一种变流器的试验电路制造技术

本发明专利技术公开一种变流器的试验电路，其被试变流器工作在“直流－单相交流或三相交流”的逆变方式，即将输入的直流电变换为单相或三相的交流电，被试变流器直流端连接直流电源，并且在直流电源的正负极之间连接有储能电容器，交流端连接高感性负载，试验时，所述高感性负载经过所述变流器的脉冲宽度调制控制，与所述储能电容器通过无功功率实现受控的能量循环往复。采用该种试验电路，只要对所述变流器进行合适的控制，就可以使变流器工作在与实际工作时相同的电流和功率状况下，获得与现有技术同样有效的试验数据，而实际的损耗能量却很小。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及变流器技术，具体地说涉及一种变流器的试验电路。
技术介绍
在各种电机驱动场合下，大功率变流器得到广泛使用。这些变流器用于向电机提供驱动电源，在变流过程中，将供电网络提供的供电电压转化为合适电压和频率的供电电压，向电机提供。在上述应用场合的大功率变流器，需要通过试验方法测试变流器的工作状况。现有技术下，采用如图1a-1c或如图2a-2c所示的试验电路。图1a-1c示出的三种试验电路分别针对不同形式的变流器采用的同样的试验方法，其共同特征都是在变流器的输出端连接异步电机作为负载，在异步电动机后，可以进一步连接发电机、飞轮等装置连接，将试验功率由发电机回馈到电网中、转化存储为飞轮的动能或由电阻发热消耗。由于上述负载状况与变流器真实工作状况相近，使被试验的变流器可以获得类似于实际工作状态的试验状态。其中，图1a所示的电路中，被试验变流器为“三相交流-直流-三相交流”的变流器；图1b所示的电路中，被试验变流器为“直流-三相交流”变流器；图1c所示的电路中，被试验变流器为“单相交流-直流-三相交流”的变流器。图2示出的三种实验电路采用另外一种试验方法，其特征是，变流器的输出均连接接近实际电机功率因数(0.8左右)的电阻电感作为负载，使所述变流器在类似于实际工作状态的试验状态下工作。变流器在试验过程中输出的电能在上述电阻电感负载上消耗掉。其中图2a-2c所示的电路中的变流器形式分别与图1a-1c的变流器形式相同。上述两种试验方法本质上都是在变流器的输出端连接替代负载，以便获得与真实使用条件相近的工作状态，从而可以试验出变流器的正常工作电压、电流、功率等参数。这种方式能够较好的对变流器的工作状态进行试验，但是也存在若干问题。首先，两者的能量消耗都很高。图1所示的试验电路中，作为替代负载的电机可以通过连接法发电机将电能回馈电网，这样可以使一部分电能得到回收，但是，由于这种能量回馈方式的环节过多，造成电能在中间环节上已经消耗了大部分，能够回馈到电网的比例较小。图2所示的电路中，电能完全消耗在作为负载的电阻上，使电能白白损耗。其次，对于图1b、图2b等，针对使用单相交流电的变流器进行试验的电路中，由于变流器需要单相供电，导致电源三相不平衡。再次，上述电路对于具有不同供电要求的变流器，需要准备不同类型的供电电源，造成电源种类多而复杂。除了上述问题外，上述两种方法各自还存在一些特定的问题。其中，图1所示的方法由于需要设置若干组电机，使其存在系统复杂，占地面积大，试验设备成本高等问题；同时，传动设备易磨损，维护成本高；试验时作为负载的异步电机不断旋转，机械噪声大。图2所示的方法由于全部试验功率都通过电阻消耗，使电能无法回收，能量损耗巨大；该方法由于需要为负载配置大功率散热装备，使成本增高，当使用风扇等散热装备时，还会产生噪声。
技术实现思路
针对上述缺陷，本专利技术解决的技术问题在于，为变流器提供一种试验电路，该电路能够降低试验过程中产生的能量损耗，并便于采用进一步优化方案，使需要对单相供电的逆变器进行试验时，不会由于单相供电而造成三相电的不平衡；该电路同时具有所需供电电源种类单一的优点。同样，该电路可以简化试验系统，降低系统的维护成本，以及由于无需考虑散热等，不会产生噪声。本专利技术提供变流器的试验电路，该实验电路中，被试变流器工作在“直流-单相交流或三相交流”的逆变方式，即将输入的直流电变换为单相或三相的交流电，被试变流器直流端连接直流电源，并且在直流电源的正负极之间连接有储能电容器，交流端连接高感性负载，试验时，所述高感性负载经过所述变流器的脉冲宽度调制控制，与所述储能电容器通过无功功率实现受控的能量循环往复。优选地，所述被试验变流器包括整流器和逆变器，所述整流器为四象限整流器；所述被试变流器直流端连接直流电源具体是，所述整流器和逆变器的直流母线连接所述直流电源；所述交流端连接高感性负载，具体是所述整流器的输入端和所述逆变器的输出端分别连接高感性负载。优选地，所述被试变流器仅包括逆变器；所述被试变流器直流侧连接直流电源具体是，所述逆变器的直流母线连接试验用的直流电源；所述交流端连接高感性负载，具体是所述逆变器的交流端连接三相或者单相高感性负载。优选地，所述被试验变流器仅包括整流器，该整流器为四象限整流器；所述被试变流器直流端连接直流电源具体是，所述该整流器的直流母线连接试验用的直流电源；所述交流端连接高感性负载，具体是所述整流器的交流端连接相应的三相或者单相高感性负载。优选地，所述直流电源为直流电网、相控整流器或者脉冲整流器。优选地，当所述变流器的交流端为一组或多组三相交流端时，所述高感性负载为对应的一组或多组三相高感性负载；同一组三相负载的每一相上的高感性负载具体是可调或固定的电感和可调或固定的电阻的串联电路，并且同一组三相负载的三相具有相同的参数；不同组的三相负载的参数可以不同。优选地，当所述变流器的交流端为一组或多组单相交流端时，每一路的高感性负载具体是可调或固定的电感和可调或固定电阻的串联电路，不同的单相负载的参数可以不同。优选地，当所述变流器的交流端为一组或多组三相交流端以及一组或多组单相交流端集合体时，三相交流端的每一相上的高感性负载具体是可调或固定的电感和可调或固定的电阻的串联电路，并且同一组三相负载的三相具有相同的参数，不同组的三相负载的参数可以不同；当所述变流器的交流端为一组或多组单相交流端时，每一路的高感性负载具体是可调或固定的电感和可调或固定电阻的串联电路，不同的单相负载的参数可以不同。优选地，当所述变流器的直流母线为一组或多组时，所述直流电源分别连接各个直流母线。优选地，所述高感性负载的功率因数值是指额定工况时的值，所述高感性负载的功率因数推荐值取值在0.10左右，并且不高于0.50。本专利技术基本技术方案提供的试验电路，在被试验变流器的交流端连接高感性负载，该高感性负载作为实际负载的替代；同时，在变流器的直流端并联大容量的储能电容器。所述高感性负载的功率因数很低，所需的无功功率由储能电容器提供。逆变器通过受控的开关器件构建了直流电源、储能电容器和高感性负载的能量传递的桥梁，通过逆变器的电能是双向的。部分开关时间由直流电源和储能电容器向高感性负载侧传送能量，此时，高感性负载的电阻消耗极少部分能量，高感性负载的电感则存储绝大部分能量；另一部分的开关时间能量由高感性负载向直流电源和储能电容器回馈能量，此时，高感性负载的电阻依旧要消耗极少部分能量，高感性负载的电感将存储能量回馈到并联在直流电源的储能电容器中去。因为电阻始终在消耗能量，而且逆变器开关时也有部分能量的损耗，所以高感性负载回馈的能量总是小于获取的能量；因为有直流电源不断补充所损耗的能量，所以这种能量的循环变换传递可以持续地进行。能量的循环变换传递受变流器的开关器件控制，由于变流器的开关频率高，能量的循环变换传递的频率也很高。采用该种试验电路时，只要对所述变流器进行合适的控制，就可使变流器工作在与实际工作时相同的电流和功率状况下，获得与现有技术同样有效的试验数据，而实际的损耗能量却很小。相比之下，现有技术中采用的电动机或者电阻电感负载，其功率因素都比较高，因此需要消耗大量能量。在本专利技术的基本试验电路基础上，本专利技术更提供了采用逆向拓扑电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变流器的试验电路，其特征在于，被试变流器工作在“直流－单相交流或三相交流”的逆变方式，即将输入的直流电变换为单相或三相的交流电，被试变流器直流端连接直流电源，并且在直流电源的正负极之间连接有储能电容器，交流端连接高感性负载，试验时，所述高感性负载经过所述变流器的脉冲宽度调制控制，与所述储能电容器通过无功功率实现受控的能量循环往复。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：冯江华，陈高华，丁荣军，杨文昭，
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：43[中国|湖南]