触器和第三接触器，所述第二接触器的输入端与所述待测装置的输出端电性相连，其输出端与所述正弦滤波器的输入端电性相连，所述第三接触器的输入端与所述正弦滤波器的输出端电性相连，其输出端与所述四象限变频器的UVW端电性相连。

5.如权利要求3所述的带载老化测试设备，其特征在于，所述回馈单元包括第一电感、第一滤波器，三个缓冲单元以及变压器；

所述第一电感的输入端与所述四象限变频器的RST端电性相连，其输出端分别与三个所述缓冲单元的输入端电性相连，所述三个缓冲单元的输出端均与所述变压器的输入端电性相连，所述变压器的输出端与所述二次侧绕组的输出端电性相连；

所述四象限变频器的RST端还分别与所述第一电感的输出端和所述第一滤波器的输入端电性相连。

6.如权利要求5所述的带载老化测试设备，其特征在于，每个所述缓冲单元均包括第一电阻、第二电阻以及第四接触器，所述第一电阻、所述第二电阻以及所述第四接触器并联，且所述第一电阻的输入端、所述第二电阻的输入端以及所述第四接触器的输入端均与所述第一电感的输出端电性相连，其输出端均与所述变压器电性相连。

7.如权利要求6所述的带载老化测试设备，其特征在于，所述回馈单元还包括第五接触器，所述第五接触器的输入端与所述变压器电性相连，其输出端与所述二次侧绕组的输出端电性相连。

8.如权利要求1所述的带载老化测试设备，其特征在于，所述二次侧绕组的绕组方式为延边三角形。

9.如权利要求8所述的带载老化测试设备，其特征在于，所述二次侧绕组的移相角的角度为60°/N，其中，N为测试单元的数量。

10.一种带载老化测试系统，其特征在于，包括工控机、电网、以及如权利要求1至9任一项所述的带载老化测试设备。

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