高压变频器功率单元测试装置的制作方法

本发明涉及高压变频器领域，尤其是涉及一种高压变频器功率单元测试装置。

背景技术：

目前高压变频多采用多级功率单元串联叠加拓扑结构，功率单元作为其核心部件，功率单元电气性能的好坏直接影响整个变频器的可靠性，因此需对功率单元进行系统全面的测试。目前功率单元老化测试，常以电抗器或是电阻作为负载。带电抗器负载其缺点是无功电流在功率单元母线电容和电抗器负载之间循环，因此整流二极管和电容纹波电流均未达到满载。带电阻负载缺点是能耗高，电阻发热量大、体积大，不适用于大功率功率单元。另外以装入整机或是多个功率单元组成三相输出并入电网方式老化测试时，一旦某个功率单元出现故障，将面临重新测试，从而效率低下，并且并网控制技术难度大，不易实现。

技术实现要素：

针对以上需求和对现有技术的不足之处进行改进，本发明要解决的技术问题是提供了一种负载带能量回馈单元、能耗低、散热风速可调、操作简易、记录全面，安全可靠的高压变频器功率单元测试装置。

为解决上述技术问题，本发明由四象限回馈单元、被测功率单元、控制系统和散热风机调速系统组成，该功率单元测试装置还包括输入断路器、调压器、旁路接触器、充电接触器、升压变压器、单相电抗器、电压传感器和电流传感器。其主要连接方式为：输入电源通过所述输入断路器后接入调压器,旁路接触器并联在调压器和充电接触器串联后的两端，调压器输出经过充电接触器接入升压变压器一次侧,升压变压器二次侧的两组绕组分别接入被测功率单元和四象限回馈单元输入,被测功率单元输出以四象限回馈单元为负载，通过单相电抗器连接到四象限回馈单元输出端。

进一步地，被测功率单元和四象限回馈单元通过光纤与控制系统主控板连接，触摸屏通过rs485通讯线与主控板连接。

进一步地，四象限回馈单元采用多个回馈单元并联组合方式扩大容量，被测功率单元还可以多个单元并联运行同时测试。

进一步地，控制系统包括模拟量输入板、主控板和触摸屏，电压传感器及电流传感器输出信号、电容电压信号通过模拟量输入板采集传输给主控板。

再进一步地，散热风机调速系统包括风机断路器、低压变频器、散热风机和风速传感器，低压变频器输入与通过风机断路器连接电源，其输出与散热风机连接，所述风速传感器输出信号接入低压变频器，低压变频器与控制系统触摸屏通过rs485通讯线连接。调压器采用电动操纵机构。

本测试装置操作简易、测试功能全面、能耗低，适用于不同功率等级功率单元满载老化测试。丰富的自检和保护功能，通过触摸屏查看被测功率单元数据，实时掌握功率单元状态，如有异常直接指示，便于排查故障，提高效率。被测功率单元输出以四象限回馈单元为负载，其输入、输出电流均可达到额定情况下进行测试，器件老化测试全面，并且能量回馈到电网，从而能耗低。散热风机转速可控，可在各种风速条件下对功率单元温升进行测试，为整机风机选型提供参考。采用电动操纵机构调压器逐渐升压，上电操作安全可靠。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明一种高压变频器功率单元测试装置电路结构示意图。

图2是图1所示四象限回馈单元的并联扩容实施方式电路原理图。

具体实施方式

参照图1，具体实施步骤如下：

第一步：将被测功率单元通过导轨置于测试装置内，连接好输入、输出电缆和直流电容电压检测夹钳以及与控制系统主控板mcb的通讯光纤。

第二步：将风机断路器qf2合闸，低压变频器自动上电，就绪后通过触摸屏hmi启动散热风机fan，设定风速，低压变频器vfd根据设定值和反馈值对风速进行pid调节。

第三步：先将输入断路器qf1合闸，主控板mcb通过位置开关检测到调压器t1归零后，再将充电接触器km2合闸。点动测试装置操作台升压按钮，电源通过调压器t1后送入升压变压器t2一次侧380v绕组。升压变压器t2变比为380v/690v/580v,690v绕组对被测功率单元输入进行充电升压，580v绕组给四象限回馈单元输入供电。通过控制系统采集被测功率单元电容电压显示于触摸屏hmi，通过触摸屏hmi观察被测功率单元直流母线电压是否正常以及电容电压是否均压。正常后继续升压至功率单元控制板开关电源正常工作，控制系统通过光纤通讯对功率单元发出自检指令，检测其igbt是否被正常驱动，自检正常且无其他故障后，主控板mcb将充电接触器km2分闸，旁路接触器km1合闸，km1和km2电气互锁，并且调压器t1通过电动操纵机构自动回零。

第四步：上电完成后，触摸屏hmi就绪指示灯亮，通过触摸屏hmi设定单元额定电流作为调节和保护参数。点击触摸屏hmi启动按钮，四象限回馈单元整流侧首先启动稳定直流母线电压到设定值，然后四象限回馈单元逆变侧启动。被测功率单元延时启动，直接输出50hz可调电压的spwm波形。该装置采用能量回馈电网的方式，将被测单元的能量通过回馈单元将能量回馈给电网。可通过手动调节被测功率单元输出电压或是四象限功率单元直流母线电压设定值，从而调节被测功率单元输出电流。也可选择通过pid调节，平衡环路电流，达到稳定的老化电流。

第五步：控制系统通过光纤、传感器以及模拟量输入板aib将被测功率单元运行数据的内容存储在触摸屏hmi里，通过u盘可将运行数据导出对测试结果进行记录、分析。

参照图2，为该装置所述四象限回馈单元的一种扩容实施方案，扩展回馈单元mn（n≥2）与m1并联。所有回馈单元通过光纤通讯由主控板mcb控制发送同步驱动数据，并联运行环流小。并且可根据被测功率单元容量大小，通过触摸屏hmi选择将要启动回馈单元的个数。

以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些也应视为属于本发明的保护范围。

技术特征：

1.一种高压变频器功率单元测试装置，由四象限回馈单元、被测功率单元、控制系统和散热风机调速系统组成，该装置还包括输入断路器（qf1）、调压器（t1）、旁路接触器（km1）、充电接触器（km2）、升压变压器（t2）、单相电抗器（l）、电压传感器（pt1，pt2）和电流传感器（ct1，ct2），其特征在于：输入电源通过所述输入断路器（qf1）后接入调压器（t1）,旁路接触器（km1）并联在调压器（t1）和充电接触器（km2）串联后的两端，调压器（t1）输出经过充电接触器（km2）接入升压变压器（t2）一次侧,升压变压器（t2）二次侧的两组绕组分别接入所述被测功率单元和四象限回馈单元输入,被测功率单元输出以四象限回馈单元为负载，通过单相电抗器（l）连接到四象限回馈单元输出端。

2.根据权利要求1所述的功率单元测试装置，其特征在于：所述被测功率单元和四象限回馈单元通过光纤与主控板（mcb）连接，触摸屏（hmi）通过rs485通讯线与主控板（mcb）连接。

3.根据权利要求1或2所述的功率单元测试装置，其特征在于：所述四象限回馈单元采用多个回馈单元并联组合方式扩大容量，所述被测功率单元还可以多个单元并联运行同时测试。

4.根据权利要求1所述的功率单元测试装置，其特征在于：所述控制系统包括模拟量输入板（aib）、主控板（mcb）和触摸屏（hmi），所述电压传感器（pt1，pt2）及电流传感器（ct1，ct2）输出信号、电容电压信号通过模拟量输入板（aib）采集传输给主控板（mcb）。

5.根据权利要求1或2所述的功率单元测试装置，其特征在于：所述散热风机调速系统，包括风机断路器（qf2）、低压变频器（vfd）、散热风机（fan）和风速传感器（wss），低压变频器（vfd）输入与通过风机断路器（qf2）连接电源，其输出与散热风机（fan）连接，所述风速传感器（wss）输出信号接入低压变频器（vfd）模拟量输入接口，低压变频器（vfd）与控制系统触摸屏（hmi）通过rs485通讯线连接。

6.根据权利要求1所述的功率单元测试装置，其特征在于：所述调压器（t1）采用电动操纵机构。

技术总结
本发明公开一种高压变频器功率单元测试装置，该装置电源通过输入断路器后接入调压器,旁路接触器并联在调压器和充电接触器串联后的两端，调压器输出经过充电接触器接入升压变压器一次侧,升压变压器二次侧的两组绕组分别接入被测功率单元和四象限回馈单元的输入,被测功率单元的输出通过单相电抗器连接到四象限回馈单元的输出端。被测功率单元和四象限回馈单元通过光纤与控制系统主控板连接，触摸屏通过RS485通讯线与主控板和柜顶散热风机调速变频器通讯，风速传感器信号接入低压变频器模拟量输入接口。本装置是一种带能量回馈、能耗低、散热风速可调、操作简易、记录全面，安全可靠的高压变频器功率单元测试装置。

技术研发人员：张树林;陈万燕;郭仕友;邓德宽
受保护的技术使用者：希望森兰科技股份有限公司
技术研发日：2018.10.08
技术公布日：2020.04.14