一种火电厂低压变频器低电压穿越测试装置的制作方法

本实用新型涉及一种火电厂低压变频器低电压穿越测试装置，属电力测试技术领域。

背景技术：

目前火电机组辅机普遍采用变频器，其在实现电动机的无极调速、辅机软启动、经济运行等方面具有极大的优势，火电机组低压辅机变频器低电压穿越能力较差，多数不具备低电压穿越能力。2011年1月，某火力发电厂室外互感器损坏导致电网500kV系统接地故障，给煤机电源跳闸造成正在运行的本厂和周边电厂各1台600MW机组停机，对电网安全运行构成巨大威胁。某石化公司热电厂变频控制的锅炉给粉机在厂用电停电切换或系统晃电的情况下，出现给粉机全停导致锅炉停炉的事故，给机组和化工装置生产造成巨大的损失。

火电厂长期在易燃、易爆、高温、高压环境下连续运行，突发的电网电压跌落或瞬间掉电事故都会造成装置、关键设备的重大损坏；同时DCS内的连锁反应较为复杂，一台变频器控制的辅机停机都会影响到整个机组的正常运行，而当电网发生电压波动或者厂用电系统内部发生故障，如雷击、电气设备短路、接地等导致电压波动时，都会因变频器高、低电压穿越不满足要求造成发电机组停机事故。目前常用的变压器副边多绕组结构的电压跌落装置不仅体积大、重量重，尤其在上下开关级差配合不当，装置投切引起的励磁涌流对现场运行设备具有较大安全风险；电力电子低电压穿越测试装置直流侧电压及逆变输出电压均需要准确控制，从而对控制精度及环境要求较高，正是考虑上述缺点，本实用新型结合传统多绕组结构与电力电子相结合的方式，解决该问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是，为了解决火电机组低压辅机变频器低电压穿越存在的问题，本实用新型提出一种火电厂低压变频器低电压穿越测试装置。

本实用新型的技术方案如下，一种火电厂低压变频器低电压穿越测试装置，包括电机、调速变频器和低电压穿越测试装置；所述电机连接调速变频器的输出端；调速变频器的输入端连接低电压穿越测试装置的输出端；低电压穿越测试装置的输入端连接大电网。

所述低电压穿越测试装置由输入侧、输出侧、直流侧、多绕组结构电压跌落装置和控制系统组成；

所述输入侧为三桥臂不可控整流桥，由二极管构成；

所述输出侧包括输出侧为四桥臂IGBT和滤波电抗器；

所述直流侧由稳压电容组成；

所述多绕组结构电压跌落装置为多绕组结构变压器；所述多绕组结构电压跌落装置原边匝数为n，副边匝数由第一绕组n1、第二绕组n2、第三绕组n3、第四绕组n4、第五绕组n5组成；通过第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4、第五开关S5开关的断开与闭合，实现副边的匝数的变化，从而实现电压的变化。

所述控制系统包括采样模块、电压锁相环、计算模块、PI调节器和PWM控制模块；所述采样模块连接输出侧各相；电压锁相环的输入端连接输出侧各相，电压锁相环的输出端连接计算模块；采样模块和计算模块的输出端连接PI调节器；PI调节器输出端连接PWM控制模块的输入端；PWM控制模块的输出端连接输出侧IGBT可控三相四桥臂的控制端。

所述控制系统，由采集单元实时采集三相电压的幅值、频率、相位，计算单元按照设定的三相或者分相电压的幅值、功率，通过自适应模糊PI调节器使输出侧电压幅值、频率参数实时动态跟踪设定值，实现电压幅值、频率、电压跌落时间实时调节的电压源。

本实用新型的有益效果是，本实用新型将多绕组结构电压跌落装置与IGBT可控三相四桥臂电压输出单元控制系统相结合，解决了目前常用的变压器副边多绕组结构的电压跌落装置不仅体积大、重量重，尤其在上下开关级差配合不当，装置投切引起的励磁涌流对现场运行设备具有较大安全风险的问题。满足了低电压穿越测试装置直流侧电压及逆变输出电压实现准确控制的要求，保证了对控制精度及环境的较高要求。

附图说明

图1为本实用新型低电压穿越测试系统结构示意图；

图2为多绕组结构电压跌落装置的绕组结构示意图；

图3为IGBT可控三相四桥臂电压输出单元控制系统原理图；

图中，1是电机；2是调速变频器；3是输出侧；4是直流侧；5是输入侧；6是多绕组结构电压跌落装置；7是大电网。

具体实施方式

本实用新型的具体实施方式如图1所示。

本实施例一种火电厂低压变频器低电压穿越测试装置，包括电机1、调速变频器2和低电压穿越测试装置。所述电机1连接调速变频器2的输出端；调速变频器2的输入端连接低电压穿越测试装置的输出端；低电压穿越测试装置的输入端连接大电网7。

所述低电压穿越测试装置由输入侧5、输出侧3、直流侧4、多绕组结构电压跌落装置6和控制系统组成。

所述输入侧5为三桥臂不可控整流桥，由二极管构成。

所述输出侧3包括输出侧为四桥臂IGBT和滤波电抗器。

所述直流侧4由稳压电容组成。

所述多绕组结构电压跌落装置为多绕组结构变压器。所述多绕组结构电压跌落装置原边匝数为n，副边匝数由第一绕组n1、第二绕组n2、第三绕组n3、第四绕组n4、第五绕组n5组成；通过第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4、第五开关S5开关的断开与闭合，实现副边的匝数的变化，从而实现电压的变化。

当第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4、第五开关S5开关全部为断开状态时即为状态0，副变电压为即为A1-N1为输出；当第一开关S1闭合即为状态1，第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4、第五开关S5为断开状态为状态0，副变电压为即为A1-N2为输出；当第一开关S1和第二开关S2闭合即为状态1，第三开关S3、第四开关S4、第五开关S5为断开状态为状态0，副变电压为即为A1-N3为输出；当第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3闭合即为状态1，第四开关S4、第五开关S5为断开状态为状态0，副变电压为即为A1-N4为输出；当第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4闭合即为状态1，第五开关S5为断开状态为状态0，副变电压为即为A1-N5为输出；当第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4、第五开关S5闭合即为状态1，副变电压为即为A1-N6为输出。

本实施例装置的控制系统包括采样模块、电压锁相环、计算模块、PI调节器和PWM控制模块；所述采样模块连接输出侧各相；电压锁相环的输入端连接输出侧各相，电压锁相环的输出端连接计算模块；采样模块和计算模块的输出端连接PI调节器；PI调节器输出端连接PWM控制模块的输入端；PWM控制模块的输出端连接输出侧IGBT可控三相四桥臂的控制端。