一种高压变频器实现同步电机运行试验平台拓扑结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型主要涉及一种高压变频器实现同步电机试验平台拓扑结构。
【背景技术】
[0002]传统同步机试验平台多采用单一的阻性负载进行电机运行性能试验，试验系统体积庞大，大量电能损耗，负载大小无法线性调整，搭建如此试验平台还将花费大量财力，需要大量人力进行测试操作和日常维护，给电机厂商带来诸多困扰。
[0003]随着高压变频电源技术快速发展，特别是具有能量反馈能力的四象限变频器在实际生产中得到广泛应用。基于现状，提出了一种高压变频器实现同步电机运行试验平台拓扑结构，变频器拖动调速电机，通过联轴器带动同步机发电，达到额定转速后同步投切并入高压电网，通过调整变频器输出可以实现同步机在电动状态和发电状态之间自由切换，而且变频调速功能可以为待测同步电机提供连续理想的负载。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的在于克服传统技术不足并提高待测同步电机试验效率，提出了一种高压变频器实现同步电机运行试验平台拓扑结构，该试验平台可以进行同步发电机和同步电动机的发电试验和对拖带载试验。
[0005]为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现:
[0006]—种高压变频器实现同步电机运行测试平台拓扑结构，其特征在于，包括输入高压开关、变频器、输出高压开关、异步调速电机、联轴器、待测同步电机、并网高压开关、励磁系统、电压互感器以及电流互感器；
[0007]其中，所述输入高压开关用于隔离高压电源和变频器，系统工作时输入高压开关处于合闸状态；
[0008]所述变频器，经过输出高压开关连接至异步调速电机，变频器用于拖动异步电机调速运行，变频器具有能量反馈能力，当待测同步电机处于电动状态时，能量从待测同步电机到异步调速电机，最后经过变频器回馈到电网；
[0009]所述异步调速电机由变频器驱动，通过联轴器与待测同步电机联动；
[0010]所述联轴器，一端连接异步调速电机，另一端连接待测同步电机，作用是实现异步调速电机和待测同步电机的联动；
[0011 ] 所述待测同步电机转子绕组经过并网高压开关连接至高压电网，当待测同步电机处于发电状态时，能量方向是从异步调速电机到待测同步电机，最终以待测同步电机发电形式回馈到高压电网；
[0012]所述并网高压开关将待测同步电机并入高压电网；
[0013]所述励磁系统提供同步电机所需励磁电流，由变频器的控制系统控制；
[0014]所述电压互感器用于采集变频器所需各种电压信号；
[0015]所述电流互感器用于采集变频器所需各种电流信号。
[0016]所述变频器的控制系统内部集成了数据采集模块、电机控制模块、励磁控制模块、并网控制模块；数据采集模块用于外部数据的采集和处理，各种模拟量和数字量输入输出控制；电机控制模块负责异步调速电机的运行控制，励磁控制模块用于待测同步电机励磁系统的控制，并网控制模块用于计算待测同步电机输出电压和高压电网电压的相位、频率和幅值，并比较分析，在满足并网条件后控制并网开关合闸，将待测同步电机无扰并入高压电网。
[0017]同现有技术相比，本实用新型的有益效果是:
[0018]能够实现同步发电机和同步电动机各种运行性能试验测试，提供连续平滑可调负载，满足同步电机不同负载运行试验的要求；具有能量双向反馈能力，待测同步电机处于发电状态时，能量将从同步电机侧将电能并入高压电网，而待测同步电机处于电动状态时，能量将通过四象限变频器把电能回馈到高压电网，大大节省了待测同步电机运行试验中的电能消耗；变频系统集成励磁控制模块，根据功率因数需求变频器智能控制励磁系统输出，可以满足待测同步电机不同测试需求。
【附图说明】
[0019]图1为系统拓扑结构框图。
[0020]图2为变频控制系统结构图。
【具体实施方式】
[0021]如图1所示，一种高压变频器实现同步电机运行试验平台拓扑结构，包括输入高压开关1、变频器2、输出高压开关3、异步调速电机4、联轴器5、待测同步电机6、并网高压开关7、励磁系统8、电压互感器9以及电流互感器10等；
[0022]其中，所述输入高压开关1用于隔离高压与变频器，系统工作时输入高压开关处于合闸状态；
[0023]所述变频器，经过输出高压开关3连接至异步调速电机4，变频器2用于拖动异步调速电机4调速运行，变频器2还具有能量反馈能力，当待测同步电机6处于电动状态时，能量从待测同步电机6到异步调速电机4，最后经过变频器2回馈到电网；变频器控制系统内部集成了数据采集模块、电机控制模块、励磁控制模块、并网控制模块等，以完成数据采集、电机调速控制、待测同步电机励磁控制、同步并网逻辑控制等。
[0024]所述异步调速电机4由变频器2驱动，通过联轴器5与待测同步电机6联动；
[0025]所述联轴器5，也可以是满足一定变比的齿轮箱，一端连接异步调速电机4，另一端连接待测同步电机6，主要作用是实现异步调速电机4和待测同步电机6的联动；
[0026]所述待测同步电机6，其转子绕组经过并网高压开关7连接至高压电网，当待测同步电机6处于发电状态时，能量方向是从异步调速电机4到待测同步电机6，最终以待测同步电机6发电形式回馈到高压电网，大大节约电能；
[0027]所述并网高压开关7可以将待测同步电机6并入高压电网；
[0028]所述励磁系统8提供同步电机所需励磁电流，由变频系统控制；
[0029]所述电压互感器9用于采集变频器所需各种电压信号；
[0030]所述电流互感器10用于采集变频器所需各种电流信号；
[0031]如图2所示，变频控制系统内部集成了数据采集模块、电机控制模块、励磁控制模块、并网控制模块等；数据采集模块用于外部数据的采集和处理，各种模拟量和数字量输入输出控制；电机控制模块负责异步调速电机的运行控制，包括电机控制核心算法；励磁控制模块用于待测同步电机励磁系统的控制，可以选择手动控制或恒功率因数自调节控制等；并网控制模块用于计算待测同步电机输出电压和高压电网电压的相位、频率和幅值，并比较分析，在满足并网条件后控制并网开关合闸，将待测同步电机无扰并入高压电网。
[0032]在进行待测同步电机6运行试验时，首先利用变频器2拖动异步调速电机4运行，待测同步电机6将联动运行，变频系统同步控制励磁系统8输出，此时待测同步电机6处于发电状态，并网高压开关7处于分闸状态；当待测同步电机6达到额定转速时，适当调节励磁系统8输出，变频器系统的并网控制模块在判断满足并网条件后控制并网高压开关7合闸，待测同步电机6输出端并入高压电网；最后，通过变频器2调节异步调速电机4运行转速，使得待测同步电机6处于发电状态或电动状态，待测同步电机6处于发电状态时，能量将从同步电机侧将电能并入高压电网，而待测同步电机6处于电动状态时，能量将通过四象限变频器把电能回馈到高压电网，大大节省了待测同步电机运行试验中的电能消耗；在发电状态下，通过对励磁系统输出控制，能够调节同步电机功率因数情况；在电动状态下，调整异步调速电机运行转速可以实现连续平滑可调负载，满足同步电动机不同负载运行试验的要求。
[0033]本实用新型能够实现同步发电机和同步电动机各种运行性能试验，实现连续平滑可调负载试验测试；具有能量双向反馈能力，待测同步电机处于发电状态时，能量将从同步电机侧将电能并入高压电网，而待测同步电机处于电动状态时，能量将通过四象限变频器把电能回馈到高压电网，大大节省了待测同步电机运行试验中的电能消耗；变频系统集成励磁控制模块，根据功率因数需求变频器智能控制励磁系统输出，可以满足待测同步电机不同测试需求。
[0034]特别指出，对于本领域的技术人员，凡针对本实用新型专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应作为本实用新型的技术范畴。
【主权项】
1.一种高压变频器实现同步电机运行测试平台拓扑结构，其特征在于，包括输入高压开关、变频器、输出高压开关、异步调速电机、联轴器、待测同步电机、并网高压开关、励磁系统、电压互感器以及电流互感器； 其中，所述输入高压开关用于隔离高压电源和变频器，系统工作时输入高压开关处于合闸状态； 所述变频器，经过输出高压开关连接至异步调速电机，变频器用于拖动异步电机调速运行，变频器具有能量反馈能力，当待测同步电机处于电动状态时，能量从待测同步电机到异步调速电机，最后经过变频器回馈到电网； 所述异步调速电机由变频器驱动，通过联轴器与待测同步电机联动； 所述联轴器，一端连接异步调速电机，另一端连接待测同步电机，作用是实现异步调速电机和待测同步电机的联动； 所述待测同步电机转子绕组经过并网高压开关连接至高压电网，当待测同步电机处于发电状态时，能量方向是从异步调速电机到待测同步电机，最终以待测同步电机发电形式回馈到高压电网； 所述并网高压开关将待测同步电机并入高压电网； 所述励磁系统提供同步电机所需励磁电流，由变频器的控制系统控制； 所述电压互感器用于采集变频器所需各种电压信号； 所述电流互感器用于采集变频器所需各种电流信号。2.根据权利要求1所述的一种高压变频器实现同步电机运行试验平台拓扑结构，其特征在于，所述变频器的控制系统内部集成了数据采集模块、电机控制模块、励磁控制模块、并网控制模块；数据采集模块用于外部数据的采集和处理，各种模拟量和数字量输入输出控制；电机控制模块负责异步调速电机的运行控制，励磁控制模块用于待测同步电机励磁系统的控制，并网控制模块用于计算待测同步电机输出电压和高压电网电压的相位、频率和幅值，并比较分析，在满足并网条件后控制并网开关合闸，将待测同步电机无扰并入高压电网。
【专利摘要】一种高压变频器实现同步电机运行试验平台拓扑结构，包括输入高压开关、变频器、输出高压开关、异步调速电机、联轴器、待测同步电机、并网高压开关、励磁系统、电压互感器以及电流互感器；所述输入高压开关连接变频器，变频器经过输出高压开关连接至异步调速电机，异步调速电机通过联轴器与待测同步电机联动；所述待测同步电机转子绕组经过并网高压开关连接至高压电网。该试验平台可以进行同步发电机和同步电动机的发电试验和对拖带载试验，满足同步电机不同负载运行试验的要求；具有能量双向反馈能力。
【IPC分类】G01R31/34
【公开号】CN205080238
【申请号】CN201520818007
【发明人】刘洋, 李太峰, 郝爽, 刘相鹤, 孙锡星, 白洪磊, 张丹, 曹鹏
【申请人】辽宁荣信电气传动技术有限责任公司
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年10月21日