CN2676215Y - 大功率变流器测试装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种大功率变流器测试装置，其特点是被测变流装置由大功率长周期准正弦脉冲电流源、电压源或高频调频调幅电源驱动；与测试量等值的配置有多个传感器；由传感器检测到的信号经数据采集模块分别送至作为主测控部分的工控机和作为备用测控部分的DSP，工控机和DSP由DSP键盘和工控机键盘鼠标控制，输出配有显示打印装置。本实用新型优点是：测试电源体积降低到原来的百分之二，耗电量大大降低；用多传感器使测试精度提高和测试速度加快，降低了劳动强度；具有智能故障诊断功能，提高元件利用率和维修效率；工业计算机和DSP数据采集双重处理技术，提高了设备可靠性；采用常温、长周期准正弦大功率脉冲电源的均流均压测试，为在室温下试验取得了理论基础，简化试验步骤。

Description

大功率变流器测试装置
技术领域
本实用新型涉及一种对大型工业变流装置进行测试、试验、故障诊断的大功率变流器测试装置，属于电力电子技术领域。
背景技术
本测试装置是为大型工业变流装置定期维修、保养时使用的试验装置，广泛用于铁路干线机车、动车的变流装置，也用于其它大型工业变流装置。为了保证大功率变流装置的安全运行，使用中的变流装置都要定期进行严格的试验，以确定设备是否满足安全运行规定。目前，大多数企业采用的试验装置是由增容变压器——调压变压器——电流变压器三台变压器的系统来产生大功率电流脉冲。所用设备多、占地面积大、耗电量大、工作环境差；由数字钳型表，用人工手动分多次卡入对应被测支路，读取数字，由于多条支路分次操作，工作量大，往往人为使钳型表与被测电路的夹角差异过大而造成人为较大误差，且需要更长试验时间。由于测试过程基本上是人工完成，所以无法实现计算机故障诊断；且测试功能少，不能进行脉冲测试、元件特性测试、桥臂元件选配试验等。
发明内容
本实用新型的目的是为了克服了现有变流器测试装置的技术缺陷，提出了一种由计算机、DSP、大功率长周期准正弦调频调幅脉冲电源、多传感器系统、智能诊断系统为主要组成部分的大功率变流器测试装置。
本实用新型的技术方案是：它包括大功率长周期准正弦脉冲电流源、大功率长周期准正弦脉冲电压源及用于测试脉冲变压器的高频调频调幅电源，由多传感器系统、数据采集模块、工控机数据处理模块、DSP数据处理模块组成的信号采集、处理及转换部分，工控机测控部分——主测控部分，DSP测控部分——备用测控部分，故障诊断部分，打印和显示部分；被测变流装置在不同试验时，由与其相连接的大功率长周期准正弦脉冲电流源及大功率长周期准正弦脉冲电压源驱动，在被测变流装置被测回路中与测试量等值的配置有多个传感器，由传感器检测到的信号经数据采集模块分别送至作为主测控部分的工控机和作为备用测控部分的DSP，工控机和DSP由DSP键盘和工控机键盘鼠标控制，两者输出各自配有显示打印装置。
采用上述方案的大功率变流器综合智能测试装置，有以下的优点：
1、由于采用大功率长周期准正弦脉冲电源，使测试设备的关键部件——测试电源体积降低到原来的百分之二，耗电量大大降低。
2、在被测变流装置被测回路中与测试量等值的配置有多个传感器，比现有的单传感器多次测量有更高的测试精度和更快测试速度，降低了劳动强度。
3、具有智能故障诊断功能，可大大提高元件利用率和维修效率。
4、工业计算机和DSP数据采集双重处理技术。大大提高了设备可靠性。
5、采用了被测变流器在常温、长周期准正弦大功率脉冲电源的均流均压测试方法，为在室温下试验取得了理论基础，因此可大大简化试验步骤。
附图说明
图1为本实用新型硬件系统示意图；
图2为均流系数和变流器的电力电子元件故障诊断原理图；
图3为均压系数和故障诊断原理图；
图4为元件特性测试原理图；
图5为脉冲变压器试验示意图；
图6为大功率长周期准正弦脉冲电流源线路示意图；
图7为大功率长周期准正弦脉冲电压源线路示意图；
图8为本实用新型软件结构示意图；
图9为变流装置2-6桥臂均流试验示意图。
具体实施方式
由图1、图8所示，它包括大功率长周期准正弦脉冲电流源及大功率长周期准正弦脉冲电压源，由多传感器系统、数据采集模块、工控机数据处理模块、DSP数据处理模块组成的信号采集、处理及转换部分，工控机测控部分——主测控部分，DSP测控部分——备用测控部分，故障诊断部分，打印和显示部分；被测变流装置由与其相连接的大功率长周期准正弦脉冲电流源及大功率长周期准正弦脉冲电压源驱动，在被测变流装置被测回路中与测试量等值的配置有多个传感器，由传感器检测到的信号经数据采集模块分别送至作为主测控部分的工控机和作为备用测控部分的DSP，工控机和DSP由DSP键盘和工控机键盘鼠标控制，两者输出各自配有显示打印装置。本实用新型的系统软件包括网络传输软件、模型及系数转换软件、故障诊断软件、测试软件及系统控制软件。
由图6所示，大功率长周期准正弦脉冲电流源，其特征在于，它由调频控制器10与控制晶闸管11连接，再串联用于调幅控制的大功率可调电阻12后与电流变压器原边绕组13相连接。电流源输出的是300～5500A，1/1.5～1/3.5Hz的准正弦电流脉冲。由图7所示，大功率长周期准正弦调频调幅脉冲电压源，它由调频控制器10与控制晶闸管11连接，再并联用于调幅控制的大功率可调电阻12后与电流变压器原边绕组13相连接。电压源输出15的是200～3300V，1/1.5～1/3.5Hz的准正弦电压脉冲。
系统测试应用实例：
1、系数测试和变流器的电力电子元件测试及故障诊断
如图2所示，图中长周期脉冲电流源与被测变流器连接，泉变流器的5条并联支路(图中只画出第一条和第五条)中各有一个无源钳型电流传感器1～5钳入1～5条支路(图中符号如“
Figure Y0325582900051
”所示)，无源钳型电流传感器1～5与电流信号调理板连接，电流信号调理板与采集模块相连，采集模块与计算机相连。双击窗口图标，控制系统同时启动电流源和被测变流器，使被测变流器各支路通电，无源钳型电流传感器1～5测试各支路电流并送信号至电流信号调理板，经电流信号调理板处理后送入采集模块。采集模块送信号至计算机，并由计算机计算均流系数，均流系数合格均流测试结束，即试验1完成。如果均流系数不合格，必然存在“故障元件”，必须进行智能故障诊断，即转换到试验2。试验2：在试验1的基础上，按计算机的提示测试某一支路各元件正向导通压降，将四个电压传感器，如图2中的6、7、8、9小矩型方框表示，分别接至“故障支路”的四个元件，传感器将电压信号传至电压信号调理板，电压信号调理板再将电压信号传至采集模块。采集模块将电压信号传至计算机并由计算机诊断故障元件。根据计算机诊断结果更换故障元件。完成智能故障诊断。
2、均压系数测试和故障诊断
如图3所示，图中6、7、8、9为元件反向时的电压传感器。长周期脉冲电压源反向与变流器连接，四个反向电压传感器一端分别与支路上的四个元件连接，另一端与电压信号调理板连接，电压信号调理板与数据采集模块连接，数据采集模块与计算机连接。双击窗口相应图标，控制系统启动控制电压源，使被测变流器各支路加反压。反向电压传感器将测的信号送至电压信号调理板，电压信号调理板再送至计算机。由计算机计算均压系数，均压系数合格，建立测试文件存档或传至企业局域网。均压系数不合格，启动故障诊断测试，系统自动进行故障诊断，并给出故障元件。
3、元件特性测试
如图4所示，图中电流源与被测元件连接，电流传感器钳入测试元件支路，电流信号调理板与电流传感器连接，采集模块与计算机连接。同时正向压降传感器连接于被测元件，正向压降调理板与数据采集模块相连接，数据采集模块与计算机相连接。双击窗口图标，控制系统同时启动电流源和被测元件，使被测元件的变流器支路通电，无源钳型电流传感器测试通过元件电流并送信号至电流信号调理板，经电流信号调理板处理后送入采集模块。采集模块送信号至计算机。同时电压传感器测试元件两端电压，并将电压信号送至数据采集模块，数据采集模块将信号送至计算机，计算机打印、显示元件特性曲线。调整电流源电流数值，可得不同电流下的特性曲线。
4、脉冲变压器试验
如图1、5所示，按实际要求，系统设置一个高频调频调幅电源，该电源与被测脉冲变压器相连。光耦隔离与脉冲变压器相连，高频信号处理电路与光耦隔离相连，数据采集模块与高频信号处理电路连接，计算机与数据采集模块相连。双击窗口图标，控制系统同时启动高频测试电源，信号按图5进入数据采集模块，数据块将信号送入计算机。计算机根据测试信号诊断脉冲变压器故障。
综上所述，本实用新型的测试功能是：
1、均压、均流测试及计算；
2、电力电子元件特性测试；
3、自动诊断引起均压、均流系数不合格的元件；
4、触发脉冲变压器性能测试；
5、大电流下开关接触压降测试；
6、绝缘电阻测试。
本实用新型以样机TGZ3A——3300/1500变流装置2-6桥臂均流试验为例，结合图9对测试过程作一说明：
1、三相四线电源A、B、C、N与测试装置控制柜上的对应接线端子连接；
2、电力电缆I、II的一端装有接线端子，另一端装有电力夹钳。测试装置控制柜中的大功率长周期准正弦调频调幅脉冲电流源的两个输出端子(正极和负极)与I、II的接线端子相连，电力夹钳直接夹在TGZ3A——3300/1500变流装置2-6桥臂正极和负极。改换测试桥臂时，不用拆卸螺栓和重新拧紧螺栓，只须改变电力夹钳的位置即可，连线极为方便。
3、被测变流器上的触发插座2与测试装置控制柜上的调频调幅电源插座1用多芯电缆III相连；
4、图中1、2、3、4、5，共5个测量电缆的一端与钳型电流传感器1～5相连，另一端分别与5个插头相连，组成5根测试线。钳型电流传感器钳入2-6桥臂的5条支路，5个插头插入测量柜上的5个插座；
5、打开系统计算机，进入大功率变流器测试装置窗口，选择对应的设备型号，双击对应图标，系统自动测试，并立即显示和打印测试合格结果，同时将结果送入网络；
6、如果测试不合格，进行故障诊断试验。

Claims (3)

1、一种大功率变流器测试装置，其特征在于，它包括大功率长周期准正弦脉冲电流源、大功率长周期准正弦脉冲电压源及用于测试脉冲变压器的高频调频调幅电源，由多传感器系统、数据采集模块、工控机数据处理模块、DSP数据处理模块组成的信号采集、处理及转换部分，工控机测控部分——主测控部分，DSP测控部分——备用测控部分，故障诊断部分，打印和显示部分；被测变流装置由与其相连接的大功率长周期准正弦脉冲电流源或大功率长周期准正弦脉冲电压源或高频调频调幅电源驱动；在被测变流装置被测回路中与测试量等值的配置有多个传感器；由传感器检测到的信号经数据采集模块分别送至作为主测控部分的工控机和作为备用测控部分的DSP，工控机和DSP由DSP键盘和工控机键盘鼠标控制，两者输出各自配有显示打印装置。
2、根据权利要求1所述的大功率变流器测试装置，其特征在于，所述的大功率长周期准正弦脉冲电流源，其特征在于，它由调频控制器(10)与控制晶闸管(11)连接，再串联用于调幅控制的大功率可调电阻(12)后与电流变压器原边绕组(13)相连接。
3、根据权利要求1所述的大功率变流器测试装置，其特征在于，所述的大功率长周期准正弦脉冲电压源，其特征在于，它由调频控制器(10)与控制晶闸管(11)连接，再并联用于调幅控制的大功率可调电阻(12)后与电流变压器原边绕组(13)相连接。
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