一种直驱式风电全功率变流器智能综合测试装置的制作方法

本实用新型涉及一种变流器测试装置，一种直驱式风电全功率变流器智能综合测试装置。

背景技术：

在风电变流器行业， 国外ABB公司的产品基本能代表行业的最高技术水平， 产品系列比较齐全。近年来，国内变流器技术也在不断地发展，在国内风电变流器厂家中，许多拥有雄厚研发技术的公司都取得了不错的成果，像合肥阳光、金风科技、九州电气、禾望电气、中车株洲电力机车研究所等。为了满足风电变流器现场投运的要求，需要根据变流器的拓扑结构以及现场应用工况，搭建测试平台以检测风电变流器的各种性能指标。

现有全功率变流器试验系统方案的缺点是需要两台电机，一台是同步发电机，一台是原动机，原动机和发电机间需要联轴器。因此组建一个这样的地面试验台，需要的设备多，占地空间大，系统运行可靠性低，设备投资成本大，因为多了一个原动机的机械损耗和原动机变流器的损耗，系统虽是能量回馈系统，但能耗还是不小。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种成本低、运行可靠、能耗低的直驱式风电全功率变流器智能综合测试装置。

本实用新型解决上述问题的技术方案是：一种直驱式风电全功率变流器智能综合测试装置，包括高压开关及测量单元、隔离降压变压器、第一测控及配电单元、环形功率回馈单元和测试单元，环形功率回馈单元包括三绕组变压器、第二测控及配电单元、机侧滤波单元、第三测控及配电单元、网侧滤波单元、变流器，高压开关及测量单元的输入端与电网相连，高压开关及测量单元的输出端依次经隔离降压变压器、第一测控及配电单元后与三绕组变压器的一次侧绕组相连，三绕组变压器的二次侧包括第一绕组和第二绕组，第一绕组经第二测控及配电单元、机侧滤波单元与变流器机侧相连，第二绕组经第三测控及配电单元、网侧滤波单元与变流器网侧相连，所述测试单元分别与高压开关及测量单元、第一测控及配电单元、三绕组变压器，第二测控及配电单元、第三测控及配电单元相连。

上述直驱式风电全功率变流器智能综合测试装置还包括无功补偿装置，无功补偿装置的输入端与测试单元相连，无功补偿装置的输出端与变流器网侧相连。

上述直驱式风电全功率变流器智能综合测试装置，所述测试单元包括PLC、通讯单元、按键单元、显示单元和上位机，所述PLC分别与高压开关及测量单元、第一测控及配电单元、三绕组变压器，第二测控及配电单元、第三测控及配电单元相连，通讯单元、按键单元、显示单元和上位机分别与PLC相连。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型设有环形功率回馈单元，其中三绕组变压器二次侧的第一绕组替代陪试变流器拖动电机，第二绕组用来模拟发电机并网过程的试验系统，由于不用陪试变流器来拖动机组，可大大简化设备组成，不需要原动机和原动机的驱动变流器，系统损耗较小，另外还省去了联轴器，设备投资只占通常方案的一半。同时，测试装置的占地空间较小，维护费用进一步减少，系统试验运行可靠性大为提高，而系统能耗则大为减少。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图。

图2为图1中测试单元的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示，本实用新型包括高压开关及测量单元、隔离降压变压器、第一测控及配电单元、环形功率回馈单元、无功补偿装置和测试单元，环形功率回馈单元包括三绕组变压器、第二测控及配电单元、机侧滤波单元、第三测控及配电单元、网侧滤波单元、变流器1，高压开关及测量单元的输入端与电网相连，高压开关及测量单元的输出端依次经隔离降压变压器、第一测控及配电单元后与三绕组变压器的一次侧绕组相连，三绕组变压器的二次侧包括第一绕组和第二绕组，第一绕组经第二测控及配电单元、机侧滤波单元与变流器1机侧相连，第二绕组经第三测控及配电单元、网侧滤波单元与变流器1网侧相连，所述测试单元分别与高压开关及测量单元、第一测控及配电单元、三绕组变压器，第二测控及配电单元、第三测控及配电单元相连，无功补偿装置的输入端与测试单元相连，无功补偿装置的输出端与变流器1网侧相连。

环形功率回馈单元的原理：即变流器1在做通电试验时，功率电流可以在这个环内流动，功率电流沿三绕组变压器→第二测控及配电单元→机侧滤波单元→变流器1→网侧滤波单元→第三测控及配电单元→三绕组变压器循环，达到节能的目的。

如图2所示，所述测试单元包括PLC、通讯单元、按键单元、显示单元和上位机，所述PLC分别与高压开关及测量单元、第一测控及配电单元、三绕组变压器，第二测控及配电单元、第三测控及配电单元相连，通讯单元、按键单元、显示单元和上位机分别与PLC相连。

系统中测控及配电单元起到电能分配及测量与显示电量的作用；隔离降压变压器T1主要起把输入的高压降压到试验所需要的低压，本试验为10KV/690V的变压器；试验用三绕组变压器T2的二次侧绕组中，机侧一对绕组（第一绕组）模拟风电系统中机侧的输入电源，网侧一对绕组（第二绕组）模拟风电系统并网电源；机侧滤波单元和网侧滤波单元主要是滤波和环流系统发生故障时，降低故障对变压器、变流器等试验主设备的冲击；测控及配电单元中的动作信号可以通过测试台上的PLC及通讯单元、按键单元、上位机操控界面来进行运程控制，测试台既可以向各测控及配电单元发送信号，也可以把各测控及配电单元中的信号采集上来；试验用三绕组变压器中电压的输出调节也可通过PLC远程控制来实现，实现试验过程全自动化。在变流器低电压穿越试验时，无功补偿装置可以通过与变流器自身网侧绕组的功率控制方式时输出的功率分配来实现。

试验时，先检查试验线路是否接好，线路接好后，给测试单元通入电源，启动PLC及上位机，通过按键单元或者上位机操控界面启动高压开关及测量单元中的断路器等需要合闸的器件，电源接通到隔离降压变压器T1，远程控制第一测控及配电单元中的开关器件合闸启动，把电网电源接入到环形功率回馈单元。此时，根据变流器1的实验项目需要启动上位机对应的操作界面，控制环形功率回馈单元中的各设备组合运行。完成变流器1的试验。

通过整机效率测试、电能质量测试、电网侧功率因数测试、温升测试、过载能力测试、加载测试、稳定运行时间测试等一系列试验来判断变流器的性能。由于三绕组变压器T2为低压变压器，原边电压为690V，机侧绕组与网侧绕组都采用带滑动触头的出线方式，滑动触头可以通过PLC控制电机的正反转来实现副边各自电压的变化，变化范围为0-690V。因此可以通过试验用三绕组变压器来调节变流器1机侧输入电源，调节全功率风电变流器的机侧与网侧的控制方式，调整三绕组变压器网侧的电压，使变流器达到满载状态来输出功率，观察各个节点电网电压、直流电压、输出功率、频率、电流、电压等参数的曲线是否正常。试验过程中变流器的冷却系统要正常工作，监视采集的变流器温度是否在正常范围，通过测试话筒的测量值来检测变流器的电磁噪声是否在正常的范围内，通过电能质量分析仪、电流互感器、电压互感器、示波器等设备以及上位机采集的数据来记录分析变流器的各种电参数，比如端电压、电流、频率等。通过这些试验可以判断变流器的特性以及各种参数是否达到设计要求。