The invention discloses a power testing system for a feedback converter, and a method thereof. The system comprises a grid, an isolation transformer, a first and second flat wave reactor, and a test converter. The test converter comprises first, second PWM converters and a DC bus capacitor, wherein the first and second PWM converters transmit the active power under the buffering of the DC bus capacitor. First PWM converter analog system load characteristics. The second PWM converter system to achieve energy feedback, through the control of second PWM converter output current and grid voltage with the same frequency and phase, realize unit power factor control inverter, through constant DC voltage between the first and second PWM converter, realize the power balance between the input and output converter is tried out. The invention can effectively guarantee the test quality, raise the test efficiency, improve the utilization ratio of the equipment and save the equipment cost, meanwhile, the energy saving and emission reduction can be simplified, and the threshold of operation and the hidden danger of safety can be avoided.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种电气试验系统及其方法，尤其是涉及一种以变压器作负载的能馈型变流器功率考核试验系统及其方法。
技术介绍
变流器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率可调（或定频）的电能控制装置。把工频电源（50Hz或60Hz）变换成各种频率的交流电源，以实现对电机变速运行控制的或将电能并网的设备。其中，控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆变成交流电。变流器按其供电电压等级可分为：低压变流器（110V、220V、380V、600V、690V、1140V）、中压变流器（3.3KV、4.16KV、6.6KV）和高压变流器（10KV及以上）。按供电电源的相数可分为：直流输入变流器、交流输入变流器（包括单相输入变流器、三相输入变流器和多相输入变流器）。按照直流电源性质可分为：电压型变流器和电流型变流器。按照工作原理分类可分为：V/f控制变流器、转差频率控制变流器和矢量控制变流器等。按照开关方式分类可分为：PAM控制变流器、PWM控制变流器和高载频PWM控制变流器。随着我国变流技术的飞速发展，变流器在高压输电、工业传动、电力牵引、电能并网等领域的应用普及率已经越来越广。其功率也越来越大，目前行业中兆瓦级的变流器已经很常见。变流器的出厂功率考核主要是对变流器的主电路通一定时间的大电流（一般是额定电流），用以验证变流器（特...
【技术保护点】
一种能馈型变流器功率测试系统，其特征在于，包括：电网（1）、隔离变压器（2）、第一平波电抗器（L1）、第二平波电抗器（L2）和被试变流器（8），所述被试变流器（8）采用双级式PWM变换器结构，包括第一PWM变换器（3）、第二PWM变换器（4）和直流母线电容（5），所述第一PWM变换器（3）和第二PWM变换器（4）在所述直流母线电容（5）的缓冲作用下传递有功功率；所述隔离变压器（2）的原边与所述电网（1）相连，所述隔离变压器（2）的第一次边绕组通过所述第一平波电抗器（L1）与所述第一PWM变换器（3）的交流侧相连，所述隔离变压器（2）的第二次边绕组通过所述第二平波电抗器（L2）与所述第二PWM变换器（4）的交流侧相连；所述第一PWM变换器（3）用于模拟系统负载特性，控制所述第一PWM变换器（3）的交流侧电流为试验所需值；所述第二PWM变换器（4）用于实现系统能量回馈，通过控制所述第二PWM变换器（4）输出电流与所述隔离变压器（2）的第二次边电压同频、同相，实现单位功率因数逆变，通过控制所述第一PWM变换器（3）与第二PWM变换器（4）之间的直流电压恒定，实现所述被试变流器（8）输入与输出...
【技术特征摘要】
1.一种能馈型变流器功率测试系统，其特征在于，包括：电网（1）、隔离变压器（2）、第一平波电抗器（L1）、第二平波电抗器（L2）和被试变流器（8），所述被试变流器（8）采用双级式PWM变换器结构，包括第一PWM变换器（3）、第二PWM变换器（4）和直流母线电容（5），所述第一PWM变换器（3）和第二PWM变换器（4）在所述直流母线电容（5）的缓冲作用下传递有功功率；所述隔离变压器（2）的原边与所述电网（1）相连，所述隔离变压器（2）的第一次边绕组通过所述第一平波电抗器（L1）与所述第一PWM变换器（3）的交流侧相连，所述隔离变压器（2）的第二次边绕组通过所述第二平波电抗器（L2）与所述第二PWM变换器（4）的交流侧相连；所述第一PWM变换器（3）用于模拟系统负载特性，控制所述第一PWM变换器（3）的交流侧电流为试验所需值；所述第二PWM变换器（4）用于实现系统能量回馈，通过控制所述第二PWM变换器（4）输出电流与所述隔离变压器（2）的第二次边电压同频、同相，实现单位功率因数逆变，通过控制所述第一PWM变换器（3）与第二PWM变换器（4）之间的直流电压恒定，实现所述被试变流器（8）输入与输出之间的有功功率平衡。
2.根据权利要求1所述的一种能馈型变流器功率测试系统，其特征在于：所述功率测试系统还包括负载特性模拟控制单元（6），用于控制所述第一PWM变换器（3）模拟系统负载特性，通过外部给定一个参考的模拟信号或数字信号控制所述第一PWM变换器（3）的交流侧电流大小为与所述外部给定成比例关系的试验所需值；当所述系统负载特性设定为恒流性负载时，所述第一PWM变换器（3）的交流侧电流幅值控制为恒定值；当所述系统负载特性设定为恒阻抗或恒功率负载时，所述第一PWM变换器（3）的交流侧电流幅值与所述隔离变压器（2）第一次边的输出端电压幅值相关；当所述隔离变压器（2）的第一次边输出电压确定时，所述第一PWM变换器（3）的交流侧电流幅值、相位仅由所设定的所述系统负载特性唯一确定。
3.根据权利要求2所述的一种能馈型变流器功率测试系统，其特征在于：所述功率测试系统还包括系统能量回馈控制单元（7），用于控制所述第二PWM变换器（4）将直流电转化为交流电，从而向所述隔离变压器（2）的第二次边供电，所述系统能量回馈控制单元（7）控制所述第二PWM变换器（4）输出与所述隔离变压器（2）的第二次边电压同频、同相的稳定交流电流，并控制输送至所述电网（1）和整个功率测试系统的功率因数近似为1。
4.根据权利要求3所述的一种能馈型变流器功率测试系统，其特征在于：所述系统能量回馈控制单元（7）采用电压电流双闭环控制结构，包括电压控制外环和电流控制内环，所述电压控制外环用于控制所述直流母线电容（5）两端的电压稳定；所述电流控制内环用于控制所述第二PWM变换器（4）的输出电流与所述隔离变压器（2）的第二次边电压同频、同相。
5.根据权利要求3或4所述的一种能馈型变流器功率测试系统，其特征在于：所述负载特性模拟控制单元（6）包括电流参考信号合成环节（604）、比例环节（606）、滞环比较环节（607）和第一隔离驱动环节（608），所述电流参考信号合成环节（604）根据负载特性设定形成电流参考信号i1ref，所述电流参考信号i1ref与采样的所述第一PWM变换器（3）交流侧电流信号i1进行差值处理，产生误差信号Δi1，经过所述比例环节（606）进行电流调节后送入所述滞环比较环节（607）进行滞环比较，再经过所述第一隔离驱动环节（608）进行隔离后输出，驱动所述第一PWM变换器（3）的功率开关器件，使得所述第一PWM变换器（3）交流侧电流信号i1始终精确跟踪电流参考信号i1ref。
6.根据权利要求5所述的一种能馈型变流器功率测试系统，其特征在于：所述负载特性模拟控制单元（6）还包括电压检测环节（601）、同步信号产生环节（602）、有效值计算环节（603）和负载特性设定环节（605）；所述电流参考信号合成环节（604）根据所述负载特性设定环节（605）的输出信号生成电流参考信号i1ref，如果所述负载特性设定环节（605）设定负载特性为恒流性负载，则所述电流参考信号i1ref的幅值与负载特性设定环节（605）所设定的电流大小成正比例关系；如果所述负载特性设定环节（605）设定负载特性为恒阻抗或恒功率负载，则通过电压检测环节（601）采样所述隔离变压器（2）的第一次边电压瞬时值u1，经过所述有效值计算环节（603）得到所述隔离变压器（2）第一次边电压的有效值u1rms，再根据所设定的负载大小或功率大小计算出所述电流参考信号i1ref的幅值I1ref；所述电压检测环节（601）采样所述隔离变压器（2）的第一次边的瞬时电压信号，经过所述同步信号产生环节（602）进行过零检测并产生同步方波信号，得到所述隔离变压器（2）的第一次边电压瞬时值u1的频率和相位信号，所述电流参考信号i1ref的频率与所述隔离变压器（2）的第一次边电压瞬时值u1的频率实时保持一致，从而得出所述电流参考信号i1ref的角频率ω1ref；在得到所述隔离变压器（2）的第一次边电压瞬时值u1的角频率信号后，所述电流参考信号合成环节（604）根据所设定的负载特性确定所述电流参考信号i1ref的相位；如为纯阻性负载，则所述电流参考信号i1ref的相位与所述隔离变压器（2）的第一次边电压瞬时值u1完全同步，所述电流参考信号i1ref的相位角θ为0；如设定为其他性质负载时，则计算所需的滞后或超前的相位角θ，由所述电流参考信号合成环节（604）得出所述电流参考信号i1ref为i1ref=I1ref×sin(ω1ref-θ)。
7.根据权利要求3、4、6中任一权利要求所述的一种能馈型变流器功率测试系统，其特征在于：所述系统能量回馈控制单元（7）包括第一比例积分环节（701）、正弦信号发生环节（702）、同步锁相环环节（703）、电网电压检测环节（704）、第二比例积分环节（705）、电流检测转换环节（706）、比较环节（707）和第二隔离驱动环节（708）；所述电压控制外环由所述直流母线电容（5）两端的直流电压信号Ud与一直流输出电压给定信号Ud*的差值经所述第一比例积分环节（701）调节后，输出电流控制内环的电流幅值给定信号I2ref，所述电流幅值给定信号I2ref的大小与所述第二PWM变换器（4）交流侧输出的电流幅值成正比；所述电网电压检测环节（704）检测所述隔离变压器（2）的第二次边电压瞬时值，经过所述同步锁相环环节（703）后在所述正弦信号发生环节（702）中形成与所述隔离变压器（2）的第二次边电压瞬时值同相的离散标准正弦值信号，所述电流幅值给定信号I2ref在所述正弦信号发生环节（702）中乘以所述离散标准正弦值后作为所述电流控制内环的电流离散值给定i0*，所述电流检测转换环节（706）输出的所述第二PWM变换器（4）交流侧电流瞬时值i0与所述电流离散值给定i0*产生差值信号，经所述第二比例积分环节（705）进行调节后，在所述比较环节（707）中与三角载波信号进行比较后产生PWM信号，再经所述第二隔离驱动环节（708）进行隔离驱动后控制所述第二PWM变换器（4）的功率开关器件。
8.根据权利要求1、2、3、4、6中任一权利要求所述的一种能馈型变流器功率测试系统，其特征在于：所述隔离变压器（2）原边绕组的额定容量不高于所述隔离变压器（2）次边绕组额定容量的1/6，所述隔离变压器（2）的原边绕组采用星形接法，所述隔离变压器（2）的次边绕组采用三角形接法。
9.根据权利要求1、2、3、4、6、8中任一权利要求所述的一种能馈型变流器功率测试系统，其特征在于：当所述能馈型变流器功率测试系统进行轻载联调测试时，采用高阻抗小电流的阻感负载（9）作为所述轻载联调测试的测试负载，所述阻感负载（9）连接在所述第二PWM变换器（4）的交流输出侧。
10.一种能馈型变流器功率测试方法，其特征在于，能馈型变流器功率测试系统包括：电网（1）、隔离变压器（2）和被试变流器（8），所述被试变流器（8）采用双级式PWM变换器结构，包括直流母线电容（5）、第一PWM变换器（3）和第二PWM变换器（4），所述测试方法包括负载特性模拟过程和系统能量回馈过程；
负载特性模拟过程：所述第一PWM变换器（3）模拟系统负载特性，控制所述第一PWM变换器（3）的交流侧电流为试验所需值；
系统能量回馈过程：所述第二PWM变换器（4）实现系统能量回馈，控制所述第二PWM变换器（4）输出电流与所述隔离变压器（2）的第二次边电压同频、同相，实现单位功率因数逆...
【专利技术属性】
技术研发人员：余志涛，宾彬，易卫华，李涛，屈宏涛，
申请(专利权)人：株洲南车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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