CN218240235U - 一种海上风电双馈变流器测试平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种海上风电双馈变流器测试平台，包括用于实现双馈变流器并网柜铜排温升测试的并网柜测试部及用于双馈变流器功率柜内部器件的温升测试或者功率器件电应力测试的功率柜测试部，所述并网柜测试部包括依次连接的第二开关、电网模拟装置、第一变压器T1以及被测的并网柜；所述功率柜测试部包括实现多个电压等级电压输出的电压输出电路、与所述电压输出电路连接的第六变压器、第三变压器T3及其软启回路、至少一个无功补偿装置、被测功率柜；该测试平台占地面积小，搭建方便，在不需要电机情况下可以满足双馈变流器温升测试需求，可实现双馈变流器并网柜内的定子铜排的温升实验，同时也可进行变流器的功率器件的电应力测试。

Description

一种海上风电双馈变流器测试平台

技术领域：

本实用新型涉及双馈变流器测试技术领域，尤其涉及到一种海上风电双馈变流器测试平台。

背景技术：

随着新能源发电在电力系统中占比不断提高，风电变流器的单机容量也在不断增大，现阶段双馈变流器的单机容量接近10MW，正常情况下双馈变流器测试应该配套双馈电机对双馈变流器进行测试，双馈变流器的测试平台通常需要原动机变流器、原动机、发电机、变压器等主要器件，测试平台的占地面积大，重量大、搭建周期长，不能及时满足双馈变流器的测试需求。

当前可验证双馈变流器的软件测试可通过硬件在环测试平台实现，而整机温升测试受限于平台容量限制通常采用转子侧采用铜排短接方式和开环发波方式把电流加到额定电流对功率模块和du/dt电感进行老化；网侧并网发无功与另外的变流器进行对拖对网侧功率模块、PFC电感及部分铜排进行温升测试。但是这种测试方法缺少对定子铜排的测试，同时机侧只有电流满足测试要求，电压基本为零，功率器件发热不能达到功率器件正常工作时的损耗。

实用新型内容：

本实用新型要解决的技术问题是提出一种海上风电双馈变流器测试平台，包括用于实现双馈变流器并网柜铜排温升测试的并网柜测试部及用于双馈变流器功率柜内部器件的温升测试或者功率器件电应力测试的功率柜测试部，所述并网柜测试部包括依次连接的第二开关QF2、电网模拟装置ACS、第一变压器T1以及被测的并网柜；所述功率柜测试部包括实现多个电压等级电压输出的电压输出电路、与所述电压输出电路连接的第六变压器QF6、第三变压器T3 及其软启回路、至少一个无功补偿装置、被测功率柜。

优选地，所述并网柜测试部还包括第七开关QF7；所述功率柜测试部还包括第八开关QF8及第九开关QF9；第八开关QF8连接电网模拟装置ACS的输出端，第九开关QF9输入端连接第一开关QF1的输出端，第八开关QF8和第九开关QF9的输出端连接第三开关QF3和第五开关QF5的输入端，第五开关QF5输出端连接被测功率柜的网侧，当第五开关QF5闭合时双馈变流器网侧处于690V电压等级，进行对电压偏差、频率偏差、三相电压不平衡、电压波动与闪变、电网谐波及电网扰动特性模拟测试；当第三开关QF3闭合时，第五开关QF5断开，闭合第四开关QF4，选择第二变压器T2的电压变比，可以实现被测功率柜处于900V和1140V的电压等级，进行对电压偏差、频率偏差、三相电压不平衡、电压波动与闪变、电网谐波及电网扰动特性模拟测试。

优选地，所述并网柜测试部用于实现双馈变流器并网柜内的定子铜排和电网侧铜排的温升测试，所述双馈变流器功率柜内部器件包括功率柜体内的功率模块、电感、电容及铜排。

优选地，所述海上风电双馈变流器测试平台还包括第一开关QF1 及第四变压器T4，输入电压经过第一开关QF1、再经过第四变压器 T4再输入并网柜测试部及功率柜测试部,所述第二开关QF2接第四变压器的输入端，所述第二开关QF2的输出端连接电网模拟装置ACS的输入端，所述电网模拟装置ACS的输出端连接第七开关QF7的输入端，第七开关QF7的输出端连接第一变压器T1输入端，第一变压器T1的输出端连接被测的并网柜的铜排。

优选地，所述被测并网柜的铜排接线端用铜排连接，实现三相铜排短接。

优选地，所述功率柜测试部还包括电抗器；所述无功补偿装置为两个，分别为用于补偿网侧功率模块发出的无功功率保证所述被测功率柜网侧和转子侧的电流都达到额定电流的第一无功补偿装置、用于补偿转子侧功率模块发出的无功功率保证被测功率柜网侧和转子侧的电流都达到额定电流第二无功补偿装置；所述第三变压器T3的输出端与所述电抗器连接，所述第一无功补偿装置及第二无功补偿装置分别设置于所述被测功率柜的两侧。

优选地，所述软启回路包括软启接触器和软启电阻；所述第三变压器T3采用降压变压器，在被测功率柜的网侧功率模块和转子侧功率模块有功功率基本相等的情况下，所述被测功率柜转子侧的电流大于所述被测功率柜网侧的电流。

采用上述测试平台结构之后，采用电网模拟装置加降压变压器配合达到被测并网柜铜排的额定电流；采用降压变压器方式弥补被测功率柜转子侧的额定电流比网侧额定电流大的特点，使测试时被测功率柜转子侧的电流大于被测功率柜网侧电流，并且在其中一个功率侧先达到额定电流，另一个功率侧可以采用发无功功率的方式而达到额定电流，同时对发无功的功率侧进行无功补偿，使被测功率柜转子侧和网侧都处在额定电流的测试工况，该海上风电双馈变流器测试平台在占地面积小，搭建方便，可实现双馈变流器的并网柜铜排温升测试和功率柜温升测试同时进行，节省成本，在不需要电机情况下可以满足双馈变流器温升测试需求，可实现双馈变流器并网柜内的定子铜排、接触器、断路器和功率柜内功率模块、电感、电容、铜排的温升实验，同时也可进行变流器的功率器件的电应力测试。

附图说明

为更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例描述所需使

用的附图做简单地介绍：

图1是本实用新型一种海上风电双馈变流器测试平台的整体连接图；

图2是本实用新型一种海上风电双馈变流器测试平台当并网柜和功率柜同时测试且功率柜的电压等级是690V时的连接图；

图3是本实用新型一种海上风电双馈变流器测试平台当并网柜和功率柜同时测试且功率柜的电压等级是900V或1140V时的连接图；

图4是本实用新型一种海上风电双馈变流器测试平台当功率柜接电网模拟装置ACS且功率柜电压等级在690V时的连接图；

图5是本实用新型一种海上风电双馈变流器测试平台当功率柜接电网模拟装置ACS且功率柜电压等级在900V或1140V时的连接图。

具体实施方式

为使本实用新型的实用新型目的、特征、优点能够更加的明显易懂，以下将结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式进行更加清楚，详细的说明。然而，以下所描述的具体实施方式和附图，仅仅是说明的目的，而非本实用新型的限制。其只是包含本实用新型的一部分实施例，而非全部实施例，本领域技术人员对本实用新型的各种变化获得的其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

实施例一

请参阅图1，图1是本实用新型一种海上风电双馈变流器测试平台的整体连接图。

本实施例公开了一种海上风电双馈变流器测试平台，包括用于实现双馈变流器并网柜铜排温升测试的并网柜测试部及用于双馈变流器功率柜内部器件的温升测试或者功率器件电应力测试的功率柜测试部，所述并网柜测试部包括依次连接的第二开关QF2、电网模拟装置ACS、第一变压器T1以及被测的并网柜；所述功率柜测试部包括实现多个电压等级电压输出的电压输出电路、与所述电压输出电路连接的第六变压器QF6、第三变压器T3及其软启回路、至少一个无功补偿装置、被测功率柜。

在本实施例中，所述并网柜测试部还包括第七开关QF7；所述功率柜测试部还包括第八开关QF8及第九开关QF9；第八开关QF8连接电网模拟装置ACS的输出端，第九开关QF9输入端连接第一开关QF1 的输出端，第八开关QF8和第九开关QF9的输出端连接第三开关QF3和第五开关QF5的输入端，第五开关QF5输出端连接被测功率柜的网侧，当第五开关QF5闭合时双馈变流器网侧处于690V电压等级，进行对电压偏差、频率偏差、三相电压不平衡、电压波动与闪变、电网谐波及电网扰动特性模拟测试；当第三开关QF3闭合时，第五开关 QF5断开，闭合第四开关QF4，选择第二变压器T2的电压变比，可以实现被测功率柜处于900V和1140V的电压等级，进行对电压偏差、频率偏差、三相电压不平衡、电压波动与闪变、电网谐波及电网扰动特性模拟测试。

所述并网柜测试部用于实现双馈变流器并网柜内的定子铜排和电网侧铜排的温升测试，所述双馈变流器功率柜内部器件包括功率柜体内的功率模块、电感、电容及铜排。

在本实施例中，所述海上风电双馈变流器测试平台还包括第一开关QF1及第四变压器T4，输入电压经过第一开关QF1、再经过第四变压器T4再输入并网柜测试部及功率柜测试部,所述第二开关QF2接第四变压器的输入端，所述第二开关QF2的输出端连接电网模拟装置 ACS的输入端，所述电网模拟装置ACS的输出端连接第七开关QF7的输入端，第七开关QF7的输出端连接第一变压器T1输入端，第一变压器T1的输出端连接被测的并网柜的铜排。

在本实施例中，所述被测并网柜的铜排接线端用铜排连接，实现三相铜排短接。

当测试时，逐渐调节电网模拟装置ACS的输出电压使铜排的电流达到测试所需的电流，三相铜排短接后每相电阻不相等，在电压的作用下三相电流不平衡可使电网模拟装置ACS的输出电压不平衡实现被测铜排的三相电流均达到测试条件。

所述功率柜测试部还包括电抗器；所述无功补偿装置为两个，分别为第一无功补偿装置及第二无功补偿装置；所述第三变压器T3的输出端与所述电抗器连接，所述第一无功补偿装置及第二无功补偿装置分别设置于所述被测功率柜的两侧。

所述软启回路包括软启接触器和软启电阻；所述第三变压器T3 采用降压变压器，在被测功率柜的网侧功率模块和转子侧功率模块有功功率基本相等的情况下，所述转子侧功率模块的电流大于所述网侧功率模块的电流。

当被测功率柜的转子侧电流达到额定电流而网侧电流未达到额定电流时，网侧功率模块需要发无功功率将被测功率柜的网侧达到额定电流，所述第一无功补偿装置用于补偿此时网侧功率模块发出的无功功率，保证所述被测功率柜网侧和转子侧的电流都达到额定电流。

实施例二

本实施例以实施例一为基础，当被测功率柜的网侧电流达到额定电流而转子侧电流未达到额定电流时，转子侧功率模块需要发无功功率将所述被测功率柜的转子侧电流达到额定电流，所述第二无功补偿装置用于补偿此时转子侧功率模块发出的无功功率，保证被测功率柜网侧和转子侧的电流都达到额定电流。

实施例三

请参阅图2及图3，图2是本实用新型一种海上风电双馈变流器测试平台当并网柜和功率柜同时测试且功率柜的电压等级是690V时的连接图，图3是本实用新型一种海上风电双馈变流器测试平台当并网柜和功率柜同时测试且功率柜的电压等级是900V或1140V时的连接图；

在本实施例，被测并网柜为双馈变流器并网柜，被测功率柜为双馈变流器功率柜，在进行双馈变流器并网柜及功率柜同时进行温升测试时，包括以下步骤：

步骤一:将双馈变流器的转子侧接入双馈变流器功率柜测试部的主回路中，双馈变流器的转子侧通过电缆连接电感器的输出侧，在该连接电缆的中间并入无功补偿装置；再将双馈变流器的网侧连接到电网的线缆连接到双馈变流器功率柜测试部的主回路中，接到第四开关 QF4和第五开关QF5的输出侧、第六开关的QF6的输入侧，最后将双馈变流器的并网柜内的定子铜排用合适的铜排短接；如果需要测试并网铜排，用合适的铜排进行短接，再将双馈变流器的并网铜排用线缆连接到第一变压器的输出端。

步骤二:闭合第一开关QF1，测试平台辅电380V得电，如果双馈变流器网侧的电压等级为690V，则闭合第九开关QF9和第五开关QF5，通过双馈变流器控制第三变压器T3软启，再闭合第六开关QF6，双馈变流器的网侧先并网调制，再将双馈变流器的转子侧并网，双馈变流器的功率柜并网成功后，逐渐增大双馈变流器有功功率给定命令，使双馈变流器有功功率增大，直至双馈变流器网侧或者转子侧的电流有一个达到额定电流。

如果双馈变流器的网侧电流先达到额定电流，就将第一无功补偿装置先软启再并入主回路中，增大双馈变流器转子侧的无功功率，直至双馈变流器转子侧的电流达到额定电流，如果双馈变流器的转子侧先达到额定电流，就将第一无功补偿装置先软启再并入主回路中，增大双馈变流器网侧的无功功率，直至双馈变流器网侧的电流达到额定电流。

如果双馈变流器网侧的电压等级为900V或者1140V的电压等级，则在测试平台通电之前提前选择变压器不同变比的接线端子，在闭合第一开关QF1后，再闭合第九开关QF9、第三开关QF3和第四开关QF4，再进行同690V电压等级相同的操作。

进行完以上步骤保持该电流进行双馈变流器功率柜的温升测试。

步骤三:在测试步骤二的基础上，闭合第二开关QF2，电网模拟装置ACS输入端得电，设置好电网模拟装置ACS的输出电压，保证经过第一变压器T1变换后作用在双馈变流器的并网铜排的电压较小，电网模拟装置ACS输出电压，在双馈变流器的并网铜排上产生比较大的电流，使能输出电压的不平衡输出，增大电网模拟装置的各相输出电压，使双馈变流器的并网柜的内的铜排电流达到测试需要的电流，稳定运行至双馈变流器内部器件温升稳定。

实施例四

请参阅图4及图5，图4是本实用新型一种海上风电双馈变流器测试平台当功率柜接电网模拟装置ACS且功率柜电压等级在690V时的连接图；图5是本实用新型一种海上风电双馈变流器测试平台当功率柜接电网模拟装置ACS且功率柜电压等级在900V或1140V时的连接图。

本实施例对双馈变流器功率柜进行温升测试和器件电应力测试，所述双馈变流器的功率柜的网侧电压由电网模拟装置ACS提供，可提供690V、900V和1140V的电压偏差、频率偏差、三相电压不平衡、电压波动与闪变、电网谐波等电网扰动特性模拟，可改变电网电压、施加电网谐波对双馈变流器功率柜进行温升测试和器件电应力测试，测试过程包括以下步骤：

步骤一：首先将双馈变流器功率柜的转子侧接入双馈变流器功率柜测试部的主回路中，双馈变流器功率柜的转子侧通过电缆连接电感器的输出侧，在该连接电缆的中间并入第二无功补偿装置，再将双馈变流器功率柜的网侧连接到电网的线缆连接到双馈变流器功率柜测试部的主回路中，连接到第四开关QF4和第五开关QF5的输出侧、第六开关的QF6的输入侧。

步骤二：闭合第一开关QF1，测试平台辅电380V得电，如果双馈变流器功率柜网侧的电压等级为690V，则闭合第二开关QF2、第八开关QF8和第五开关QF5，通过变流器控制第三变压器T3软起，再闭合第六开关QF6，双馈变流器功率柜的网侧先并网调制，再将双馈变流器功率柜的转子侧并网，双馈变流器的功率柜并网成功后，逐渐增大变流器有功功率给定命令，使变流器有功功率增大，直到双馈变流器功率柜的网侧或者转子侧的电流有一个达到额定电流。

如果双馈变流器功率柜的网侧先达到额定电流，将第二无功补偿装置先软启再并入双馈变流器功率柜测试部的主回路中，增大双馈变流器功率柜的转子侧无功功率命令，增大双馈变流器功率柜的转子侧的无功功率，直到双馈变流器功率柜的转子侧的电流达到额定电流；如果双馈变流器功率柜的转子侧先达到额定电流，就将第一无功补偿装置先软启再并入主回路中，增大双馈变流器功率柜网侧无功功率命令，增大双馈变流器功率柜网侧的无功功率，直到双馈变流器功率柜网侧的电流达到额定电流。

如果双馈变流器功率柜网侧的电压等级为900V或者1140V，需要在测试平台通电之前提前选择变压器不同变比的接线端子，闭合第一开关QF1后，再闭合第二开关QF2、第八开关QF8、第三开关QF3 和第四开关QF4，开启电网模拟装置ACS并输出相应的电压特性后进行双馈变流器功率柜温升测试和功率柜内的器件应力测试。

该海上风电双馈变流器测试平台在占地面积小，搭建方便，可实现双馈变流器的并网柜铜排温升测试和功率柜温升测试同时进行，节省成本，在不需要电机情况下可以满足双馈变流器温升测试需求，可实现双馈变流器并网柜内的定子铜排、接触器、断路器和功率柜内功率模块、电感、电容、铜排的温升实验，同时也可进行变流器的功率器件的电应力测试。

综上所述，以上实施例仅用于对本实用新型方案的说明而非限制，本实用新型的保护范围不限于上述实施例，对本实用新型的具体实施方式进行修改或者同等替换而未脱离本实用新型的技术思想和范围的，均属于本实用新型权利要求范围内。

Claims (5)

1.一种海上风电双馈变流器测试平台，其特征在于，包括用于实现双馈变流器并网柜铜排温升测试的并网柜测试部及用于双馈变流器功率柜内部器件的温升测试或者功率器件电应力测试的功率柜测试部，所述并网柜测试部包括依次连接的第二开关QF2、电网模拟装置ACS、第一变压器T1以及被测的并网柜；所述功率柜测试部包括实现多个电压等级电压输出的电压输出电路、与所述电压输出电路连接的第六变压器QF6、第三变压器T3及其软启回路、至少一个无功补偿装置、被测功率柜；

所述并网柜测试部还包括第七开关QF7；所述功率柜测试部还包括第八开关QF8及第九开关QF9；第八开关QF8连接电网模拟装置ACS的输出端，第九开关QF9输入端连接第一开关QF1的输出端，第八开关QF8和第九开关QF9的输出端连接第三开关QF3和第五开关QF5的输入端，第五开关QF5输出端连接被测功率柜的网侧，当第五开关QF5闭合时双馈变流器网侧处于690V电压等级，进行对电压偏差、频率偏差、三相电压不平衡、电压波动与闪变、电网谐波及电网扰动特性模拟测试；当第三开关QF3闭合时，第五开关QF5断开，闭合第四开关QF4，选择第二变压器T2的电压变比，可以实现被测功率柜处于900V和1140V的电压等级，进行对电压偏差、频率偏差、三相电压不平衡、电压波动与闪变、电网谐波及电网扰动特性模拟测试；

所述功率柜测试部还包括电抗器；所述无功补偿装置为两个，分别为用于补偿网侧功率模块发出的无功功率保证所述被测功率柜网侧和转子侧的电流都达到额定电流的第一无功补偿装置、用于补偿转子侧功率模块发出的无功功率保证被测功率柜网侧和转子侧的电流都达到额定电流第二无功补偿装置；所述第三变压器T3的输出端与所述电抗器连接，所述第一无功补偿装置及第二无功补偿装置分别设置于所述被测功率柜的两侧。

2.根据权利要求1所述的海上风电双馈变流器测试平台，其特征在于，所述并网柜测试部用于实现双馈变流器并网柜内的定子铜排和电网侧铜排的温升测试，所述双馈变流器功率柜内部器件包括功率柜体内的功率模块、电感、电容及铜排。

3.根据权利要求1所述的海上风电双馈变流器测试平台，其特征在于，所述海上风电双馈变流器测试平台还包括第一开关QF1及第四变压器T4，输入电压经过第一开关QF1、再经过第四变压器T4再输入并网柜测试部及功率柜测试部,所述第二开关QF2接第四变压器的输入端，所述第二开关QF2的输出端连接电网模拟装置ACS的输入端，所述电网模拟装置ACS的输出端连接第七开关QF7的输入端，第七开关QF7的输出端连接第一变压器T1输入端，第一变压器T1的输出端连接被测的并网柜的铜排。

4.根据权利要求1所述的海上风电双馈变流器测试平台，其特征在于，所述被测并网柜的铜排接线端用铜排连接，实现三相铜排短接。

5.根据权利要求1所述的海上风电双馈变流器测试平台，其特征在于，所述软启回路包括软启接触器和软启电阻；所述第三变压器T3采用降压变压器，在被测功率柜的网侧功率模块和转子侧功率模块有功功率基本相等的情况下，所述被测功率柜转子侧的电流大于所述被测功率柜网侧的电流。

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