一种新型的高压变频器自循环测试系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及一种针对高压变频器构建的自循环测试系统，属于高压变频器自 循环测试技术领域。
【背景技术】
[0002] 高压大功率电动机采用变频器作为驱动装置，具有高效率、高功率因数W及优异 的调速和启制动性能等诸多优点，已被国内外公认为是最有发展前途的驱动装置，是当今 节约能源，降低生产成本，改善生产工艺流程，提高产品质量W及自动化程度的一种主要手 段。
[0003] 在诸多高压变频器产品中，由=相输入-单相输出式功率单元构成的高压变频 器应用最广泛，比较常见且应用成熟的有5电平H桥中点嵌位式高压变频器巧-level H-bridge化 1:uralPointClampedInve;rte;r)、级联型H桥多电平高压变频器（Cascaded H-bridgeMultilevelInverter)等。级联型H桥多电平高压变频器可简称为级联型高压 变频器，其采用若干个低压PWM变频功率单元131W串联叠加的方式实现高压输出，图1和 图2分别给出了级联型高压变频器的拓扑结构示意图、功率单元的结构示意图。5电平H桥 中点嵌位式高压变频器的结构框架大致与级联型高压变频器相类似，为本领域已有设备， 故其具体构成不在运里详述，请参考级联型高压变频器来理解。
[0004] 对于级联型高压变频器，如图1，高压电源11 (可用高压电网40替代）的输出电压 经过移相变压器12移相后为功率电路13中的3Xn个功率单元131供电。如图2,各功率 单元131为=相输入、单相输出的交-直-交PWM电压型逆变器结构，其主要包括=相整流 单元132和单相逆变单元133。在实际使用时，将相邻的功率单元131输出端串联起来并组 成星型联结，便可实现高压输出，供给高压电机50运行使用。目前，级联型高压变频器因其 具有电网污染小，输入功率因数高，输出波形正弦度好等优点，已在风机与累类负载中得到 了广泛应用。 阳0化]在高压变频器的生产与研发过程中，自循环带载测试是验证高压变频器带载能 力、测试移相变压器溫升、测试功率单元溫升、保证出厂合格的一种有效测试方法。传统的 自循环带载测试系统如图3所示，其主要包括由待测的高压变频器10与电抗器20、断路器 30串联形成的自循环回路。调试时，通过改变高压变频器10接收高压电网40的输入电压 幅值、相位与自身输出电压幅值、相位之间的关系，来调节循环有功功率和功率因数，在运 其中，高压电网40仅需提供必要的功率损耗和无功缓冲即可，便可满足不同功率大小的高 压变频器10的自循环测试要求，因此运种测试系统已被许多生产厂商所采用。
[0006] W级联型高压变频器为例，针对每个功率单元131而言，如果忽略输出电压和电 流的谐波，那么输出电压可W简单表示为v"=V"sin(?"t)，假设负载功率因数为CGS9，则 输出电流可W表示为A,=A,sin((.M气;))，送里《。是级联型高压变频器的输出频率，V。、I。分 别是级联型高压变频器的输出电压有效值、输出电流有效值，所W功率单元131输出的瞬 时功率为
[0007]
[0008] 从上式可W看出，输出功率P。为在恒定值之上叠加了正弦波动，波动频率为输出 频率《。的2倍，若反映到输入侧就是=相输入电流的大小不相等，而具体哪一相最大是根 据测试系统当时的控制方式随机出现的，各相的电流值是根据测试系统内电感、高压母线 电容值等参数确定的。
[0009] 由此可见，功率单元131的运种=相输入-单相输出式的结构存在的问题是，如果 输出频率与输入频率完全相同，那么运种=相输入电流不平衡的关系就会一直保持，也就 是说，如果此时某个功率单元131的a相输入电流偏大，那么此相电流会永远偏大，不均衡 现象将永远保持，而在传统的自循环带载测试系统中，待测的级联型高压变频器的必要控 制条件便是输入输出同频，所W可见运一现象将必然存在。
[0010] 从目前大量实验结果可W发现，当待测的高压变频器10采用传统的自循环带载 测试系统进行溫升等测试时，待测的高压变频器10便会因功率单元产生的=相输入电流 不均衡现象而导致测试数据不准确、不真实，甚至导致某些绕组发生绝缘退化，最终造成疲 劳过度而烧毁移相变压器，致使测试无法完成的问题。 【实用新型内容】
[0011] 本实用新型的目的在于提供一种新型的针对高压变频器构建的自循环测试系统， 该自循环测试系统通过"差化频率"、"输入电压采样点移位调节同期功能"的方式解决了传 统的自循环带载测试系统所存在的上述不足。
[0012] 为了实现上述目的，本实用新型采用了W下技术方案：
[0013] 一种新型的高压变频器自循环测试系统，其特征在于：它包括滤波器、陪测的高压 变频器、待测的高压变频器、=相电抗器和=相断路器，滤波器的=相输入端与高压电网相 连，滤波器的=相输出端经由陪测的高压变频器与待测的高压变频器的=相输入端相连， 待测的高压变频器的=相输出端经由=相电抗器、=相断路器与陪测的高压变频器的=相 输入端相连，W构成自循环回路，其中：使能待测的高压变频器的同期功能，使陪测的高压 变频器的输入电压的电压幅值、频率和相位与待测的高压变频器的输出电压的电压幅值、 频率和相位分别保持一致；陪测的高压变频器的输出频率异于待测的高压变频器的输出频 率。
[0014] 在实际设计中，对于本实用新型新型的高压变频器自循环测试系统，所述高压电 网与所述滤波器之间可连接有稳压装置。
[0015] 在本实用新型中，所述陪测的高压变频器、所述待测的高压变频器可为5电平H桥 中点嵌位式高压变频器或级联型H桥多电平高压变频器。
[0016] 本实用新型的优点是：
[0017] 本实用新型有效地避免了传统的自循环带载测试系统中功率单元=相输入电流 不均衡的问题，使得功率单元的=相输入电流不会发生某相输入电流持续偏大的现象，从 而待测的高压变频器在构建并调试好的本实用新型自循环测试系统中可满功率长时间持 续运行，来进行高压变频器的带载能力、全功率老化、移相变压器溫升、功率单元溫升等测 试，并可确保测试数据的准确、真实，测试数据可真实反映应用工况，特别是在溫升测试中， 可防止发生某些绕组因过热绝缘退化，造成疲劳过度而烧毁移相变压器，致使测试无法完 成的问题。本实用新型适用于具有=相输入-单相输出式功率单元的高压变频器的自循环 测试，例如5电平H桥中点嵌位式高压变频器、级联型H桥多电平高压变频器。
【附图说明】
[0018] 图1是级联型高压变频器的拓扑结构示意图。
[0019] 图2是功率单元的结构示意图。
[0020] 图3是传统的自循环带载测试系统组成示意图。
[0021] 图4是本实用新型自循环测试系统的组成示意图。
【具体实施方式】
[0022] 如图4,本实用新型新型的高压变频器自循环测试系统包括滤波器90、陪测的高 压变频器60、待测的高压变频器10、=相电抗器70和=相断路器80,滤波器90的=相输入 端与高压电网40的=相高压母线相连，滤波器90的=相输出端经由陪测的高压变频器60 与待测的高压变频器10的=相输入端相连，待测的高压变频器10的=相输出端经由=相 电抗器70、S相断路器80与陪测的高压变频器60的S相输入端相连，W构成自循环回路， 其中：使能待测的高压变频器10的同期功能，使陪测的高压变频器60的输入电压的电压幅 值、频率和相位与待测的高压变频器10自身的输出电压的电压幅值、频率和相位分别保持 一致，W满足自循环回路的同期与稳定运行要求；陪测的高压变频器60的输出频率异于待 测的高压变频器10的输出频率。
[0023] 当高压电网40容量较小或质量较差时，可在高压电网40与滤波器90之间额外加 入稳压装置100。换句话说，当高压电网40质量较好时，可W不设置稳压装置100,此时认 为高压电网40输出的电压的幅值、频率、相位都很稳定。
[0024] 在实际设计中，滤波器90可选为LC低通滤波器。
[00巧]在本实用新型中，待测的高压变频器10为后续实际进行测试的高压变频器，陪测 的高压变频器60为帮助待测的高压变频器10有效进行后续的测试，而在构建自循环测试 系统时增设的高压变频器。
[00%] 在本实用新型中，稳压装置100的作用在于，为后面的陪测、待测的高压变频器 60、10提供功率损耗，W及完成与待测的高压变频器10之间的无功能量交换。滤波器90 的作用在于平滑电压波形，保证采样点足够稳定。陪测的高压变频器60主要用于差化自身 输入侧与输出侧之间的频率。待测的高压变频器10主要用于后续进行带载能力、全功率老 化、移相变压器溫升、功率单元溫升等测试。=相断路器80的作用在于保证自循环回路的 可靠分断。
[0027] 在本实用新型中，对待测、陪测的高压变频器10、60、稳压装置100等的输入、输出 电压的采集可通过在输入端子、输出端子上设置电压传感器来实现，此为本领域熟知技术， 不在运里详述。
[0028] 在本实用新型中，稳压装置100、滤波器90、=相电抗器70和=相断路器80均为 本领域的熟知设备，故其具体构成不在运里详述。
[0029] 本实用新型自循环测试系统适用于具有=相输入-单相输出式功率单元的高压 变频器进行带载能力、全功率老化、移相变压器溫升、功率单元溫升等测试，例如：待测、陪 测的高压变频器1〇、60可同时为5电平H桥中点嵌位式高压变频器巧-levelH-bridge 化1:uralPointClampedInverter)或者级联型H桥多电平高压变频器（Cascaded H-bridgeMultilevelInverter,简称为级联型高压变频器）等。
[0030] 级联型高压变频器如图1所示，它包括高压电源11、移相变压器12、由3Xn个功 率单元131(图1示出了 3Xn个功率单元Ch~~Cw、Ci。~C。。的情形）构成的功 率电路13,高压电源11经由移相变压器12与功率电路13相连，功率电路13 -方面与高压 电机50相连，另一方面，其内各功率单元131经由光纤接口板与主控箱（图中未示出）相 连，受主控箱控制。移相变压器12包括一次侧星形或=角形连接的=相线圈绕组（即A、 B、C相线圈绕组）和二次侧移相单元。高压电源11可由高压电网40替代。移相变压器12 可为干式变压器或油侵变压器。高压电机50可为异步电机或同步电机。级联型高压变频 器为本领域的已有设备，故其具体构成不在运里详述。
[0031] 在本实用新型中，对于级联型高压变频器，由于移相变压器12可保证输入功率因 数很高，所W可认为陪测的级联