逆变器试验系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种逆变器试验系统，包括：并网变压器、阻感负载和不少于两台的逆变器，逆变器的输入端连接直流输入，并网变压器具有与逆变器数量对应的输入绕组，逆变器的输出端可选择地与并网变压器的输入绕组相连，并网变压器的输出绕组接入交流电网，阻感负载可选择地连接在逆变器的输出端与并网变压器的输入绕组之间。本实用新型解决了现有技术存在逆变器的输出电压要求单一、不能同时进行多台逆变器试验和不能快速进行切投的技术问题，可以对多种、多台逆变器进行出厂试验，试验速度快能力强，既能通过离网试验进行各种类型负载试验，又可通过并网试验实现节能目的，满足了逆变器出厂试验的多种要求。
【专利说明】逆变器试验系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种电气试验系统，尤其是涉及一种集并网及离网测试功能于一体的逆变器试验系统。
【背景技术】
[0002]目前，大功率逆变器的应用十分广泛，相关产品的出厂试验必不可少，而在现有技术当中通过逆变器试验系统对逆变器进行出厂试验。现有技术中的试验系统一般可以完成逆变器的空载试验、轻载试验、功率考核试验，以及并网试验等多种不同类型的试验。而整个试验系统通常主要包括:主电路系统、控制系统、测控系统以及辅助设备等。试验过程可由计算机控制完成，实现系统自检功能，同时系统还具有设备状态监控和故障报警功能。
[0003]从现有技术当中的类似系统来看，与本实用新型最相近似的主要有以下试验系统:
[0004]单一的并网或单一的功率考核试验系统，只能对单台逆变器进行考核，对被试逆变器输出电压要求单一、负载系统单一，不能快速进行切投。而且，该试验系统控制过程不智能，试验过程由开关按钮完成，控制系统较为复杂，测试系统也未与控制系统进行良好的集成。因此，研制一种能够满足多种逆变器输出电压要求、负载系统类型丰富，以及能够进行快速投切的逆变器试验系统成为当前亟待解决的技术问题。
实用新型内容
[0005]有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种逆变器试验系统，解决现有技术存在的逆变器输出电压要求单一、不能同时进行多台逆变器试验和不能快速进行切投的技术问题。
[0006]为了实现上述实用新型目的，本实用新型具体提供了一种逆变器试验系统的技术实现方案，一种逆变器试验系统，包括:并网变压器、阻感负载和不少于两台的逆变器。所述逆变器的输入端连接直流输入，所述并网变压器具有与所述逆变器数量对应的输入绕组，所述逆变器的输出端可选择地与所述并网变压器的输入绕组相连，所述并网变压器的输出绕组接入交流电网，所述阻感负载可选择地连接在所述逆变器的输出端与所述并网变压器的输入绕组之间。
[0007]优选的，所述逆变器的输出端通过接触器可选择地与所述并网变压器的输入绕组相连，用于在两台以上的所述逆变器进行并网试验时，根据所述逆变器的试验电压等级选择与对应电压等级的所述并网变压器的输入绕组相连。
[0008]优选的，所述阻感负载通过接触器可选择地连接在所述逆变器的输出端与所述并网变压器的输入绕组之间，用于在两台以上的所述逆变器进行离网试验时接入所述阻感负载。
[0009]优选的，所述逆变器试验系统还包括整流电源和变压调压回路，所述变压调压回路的输入端与交流电网相连，所述变压调压回路的输出端与所述整流电源的输入端相连，所述整流电源的输出端与所述逆变器的输入端相连。
[0010]优选的，所述逆变器的输出端与所述并网变压器的输入绕组之间连接有mXn个接触器，m为进行并网试验的所述逆变器的组数，η为所述逆变器的不同并网电压等级数量。当所述逆变器进行并网试验时，所述逆变器的输出端通过所述接触器择一地与所述并网变压器的其中一组相应并网电压等级的输入绕组相连。
[0011]优选的，所述并网变压器的输入绕组采用多抽头结构增加并网电压等级选择。
[0012]优选的，所述并网变压器的输入绕组采用多绕组结构，提高所述逆变器的试验总容量。
[0013]优选的，所述逆变器试验系统还包括控制台和控制从站，所述控制台包括控制主站和工控机，所述控制主站包括主控制器和接口模块。所述工控机通过所述接口模块与所述主控制器相连，所述主控制器还与所述控制从站相连。所述工控机通过所述主控制器向所述控制从站发送接触器控制指令，所述控制从站与所述接触器相连，控制所述接触器的断开与闭合。
[0014]优选的，所述逆变器试验系统还包括其他设备从站，所述其他设备从站与所述主控制器相连，所述工控机通过所述控制主站与所述其他设备从站进行控制指令与检测数据的传送。
[0015]优选的,所述控制从站和所述其他设备从站通过Profibus-DP总线与所述控制主站的DP主站接口相连。
[0016]优选的，所述主控制器采用西门子S7-300系列可编程逻辑控制器，所述控制从站和所述其他设备从站采用西门子ET200S模块。
[0017]通过实施上述本实用新型提供的逆变器试验系统，具有如下技术效果:
[0018](I)本实用新型试验系统解决了现有技术存在的逆变器输出电压要求单一、负载系统单一和不能快速进行切投的技术问题；
[0019](2)本实用新型试验系统可以对多种逆变器进行出厂试验，试验速度快能力强，既能通过离网试验进行各种类型负载试验，又可通过并网试验实现节能目的，满足逆变器出厂试验对相关外设的要求；
[0020](3)本实用新型试验系统使操作者在试验时可以远离高压区域，保证了操作人员的人身安全；
[0021](4)本实用新型试验系统通过并网，实现了能量的循环利用，网侧只需提供损耗；
[0022](5)本实用新型中的测控系统集成于远程计算机，具有良好的人机界面，保证了整个控制过程的清晰明了，测试数据便于记录；
[0023](6)本实用新型试验系统采用分布式总线形式进行控制，减少了硬连线、减少系统复杂程度、节约了成本；
[0024]( 7 )本实用新型试验系统在试验系统的最大容量内，可同时对两台，甚至是更多台逆变器进行试验，提高了试验效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1是本实用新型逆变器试验系统一种【具体实施方式】的系统结构框图；
[0027]图2是本实用新型逆变器试验系统一种【具体实施方式】并网变压器的接线结构示意图；
[0028]图3是本实用新型逆变器试验系统一种【具体实施方式】的部分电气连接结构示意图；
[0029]图4是本实用新型逆变器试验系统另一种【具体实施方式】并网变压器的接线结构示意图；
[0030]图5是本实用新型逆变器试验系统一种【具体实施方式】控制部分的系统结构框图；
[0031]图中:1_逆变器，2-并网变压器，3-阻感负载，4-整流电源，5-变压调压回路，6-用户电源，7-控制台，8-控制从站，9-其他设备从站，10-控制主站，11-工控机，12-主控制器，13-接口模块。
【具体实施方式】
[0032]为了引用和清楚起见，将下文中使用的技术名词、简写或缩写记载如下:
[0033]逆变器:一种将直流电变为交流电的设备；
[0034]PLC:ProgrammabIe Logic Controller,可编程逻辑控制器的简称；
[0035]Profibus-DP:Profibus_ Decentralized Periphery,是一种高速、低成本通信，专门用于设备级控制系统与分散式I/O的通信；
[0036]I/O:1nput/0utput,输入 / 输出的简称；
[0037]AC !Alternating Current,交流电的简称；
[0038]CPU:Central Processing Unit,中央处理器的简称。
[0039]为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0040]如附图1至附图5所示，给出了本实用新型逆变器试验系统的具体实施例，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。
[0041]如附图1所示，一种逆变器试验系统的具体实施例，包括:并网变压器2、阻感负载3和不少于两台的逆变器I。逆变器I的输入端连接直流输入，并网变压器2具有与逆变器I数量对应的输入绕组，逆变器I的输出端可选择地与并网变压器2的输入绕组相连，并网变压器2的输出绕组接入交流电网，阻感负载3可选择地连接在逆变器I的输出端与并网变压器2的输入绕组之间。
[0042]具体实施例描述的逆变器试验系统可以满足逆变器I进行如下试验:
[0043]空载试验:切断并网变压器2和阻感负载3，接通逆变器I的工作电源，检查逆变器I的工作是否正常；
[0044]轻载试验:闭合阻感负载3并带低负载进行试验，检查逆变器I的工作是否正常；[0045]功率考核试验:逐级增加阻感负载3进行试验，检查逆变器I的工作是否正常；
[0046]并网试验:切断阻感负载3，接通并网变压器2，再供直流电，检查逆变器I的工作是否正常，并网试验可同时对两台或三台以上的逆变器I进行并网或离网试验。
[0047]逆变器I的输出端通过接触器可选择地与并网变压器2的输入绕组相连，用于在两台以上的逆变器I进行并网试验时，根据逆变器I的试验电压等级选择与对应电压等级的并网变压器2的输入绕组相连。阻感负载3通过接触器可选择地连接在逆变器I的输出端与并网变压器2的输入绕组之间，用于在两台以上的逆变器I进行离网试验时接入阻感负载3。
[0048]逆变器I的输出端与并网变压器2的输入绕组之间连接有mXn个接触器，m为进行并网试验的逆变器I的组数，η为逆变器I的不同并网电压等级数量。当逆变器I进行并网试验时，逆变器I的输出端通过接触器择一地与并网变压器2的其中一组相应并网电压等级的输入绕组相连。
[0049]逆变器试验系统还进一步包括整流电源4和变压调压回路5，变压调压回路5的输入端与IOkV交流电网相连，变压调压回路5的输出端与整流电源4的输入端相连，整流电源4的输出端与逆变器I的输入端相连。
[0050]进行多台不同电压等级的逆变器试验时，需选择多输入并网变压器2，可针对多种逆变器I进行输入电压选择。作为本实用新型一种典型的实施例，在附图1中，逆变器试验系统采用两台逆变器1，分别为逆变器一和逆变器二，并且两台逆变器I为不同电压等级，其输出电压等级分别为270V和380V。如附图2所示，并网变压器2采用两组三相输入绕组，再从每组三相输入绕组中引出抽头，形成四个三相输入端，分别对应于I号低压270V输入端Bl、l号低压380V输入端Cl、2号低压380V输入端B2、2号低压270V输入端C2，三相输出端A的绕组则连接高压IOkV电网。接触器KMl与I号低压270V输入端BI相连，接触器KM2与I号低压380V输入端Cl相连，接触器KM3与2号低压380V输入端B2相连，接触器KM4与2号低压270V输入端C2相连。在逆变器一的输出端与阻感负载一之间连接有接触器KM5，在逆变器二的输出端与阻感负载二之间连接有接触器KM6。本具体实施例为根据270V和380V的逆变器I并入IOkV高压电网而设计的并网变压器2，并网变压器2容量大，可用于两台500kW逆变器I试验。根据用户需求，还可相应增加变压抽头和并网变压器容量。此时，用户可以选择进行380V并网试验、270V并网试验和离网试验。进行并网试验时，由用户选择并网电压等级，将直流交流侧电源送至逆变器1，控制逆变器I进行并网。进行离网试验时，切断并网变压器2的回路，直接由逆变器I带阻感负载3进行功率考核。
[0051]并网变压器2的输入绕组采用多抽头结构增加并网电压等级选择。并网变压器2的输入绕组采用多绕组结构，并相应地提高输出绕组的容量，以此来提高逆变器I的试验总容量。通过增加并网变压器2的绕组抽头可以增加并网电压等级选择，通过增加并网变压器2的低压绕组并相应提高并网变压器2的容量(整流电源4的容量也需相应提高)增加可试验逆变器I的数量。根据此种方法，可以继续发展为三种电压等级三台逆变器同时进行并网试验，或是四种电压等级四台逆变器同时进行并网试验。如附图4所示为逆变器试验系统对两种不同电压等级的三台逆变器I进行试验时并网变压器2的电气连接结构示意图，其两种输出电压等级分别为270V和380V。此时，并网变压器2采用三组三相输入绕组，再从每组三相输入绕组中引出抽头，形成六个三相输入端，分别对应于I号低压270V输入端B1、I号低压380V输入端Cl、2号低压380V输入端B2、2号低压270V输入端C2、3号低压380V输入端B3、3号低压270V输入端C3，三相输出端A的绕组则连接高压IOkV电网。此时，在逆变器I的输出端与并网变压器2的输入绕组之间共需要采用6个接触器。
[0052]下面以两台逆变器I同时进行并网或离网试验为例，简述其操作原理。首先按照附图3所示对电路进行接线，如同时进行并网试验，逆变器一的输出为三相AC270V，逆变器二的输出为三相AC380V，通过控制使接触器KMl和KM3合闸，使接触器KM2、KM4、KM5和KM6分闸，整流电源4送电后再操作逆变器I进行并网操作，实现两台逆变器I的并网功能。相反，如逆变器一的输出为三相AC380V，逆变器二的输出为三相AC270V，则控制使接触器KM2和KM4合闸，使接触器KM1、KM3、KM5和KM6分闸。如同时进行离网试验，根据需要配置相应的阻感负载3，通过控制使接触器KM5和KM6合闸，使接触器KMl、KM2、KM3和KM4分闸，完成离网阻感负载3的功能试验。通过对KMl?KM6各个接触器进行切换，选择需要的并网或离网试验功能，本实用新型具体实施例描述的逆变器试验系统使用灵活方便。
[0053]根据逆变器I的种类和产量选择建设相应的逆变器出厂试验系统，能够大大提高逆变器的出厂试验效率，并提升逆变器试验能力。为满足试验系统进行并网试验时能选择多种电压等级，需要稳定的控制系统进行控制监测，防止并网变压器2的绕组受到冲击。如附图2中的并网变压器2的I号低压270V输入端BI和I号低压380V输入端Cl不允许同时送电，通过对并网变压器2前端接触器的电气互锁与控制程序互锁进行双重保护，可以防止误操作，保证并网试验正常进行。
[0054]逆变器试验系统还包括控制台7和控制从站8，控制台7包括控制主站10和工控机11，控制主站10包括主控制器12和接口模块13。工控机11通过接口模块13与主控制器12相连，主控制器12还与控制从站8相连。主控制器12负责控制指令的发出、开关状态的检测，以及执行运算功能。主控制器12控制接触器KMl?KM6的开闭，同时采集接触器KMl?KM6的的开关状态。工控机11通过主控制器12向控制从站8发送接触器控制指令，控制从站8与接触器相连，控制接触器的断开与闭合。逆变器试验系统还包括其他设备从站9，其他设备从站9与主控制器12相连，工控机11通过控制主站10与其他设备从站9进行控制指令与检测数据的传送。控制从站8和其他设备从站9通过Profibus-DP总线与控制主站10的DP主站接口相连，控制从站8负责执行接触器KMl?KM6的开闭动作。主控制器12采用西门子S7-300系列可编程逻辑控制器CPU 314，性能稳定。控制从站8和其他设备从站9采用西门子ET200S模块，西门子S7-300控制主站与西门子ET200S从站模块之间通过Profibus-DP进行通讯,通讯质量可靠、速度快。接触器KMl?KM6的控制指令由CPU 314发出，ET200S负责指令执行，控制接触器进行动作。通过CPU 314编程可对接触器控制进行软件互锁，比如各电压等级之间的互锁、并网离网试验之间的互锁。操作员通过工控机11点击界面按钮发出指令，控制主站10响应指令，对指令是否允许执行进行判断，如果未分断接触器KM1，接触器KM2将不能闭合，控制主站10的主控制器12经过运算再将结果交给控制从站8执行命令。
[0055]本实用新型具体实施例描述的逆变器试验系统集并网与离网功率试验于一体，既能通过离网试验进行各种类型负载试验，又能通过并网试验进行老化试验达到节能目的。在试验系统的最大容量内，可同时对两台，甚至是多台逆变器进行试验，提高了试验效率，试验速度快能力强，并可实现多种电压等级的并网试验，适用范围广。同时，逆变器试验系统通过工控机11能够实现远程控制试验系统中的各个接触器，包括对控制逆变器并网或离网试验的接触器进行投切，控制系统围绕西门子300系列PLC搭建，使操作者在试验时远离高压区域，保证了试验过程的安全。通过逆变器并网，实现了能量的循环利用，在网侧只需要提供损耗。控制系统基于远程的工控机，具有良好的人机界面，保证了整个控制过程的清晰明了，便于测试数据的记录。逆变器试验系统采用分布式总线形式进行控制，减少了硬连线和系统复杂程度，有效节约了成本。本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0056]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制。虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。
【权利要求】
1.一种逆变器试验系统，其特征在于，包括:并网变压器(2)、阻感负载(3)和不少于两台的逆变器(I)，所述逆变器(I)的输入端连接直流输入，所述并网变压器(2 )具有与所述逆变器(I)数量对应的输入绕组，所述逆变器(I)的输出端可选择地与所述并网变压器(2)的输入绕组相连，所述并网变压器(2)的输出绕组接入交流电网，所述阻感负载(3)可选择地连接在所述逆变器(I)的输出端与所述并网变压器(2)的输入绕组之间。
2.根据权利要求1所述一种逆变器试验系统，其特征在于:所述逆变器(I)的输出端通过接触器可选择地与所述并网变压器(2)的输入绕组相连，用于在两台以上的所述逆变器(I)进行并网试验时，根据所述逆变器(I)的试验电压等级选择与对应电压等级的所述并网变压器(2)的输入绕组相连。
3.根据权利要求1或2所述的一种逆变器试验系统，其特征在于:所述阻感负载(3)通过接触器可选择地连接在所述逆变器(I)的输出端与所述并网变压器(2)的输入绕组之间，用于在两台以上的所述逆变器(I)进行离网试验时接入所述阻感负载(3)。
4.根据权利要求3所述一种逆变器试验系统，其特征在于:所述逆变器试验系统还包括整流电源(4)和变压调压回路(5)，所述变压调压回路(5)的输入端与交流电网相连，所述变压调压回路(5)的输出端与所述整流电源(4)的输入端相连，所述整流电源(4)的输出端与所述逆变器(I)的输入端相连。
5.根据权利要求1、2、4中任一权利要求所述一种逆变器试验系统，其特征在于:所述逆变器(I)的输出端与所述并网变压器(2)的输入绕组之间连接有mXn个接触器，m为进行并网试验的所述逆变器(I)的组数，η为所述逆变器(I)的不同并网电压等级数量，当所述逆变器(I)进行并网试验时，所述逆变器(I)的输出端通过所述接触器择一地与所述并网变压器(2)的其中一组相应并网电压等级的输入绕组相连。
6.根据权利要求5所述一种逆变器试验系统，其特征在于:所述并网变压器(2)的输入绕组采用多抽头结构增加并网电压等级选择。
7.根据权利要求6所述一种逆变器试验系统，其特征在于:所述并网变压器(2)的输入绕组采用多绕组结构，提高所述逆变器(I)的试验总容量。
8.根据权利要求1、2、4、6、7中任一权利要求所述一种逆变器试验系统，其特征在于:所述逆变器试验系统还包括控制台(7 )和控制从站(8 )，所述控制台(7 )包括控制主站(10 )和工控机(11)，所述控制主站(10)包括主控制器(12)和接口模块(13);所述工控机(11)通过所述接口模块(13)与所述主控制器(12)相连，所述主控制器(12)还与所述控制从站(8 )相连，所述工控机(11)通过所述主控制器(12 )向所述控制从站(8 )发送接触器控制指令，所述控制从站(8)与所述接触器相连，控制所述接触器的断开与闭合。
9.根据权利要求8所述一种逆变器试验系统，其特征在于:所述逆变器试验系统还包括其他设备从站(9 )，所述其他设备从站(9 )与所述主控制器(12 )相连，所述工控机(11)通过所述控制主站(10)与所述其他设备从站(9)进行控制指令与检测数据的传送。
10.根据权利要求9所述一种逆变器试验系统，其特征在于:所述控制从站(8)和所述其他设备从站(9)通过Profibus-DP总线与所述控制主站(10)的DP主站接口相连。
11.根据权利要求9或10所述一种逆变器试验系统，其特征在于:所述主控制器(12)采用西门子S7-300系列可编程逻辑控制器，所述控制从站(8)和所述其他设备从站(9)采用西门子ET200S模块。
【文档编号】G01R31/00GK203551697SQ201320694068
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年11月6日 优先权日:2013年11月6日
【发明者】范一平, 刘东山 申请人:株洲南车时代电气股份有限公司