一种模拟高压变频器的低压动模平台制造技术

本实用新型专利技术一种模拟高压变频器的低压动模平台，包括依次连接的电机、变频器、高速通信单元和用于与变频器实现半实物仿真联合试验的RTLAB仿真系统；变频器包括主电路设备和功率单元，以及用于控制功率单元的控制保护系统；主电路设备包括连接380V母线上的主空开QF1，以及连接在主空开QF1另一端的电压传感器和两个并联支路；一个支路包括依次连接的空开QF4、接触器KM1、上电电阻和电流传感器，上电电阻上并联有接触器KM2；另一支路包括依次连接的空开QF3和移相变压器；高速通信单元包括VME桥接芯片和FPGA，以及与RTLAB仿真系统连接的高速光纤收发单元。

Low speed dynamic die platform for simulating high voltage frequency converter

The utility model relates to a low voltage high voltage inverter simulation dynamic simulation platform, including the order of motor, inverter, high speed communication unit is connected and used for RTLAB simulation system combined with the semi physical simulation test and inverter; inverter includes the main circuit equipment and power unit, and a control and protection system for power control unit; the main circuit equipment including connect the 380V bus on the main circuit breaker in QF1, and is connected with the main circuit breaker QF1 voltage sensor and the other end of the two parallel branches; one branch comprises a circuit breaker QF4, contactor KM1, electric resistance and current sensor, power resistor connected in parallel with the contactor KM2; the other branch comprises a circuit breaker QF3 and the phase shifting transformer; high speed communication unit includes a VME bridge chip and FPGA, and is connected with the RTLAB simulation system of high speed optical fiber transceiver unit.

【技术实现步骤摘要】
一种模拟高压变频器的低压动模平台
本技术涉及低压动模平台，具体为一种模拟高压变频器的低压动模平台。
技术介绍
变频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的电能控制装置。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。由于高压变频器的复杂性，很多问题仅靠理论分析是不够的，只有把理论分析和科学实验结合起来，才能得到正确的结论。高压变频器的实验研究可在实际的电力电子装置(一般称原型)。在原型上进行实验研究，往往受高压系统的安全、可靠运行的限制，无法正常模拟试验。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本技术提供一种模拟高压变频器的低压动模平台，结构简单，设置合理，能够对高压变频器进行低压动态模拟。本技术是通过以下技术方案来实现：一种模拟高压变频器的低压动模平台，包括依次连接的电机、变频器、高速通信单元和用于与变频器及电机实现半实物仿真联合试验的RTLAB仿真系统；所述变频器包括控制保护系统、主电路设备和功率单元；主电路设备、功率单元和电机依次连接在380V母线上；所述主电路设备包括连接380V母线上的主空开QF1，以及连接在主空开QF1另一端的电压传感器和两个并联支路；一个支路包括依次连接的空开QF4、接触器KM1、上电电阻和电流传感器，上电电阻上并联有接触器KM2；另一支路包括依次连接的空开QF3和移相变压器；两个并联支路的输出端均连接功率单元；所述控制保护系统经空开QF2连接主空开QF1供电；控制保护系统的输入端连接电压传感器和电流传感器，输出端分别连接接触器KM1、接触器KM2和功率单元；所述高速通信单元用于控制保护系统与RTLAB仿真系统的连接和高速通信；高速通信单元包括VME桥接芯片和FPGA，以及与RTLAB仿真系统连接的高速光纤收发单元；FPGA采用第一PCIE接口与光纤收发单元连接，采用第二PCIE接口与VME桥接芯片连接；VME桥接芯片采用VME总线与控制保护系统连接进行数据传输。优选的，还包括连接在控制保护系统上的上位机、温度传感器、数据存储单元和数据显示单元。优选的，还包括测量设备；所述测量设备包括设置在电机上的转矩传感器和转速传感器，用于采集电机运行状态发送给控制保护系统。优选的，所述功率单元采用H桥结构的IGBT及其驱动电路。优选的，所述主电路设备的参数以10kV:380V为系数等比例缩小原型中对应主电路设备参数进行设置。优选的，控制保护系统的输入端通过低速光纤连接电压传感器和电流传感器。优选的，高速通信单元与RTLAB仿真系统中建立的控制层模型对接。与现有技术相比，本技术具有以下有益的技术效果：本技术利用连接在380V母线上的变频器，提供低压动态模拟的硬件组成，通过控制保护系统和利用VME总线架构的高速通信单元，经高速光纤实时与RTLAB仿真系统互联，实现模拟高压变频器和电机的半实物仿真联合试验。进一步的，通过上位机、温度传感器、数据存储单元和数据显示单元的设置，能够满足对控制保护系统的实时控制、监测以及状态显示。进一步的，通过测量设备，对电机进行监控，保证电路的安全可靠。进一步的额，本技术将高压变频器各参数和变量按比例缩小，表示的数值与原型相等。在动态模拟中，模型和原型的物理现象有相同的时间标尺，即模型和原型各元件的时间常数，例如电机励磁回路的时间常数T，以秒为单位相等。在380V低压低压动模平台所做动模试验的结果，可得出10kV或其他电压等级高压变频器等效试验结论。附图说明图1是本技术实例中所述低压动模平台的电气图。图2是本技术实例中所述低压动模平台的结构原理框图。具体实施方式下面结合附图对本技术做进一步的详细说明，所述是对本技术的解释而不是限定。如图1和图2所示，本技术一种模拟高压变频器的低压动模平台，包括变频器、电机、测量设备、高速通信单元和RTLAB仿真系统。所述变频器包括控制保护系统、主电路设备和功率单元。所述变频器的主电路设备参数按照10kV:380V等比例缩小；所述主电路设备、功率单元和电机按顺序连接在380V母线上。主电路设备包括连接380V母线上的主空开QF1，以及连接在主空开QF1另一端的电压传感器PT1-PT3和两个并联支路；一个支路包括依次连接的空开QF4、接触器KM1、上电电阻R1-R3和电流传感器LIM1-LIM3，上电电阻R1-R3上并联有接触器KM2；另一支路包括依次连接的空开QF3和移相变压器TC1；两个并联支路的输出端均连接功率单元；所述控制保护系统经空开QF2连接主空开QF1供电；控制保护系统的输入端连接电压传感器PT1-PT3和电流传感器LIM1-LIM3，输出端分别连接接触器KM1、接触器KM2和功率单元；其中，测量设备包括转矩传感器和转速传感器等，用于采集电机运行状态发送给控制保护系统。高速通信单元用于变频器控制保护系统与RTLAB系统连接并实现高速通信；其包括与RTLAB仿真系统连接的高速光纤收发单元，采用VME总线与控制保护系统数据传输的VME桥接芯片，以及FPGA；FPGA采用第一PCIE接口与所述光纤收发单元连接，采用第二PCIE接口与VME桥接芯片连接。RTLAB仿真系统用于与变频器实现半实物联合试验。所述RTLAB仿真系统中建立控制层模型配合验证变频器和电机。本实施例中还包括与控制保护系统连接的上位机、温度传感器、数据存储和数据显示单元；实现低压动模平台的控制、测量和显示。功率单元包含H桥结构的IGBT及其驱动电路。低压动模平台主电路参数以10kV:380V为系数等比例缩小。仅需要一路低压交流电源即可实现整个低压动模平台主电路电源和控制电源供电，电源输入范围220V～1140V。使用时，RTLAB仿真系统中建立控制层模型，执行变频器控制算法，将电机转速和控制指令通过高速通信单元发送给变频器的控制保护系统，控制保护系统执行RTLAB仿真系统的指令对电机进行控制。同时，控制保护系统还将电机的转速和变频器的运行状态信息通过高速通信单元反馈给RTLAB仿真系统的。可见，此时的控制保护系统不再具有控制功能，只具有指令执行和数据传输功能。高速通信单元采用FPGA为处理器，通过VME协议转换芯片将控制保护系统的VME总线转换成PCIE串行通信协议，再由FPGA软件实现协议转换，转换成PCIE、SRIO、AURORA、工业以太网等高速串行通信协议，经光纤收发单元转换成光信号与RTLAB系统通信。高速通信单元，对外接口为高速光纤，可实现包括PCIE、RapidIO和Aurora等多种通信协议的高速串行通信。本技术所述的低压动模平台通过现有技术中的软件控制，可实现以下验证：低压动模平台可实现两电平、多电平和模块级联多电平等各种拓扑的高压变频器的试验验证。低压动模平台可实现两象限变频器、四象限变频器等各种高压变频器的试验验证。低压动模平台可实现恒压频比控制、矢量控制、直接转矩控制等各种高压变频器控制模式的试验验证。低压动模平台可实现高压变频器系统主电路一次设备选型、参数设计等试验验证。低压动模平台可实现高压变频器系统级、功率单元和电机故障监测和故障保护策略的试验验证。低压动模平台可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模拟高压变频器的低压动模平台，其特征在于，包括依次连接的电机、变频器、高速通信单元和用于与变频器及电机实现半实物仿真联合试验的RTLAB仿真系统；所述变频器包括控制保护系统、主电路设备和功率单元；主电路设备、功率单元和电机依次连接在380V母线上；所述主电路设备包括连接380V母线上的主空开QF1，以及连接在主空开QF1另一端的电压传感器和两个并联支路；一个支路包括依次连接的空开QF4、接触器KM1、上电电阻和电流传感器，上电电阻上并联有接触器KM2；另一支路包括依次连接的空开QF3和移相变压器；两个并联支路的输出端均连接功率单元；所述控制保护系统经空开QF2连接主空开QF1供电；控制保护系统的输入端连接电压传感器和电流传感器，输出端分别连接接触器KM1、接触器KM2和功率单元；所述高速通信单元用于控制保护系统与RTLAB仿真系统的连接和高速通信；高速通信单元包括VME桥接芯片和FPGA，以及与RTLAB仿真系统连接的高速光纤收发单元；FPGA采用第一PCIE接口与光纤收发单元连接，采用第二PCIE接口与VME桥接芯片连接；VME桥接芯片采用VME总线与控制保护系统连接进行数据传输。...

【技术特征摘要】
1.一种模拟高压变频器的低压动模平台，其特征在于，包括依次连接的电机、变频器、高速通信单元和用于与变频器及电机实现半实物仿真联合试验的RTLAB仿真系统；所述变频器包括控制保护系统、主电路设备和功率单元；主电路设备、功率单元和电机依次连接在380V母线上；所述主电路设备包括连接380V母线上的主空开QF1，以及连接在主空开QF1另一端的电压传感器和两个并联支路；一个支路包括依次连接的空开QF4、接触器KM1、上电电阻和电流传感器，上电电阻上并联有接触器KM2；另一支路包括依次连接的空开QF3和移相变压器；两个并联支路的输出端均连接功率单元；所述控制保护系统经空开QF2连接主空开QF1供电；控制保护系统的输入端连接电压传感器和电流传感器，输出端分别连接接触器KM1、接触器KM2和功率单元；所述高速通信单元用于控制保护系统与RTLAB仿真系统的连接和高速通信；高速通信单元包括VME桥接芯片和FPGA，以及与RTLAB仿真系统连接的高速光纤收发单元；FPGA采用第一PCIE接口与光纤收发单元连接，采用第二PCIE接口与V...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩健，苏位峰，卫三民，殷晓刚，
申请(专利权)人：中国西电电气股份有限公司，北京西电华清科技有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西,61