一种10kV/10MVA四象限高压变频器的试验系统及方法与流程

【技术领域】

本发明属于高压变频器试验技术领域，具体涉及一种10kv/10mva四象限高压变频器的试验系统及方法。

背景技术：

高压变频器产业在节能环保的背景下，呈现了井喷式的增长趋势。各行业对于实现节能环保要求不断提高，具有节能效果的变频器需求不断增加，但我国的高压变频器产业能力和水平还相对较低。研究高压变频器的试验方法，可以为多种用途的变频器提供可靠的试验条件，提高试验数据的可靠性，加快变频器产业的发展。

目前还没有完善的高压变频器的试验系统及方法

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种可以满足10kv/10mva四象限高压变频器试验要求的10kv/10mva四象限高压变频器的试验系统及方法，并具有检测变频器能量输出、能量回馈的功能。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种10kv/10mva四象限高压变频器的试验系统，包括一台被试变频器、两台电机，三台陪试变频器，三台变压器，五台高压断路器及接线柜；

被试变频器一端串联断路器后连接至联接至10kv电网，另一端连接一台电机；三台陪试变频器一端分别串联一台变压器和一台断路器后并联接至10kv电网，三台陪试变频器另一端并联接至另一台电机；两台电机同轴连接。

进一步，被试变频器通过接线柜分别与断路器和一台电机连接，三台电机分别通过接线柜各串联一台断路器，三台电机另一端均通过接线柜并联接至另一台电机。

进一步，陪试变频器是四象限变频器，采用基于大功率igct器件的三电平背靠背三相全桥变换器拓扑，包含输入滤波单元、整流单元、直流单元、逆变单元和输出滤波单元，三台四象限变频器同时运行时采用控制指令同步协调和逆变侧电机有功功率同步协调的两级协调控制策略进行协调同步控制；其中，指令同步协调通过变频器控制系统的顶层plc之间的profibus-dp总线进行协调通信，逆变侧有功功率同步协调通过变频器控制系统的底层dsp控制器之间的can总线进行统统通信。

进一步，三台陪试变频器额定输入、输出电压为均为三相3300v交流，额定容量为4.2mva。

进一步，电机为三相星型10kv/7500kw异步电机。

10kv/10mva四象限高压变频器的试验方法，包括能量输出试验方法和能量回馈试验方法；

10kv/10mva四象限高压变频器能量输出试验方法：

被试变频器驱动其连接的电机旋转，拖动同轴连接另一部电机异步发电，通过三台陪试变频器并机协同运行，通过三台变压器并机协同运行将能量回馈10kv交流电网；

10kv/10mva四象限高压变频器能量回馈试验方法：

三台变压器运行并提供给三台陪试变频器工作电源，通过三台陪试变频器并机协同运行驱动其连接的电机旋转，拖动同轴连接另一电机异步发电，通过被试变频器将能量回馈10kv交流电网。

本发明的有益技术效果为：

(1)该试验系统可对三相10kv、容量不大于10mva的变频器进行全功率的检测、试验，可根据需要进行能量输出试验、能量回馈试验；

(2)被试系统可工作于电动和回馈两种工作模式，系统试验只有机组的损耗，系统运行效率高，大大节约了能源的消耗，有利于节能减排；

(3)所述发明试验系统接线灵活，陪试变频器可三台协同运行，也可单独运行，通过不同的接线方式，可灵活的进行其它被试变频器试验，系统利用率高。

【附图说明】

图1是10kv/10mva四象限高压变频器试验原理图；

图2是本发明所述10kv/10mva四象限试验系统陪试变频器电气原理图；

图3是本发明所述10kv/10mva四象限试验系统陪试变频器的变流桥臂电气原理图；

【具体实施方式】

以下结合具体事例说明本发明的方案：

本发明的10kv/10mva四象限高压变频器的试验系统，试验系统如图1所示。

试验系统的公共三相10kv试验电网通过g3-01高压断路器接入三相10kv外部电网，试验系统包含被试系统和陪试系统。

被试系统包含：断路器g3-02、接线柜jx3-01、被试变频器bp1、接线柜jx3-02和电机m1。断路器g3-02的馈入接三相10kv试验电网，馈出接接线柜jx3-01的馈入端子，接线柜jx3-01的馈出端子接被试变频器bp1的三相输入端子，被试变频器bp1的三相输出端子接m1电机的三相定子绕组。

陪试系统包含：g3-08、g3-09、g3-10三台断路器，t3-1、t3-2、t3-3三台降压隔离变压器，jx3-05接线柜，u1、u2、u3三台陪试四象限变频器，jx3-03、jx3-04、jx3-07三台输出接线柜，m2电机及其轴系。其中g3-08、t3-1、u1、jx3-03依次接在一起，再连接到10kv试验电网，构成第一个陪试系统支路；g3-09、t3-2、u2、jx3-04依次连接在一起，再连接到10kv试验电网，构成第二个陪试系统支路；g3-10、t3-3、jx3-05、u3、jx3-07依次接在一起，再连接到10kv试验电网，构成第三个陪试系统支路；三个陪试系统支路连接到m2电机的三套定子绕组上构成一个完成的陪试系统。

陪试系统和被试系统通过m1和m2电机之间的联轴器连接，构成了完整的四象限试验系统。

图2是陪试四象限变频器的电气原理图，它由输入滤波单元31、整流单元32、直流单元33、逆变单元34、输出滤波单元35组成。其中输入滤波单元31由三个单相电抗器组成；整流单元32、逆变单元34分别由三个基于igct的三电平桥臂组成，该桥臂的电气原理图如图3所示；直流单元32由支撑电容、放电电阻和接地检测电路组成；输出滤波单元35由l、c、r吸收电路组成。

10kv/10mva四象限高压变频器的试验方法：

作为本发明的进一步说明，所述的陪试变频器具有能量输出和能量回馈两种试验模式，结合图1进一步说明试验方法如下。

(1)10kv/10mva四象限高压变频器能量输出试验方法：

被试变频器bp1驱动m1电机旋转电动运行，拖动同轴连接m2电机异步发电，通过3台陪试变频器(u1、u2、u3)并机协同回馈发电运行，通过3台变压器(t3-1、t3-2、t3-3)将能量回馈到公共10kv交流电网。

(2)10kv/10mva四象限高压变频器能量回馈试验方法：

3台变压器(t3-1、t3-2、t3-3)运行并提供给3台陪试变频器(u1、u2、u3)工作电源，通过3台陪试变频器(u1、u2、u3)并机协同运行驱动m2电机旋转电动运行，拖动同轴连接m1电机异步发电，通过被试变频器bp1将电机发电的电能回馈到公共10kv交流电网。

操作步骤如下：

1)闭合g3-01，使试验系统10kv交流母线带电；

2)将被试变频器的输入端通过接线柜jx3-01、高压断路器g3-02与10kv交流母线连接；

3)被试变频器的输出端通过接线柜jx3-02、转接柜zhjx3-01与电机m1连接；

4)将陪试变频器u1、u2、u3分别通过接线柜jx3-03、jx3-04、jx3-07与电机m2连接；

5)闭合jx3-05。

6)根据被试变频器的试验需求，设定陪试变频器的试验模式(能量输出、能量回馈)；

7)分别启动被试变频器和陪试变频器进行试验。

以上所述仅为本发明的一种实施方式，不是全部或唯一的实施方式，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所覆盖。