一种新型高压变频器低能耗负载试验装置制造方法及图纸

一种新型高压变频器低能耗负载试验装置，将配电网母线１经隔离变压器２连接变频器３，变频器输出端串联阻感负载４后再与母线１并接，在变频器３与阻感负载４之间连接电压互感器５、电流互感器６；调节变频器输出电压的幅值和相位，检测阻感负载中电阻的电压，找出其最小值，改变ＰＬＣ输出脉冲或调制信号，控制系统电流，完成不同电流工况单元的运行状况的测试，系统电流由电流互感器检测送入ＰＬＣ进行监控。本实用新型专利技术具有以下优点和效果：１．在试验过程中无需电动机，２．将高压变频器试验分两个步骤，使控制更加简易，３．试验系统简单，可靠性、安全性、实用性高，４．整个试验过程有功消耗只有变频器的损耗和负载限流电阻的消耗，故能耗低。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于交流传动速系统控制
，特别涉及到一种高压变频调速系统低能耗负载试验装置。
技术介绍
随着现代工业的飞速发展，高压电动机的应用越来越广泛，它是工矿企业中的主要动力，在冶金、钢铁、化工、水处理等行业的大、中型厂矿中，需要拖动风机、泵类、压缩机等各种大功率机械设备。由于传统的传动系统由“电动机-工作机械”组成，造成能源的大量浪费和设备寿命的降低，因此具有高效节能的高压变频器已被现代传动系统所广泛采用。在高压变频器生产过程中，为了考核各单元各功率模块的运行状况，必须进行出厂前的整机试验，但因其功率太大，直接并入电网试验将会造成电能的大量浪费，而且增加了企业成本，如何进行有效的、简易的、低能耗试验将显得非常重要。目前对于高压变频器的试验方式主要有两种一是“交-直-交”交流传动试验系统，即由高压变频器供电给异步电机，异步电机同轴带动直流发电机，直流发电机再驱动直流电动机，直流电动机再同轴带动三相交流同步发电机发出电能回馈至电网，其间通过调节各个电动机的励磁电流来实现高压变频器各种特性的试验；二是最近提出的“双逆变器-双电动机”互馈试验系统，对其中某一异步电机进行转差频率的控制，使之工作在发电状态并通过改变转差率来改变发电机转矩的大小，从而达到模拟负载变化的目的。虽然以上两种方案均能满足各种试验要求，但试验系统复杂，不易控制，可靠性和安全性较低，而且成本也较大。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足和存在的问题，提出一种低能耗、安全、简易可靠的高压变频器负载试验装置，测试变频器在允许电压范围内，通过额定电流运行的能力，使试验过程中无需电动机，这样将使装置简化而且大大降低成本。基本思路是借助于无功电流发生装置，建立一种变频器低能耗的电流试验装置。其技术方案是将配电网母线1经隔离变压器2连接变频器3，变频器输出端串联阻感负载4后再与母线1并接，在变频器3与阻感负载4之间连接电压互感器5、电流互感器6；调节变频器输出电压的幅值和相位，以控制变频器输出电流的大小和方向，为了快速找到电网电压与单元输出电压相位大小一致的控制信号，检测阻感负载中电阻的电压，找出其最小值，此时输出与输入交流大小和相位一致；合闸，电压互感器5检测电阻的压降送入变频器3中的PLC(可编程逻辑控制器)，同时改变PLC的输出脉冲以调整输出相位角，直到电压传感器测到的信号值最小，然后改变调制信号的幅值，同时不断检测电阻压降直到再次找到电压传感器测到的信号最小，此时变频器3的输出电压大小、相位与交流输入基本一致，然后通过改变PLC输出脉冲或调制信号，控制系统电流，从而完成不同电流工况单元的运行状况的测试，系统电流由电流互感器6进行检测送入PLC进行监控。合闸瞬间由负载限流电阻限流，合闸前开关K1、K2、K3、K4、K5、K6为断开状态，合闸启动过程为合空开--合K6--合K1--合K3--和K2--合K5--合K4，在正常运行时是否需断开K3在实际运行过程中试验确定。输出电流、电压由PLC进行检测并输出脉冲调整输出相位角以调节通过IGBT(绝缘栅极双极晶体管)的电流进行不同电流情况及满载情况试验，为了保证单元电压不过压，功率单元应调整为感性负载，输出相位角超前输入相位角，使功率由单元侧流向电源侧检测结束后卸载过程为断K6--断K1--断K2--断K4--断K3--断K5。为了安全试验，电网电压与变频器输出电压相位差角视阻感负载的大小选在0度左右。本技术借助无功电流发生装置提出了一种崭新的高压变频器试验装置，能有效的测试变频器在允许电压范围内通过额定电流运行的能力，该装置摆脱传统试验装置的约束，具有以下优点和积极效果(1)借助无功电流发生装置，在试验过程中无需电动机；(2)将高压变频器试验分两个步骤，使控制更加简易；(3)试验系统简单，可靠性、安全性、实用性高；(4)整个试验过程有功消耗只有变频器的损耗和负载限流电阻的消耗，故能耗低。附图说明图1为本技术高压变频器低能耗负载试验系统与电网系统母线的连接关系的试验原理图；图2为考虑单元试验时，本技术的具体实施方案图；图3为IGBT驱动信号生成原理框图；图4为本技术试验原理图的等效图。具体实施方式以下结合附图和单元实施例对本技术的工作原理作进一步说明。如图1本技术的试验原理图所示及图。配电网母线1经隔离变压器2，连接变频器3，其输出端串联阻感负载4后再与母线1并接，为了快速找到电网电压与单元输出电压相位大小一致的控制信号，可以通过检测阻感负载中电阻的电压来确定，因为当单元输出电压大小和相位与输入交流电压大小相位一致时，系统有功消耗理论上为0，则电阻压降理论上也应为0，但由于存在变频器损耗，电阻压降应是一个接近于0的值，实际上找出其最小值即说明输出与输入交流大小和相位一致。合闸后电压互感器5检测电阻的压降送入变频器3中的PLC，同时改变PLC的输出脉冲以调整输出相位角，直到电压互感器测到的信号值最小，然后改变调制信号的幅值，同时不断检测电阻压降直到再次找到电压传感器测到的信号最小，此时单元的输出电压大小、相位与交流输入基本一致，然后通过改变PLC输出脉冲或调制信号即可控制系统电流，从而完成不同电流工况单元的运行状况的试验，系统电流由电流互感器6进行检测送入PLC进行监控。如图4所示，将高压变频器一单元交流输出端经阻感负载串联后与交流输入端并接，此时变频器单元输出电压可看作一可控电压源(输出电压幅值与相位均可控)，试验系统即为这一可控电压源Ua与电网电源Ub串联阻感负载后联接成回路，图4中L为空心电抗器的电感。系统A(图4中的8)发出有功和感性无功，负载和系统B(图4中的9)吸收有功和感性无功，系统A吸收有功和感性无功，而系统B发出有功和感性无功。只要适当调节变频器输出电压的幅值和相位，即可以控制变频器输出电流的大小和方向。当高压变频器吸收有功时，逆变器直流侧电容电压升高；当高压变频器输出有功时，逆变器直流侧电容电压下降；电容电压的升高或降低将调节有功电流大小，直到电源输出有功能补偿负载等效电阻损耗，达到平衡状态。因此，电源输出的有功部分只是补偿试验系统的损耗，这样即可达到低能耗试验目的。如图2考虑单元试验时具体实施方案图所示。负载合闸瞬间由于系统处于暂态过程，流过IGBT的冲击电流可能很大，为了安全试验，合闸瞬间由负载限流电阻限流，并且合闸启动过程为(合闸前状态为K1、K2、K3、K4、K5、K6为断开状态)合空开--合K6--合K1--合K3--和K2--合K5--合K4(在正常运行时是否需断开K3在实际运行过程中试验确定)。2.1和2.2为变压器，7为限流电阻，4.1为负载限流电阻，4.2为空心电抗器。试验完成后，卸载过程为断K6--断K1--断K2--断K4--断K3--断K5。如图1示，所述装置包括隔离变压器2、阻感负载4、电压互感器5和电流互感器6，隔离变压器的输入端与配电网母线1连接，输出端与被测高压变频器3的交流输入端相连，阻感负载4串联高压变频器3后与配电网母线1并接形成回路；在高压变频器3与阻感负载4之间接有用于检测阻感负载压降及电流的电压互感器5和电流互感器6。具体电路连接形式如图2示。隔离变压器2包括降压变压器2.1和升压变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型高压变频器低能耗负载试验装置，其特征是：所述装置包括隔离变压器（２）、阻感负载（４）、电压互感器（５）和电流互感器（６），隔离变压器的输入端与配电网母线（１）连接，输出端与被测高压变频器（３）的交流输入端相连，阻感负载（４）串联高压变频器（３）后与配电网母线（１）并接形成回路；在高压变频器（３）与阻感负载（４）之间接有用于检测阻感负载压降及电流的电压互感器（５）和电流互感器（６）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：查晓明，毕平劲，王宏英，
申请(专利权)人：湖北三环发展股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：83[中国|武汉]