变频驱动器回馈式带载老化装置及系统的制作方法
本实用新型涉及电气设备领域，尤其涉及一种变频驱动器回馈式带载老化装置及系统。
背景技术：
变频驱动器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电压频率方式来控制交流电机的电力控制设备。随着工业自动化程度的不断提高，得到了非常广泛的应用，它的安全性和可靠性直接影响到电机使用的安全和性能，因此变频驱动器在出厂前都需要经过带载老化测试来检验产品的质量。就目前而言，变频驱动器出厂带载老化测试的行业通用办法主要是使用电感做负载或电机对拖四象限变频器的能量回馈方式来完成的；但是由于变频驱动器的功率、体积以及型号的种类均非常多，故行业内多采用分功率段设计不同的测试平台，而上述平台使用电感做负载或电机对拖方式带载老化测试方案会有以下几个缺点：
1、能量消耗大：电机工作是需要将电能转换为机械能和热量的，使用电机对托方式会增加生产成本，同时机械部件需经常维护，并且产生的热量会导致环境温度升高，增加散热和维护成本；
2、通用性差：电机型号会限制可带载测试的变频驱动器型号，无法满足各种型号变频驱动器的带载测试；
3、价格高：需配置不同功率段电感或电机对拖平台，会造成成本升高；
4、噪音大：电机运行是会产生很大的噪音和震动，易损坏基建及伤害操作人员听力；
5、电网污染大：电感会大量消耗电网无功，拉低电网功率因数，污染电网。
技术实现要素：
本实用新型实施例提供一种变频驱动器回馈式带载老化装置及系统，其结构简单且通用性强，不仅能有效降低生产成本，还能减少能耗和噪音污染。
第一方面，本实用新型实施例提供了一种变频驱动器回馈式带载老化装置，包括待测变频驱动器以及背靠背整流器；所述待测变频驱动器的rst端与三相交流电源电性相连，所述待测变频驱动器的uvw端与所述背靠背整流器的输入端电性相连，所述背靠背整流器的输出端与三相交流电源电性相连；
其中，所述背靠背整流器包括第一整流器和第二整流器，所述第一整流器的uvw端为背靠背整流器的输入端，所述第二整流器的uvw端为背靠背整流器的输出端，所述第一整流器的直流输出端与所述第二整流器的直流输入端电性相连，所述第一整流器的信号接收端用于接收工控机发出的恒压控制信号，以输出恒定直流电压至所述第二整流器的直流输入端，所述第二整流器的信号接收端用于接收工控机发出的恒流控制信号，以输出恒定交流电流并使待测变频驱动器加载至额定功率，并进行带载老化测试。
进一步地，所述变频驱动器回馈式带载老化装置还包括第一断路器，所述第一断路器的一端与三相交流电源电性相连，所述第一断路器的另一端与待测变频驱动器的rst端电性相连，所述第一断路器用于接收工控机发出的开关控制信号，以控制所述待测变频驱动器的上电和断电。
进一步地，所述变频驱动器回馈式带载老化装置还包括第二断路器，所述第二断路器的一端与三相交流电源电性相连，所述第二断路器的另一端与第二整流器的uvw端电性相连，所述第二断路器用于接收工控机发出的开关控制信号，以控制所述待测变频驱动器的上电和断电。
进一步地，所述变频驱动器回馈式带载老化装置还包括正弦滤波器，所述正弦滤波器的输入端与所述待测变频驱动器的uvw端电性相连，所述正弦滤波器的输出端与所述第一整流器的uvw端电性相连。
进一步地，所述第一整流器包括输入电抗器组和第一pwm整流单元，所述输入电抗器组的一端为所述第一整流器的uvw端，并与待测变频驱动器的uvw端电性相连，所述输入电抗器组的另一端与所述第一pwm整流单元的输入端电性相连，所述第一pwm整流单元的输出端为所述第一整流器的直流输出端。
进一步地，所述第二整流器包括回馈电抗器组和第二pwm整流单元，所述第二pwm整流单元的输入端为所述第二整流器的直流输入端，并与所述第一pwm整流单元的输出端电性相连，所述第二pwm整流单元的输出端与所述回馈电抗器组的一端电性相连，所述回馈电抗器组的另一端为所述第二整流器的uvw端。
第二方面，本实用新型还提供一种变频驱动器回馈式带载老化系统，包括三相交流电源、工控机以及变频驱动器回馈式带载老化装置；
所述工控机用于控制所述变频驱动器回馈式带载老化装置的工作状态；
所述变频驱动器回馈式带载老化装置包括待测变频驱动器以及背靠背整流器；
所述待测变频驱动器的rst端与三相交流电源电性相连，所述待测变频驱动器的uvw端与所述背靠背整流器的输入端电性相连，所述背靠背整流器的输出端与三相交流电源电性相连；
其中，所述背靠背整流器包括第一整流器和第二整流器，所述第一整流器的uvw端为背靠背整流器的输入端，所述第二整流器的uvw端为背靠背整流器的输出端，所述第一整流器的直流输出端与所述第二整流器的直流输入端电性相连，所述第一整流器的信号接收端用于接收工控机发出的恒压控制信号，以输出恒定直流电压至所述第二整流器的直流输入端，所述第二整流器的信号接收端用于接收工控机发出的恒流控制信号，以输出恒定交流电流并使待测变频驱动器加载至额定功率，并进行带载老化测试。
进一步地，所述变频驱动器回馈式带载老化装置还包括第一断路器，所述第一断路器的一端与三相交流电源电性相连，所述第一断路器的另一端与待测变频驱动器的rst端电性相连，所述第一断路器用于接收工控机发出的开关控制信号，以控制所述待测变频驱动器的上电和断电。
进一步地，所述变频驱动器回馈式带载老化装置还包括第二断路器，所述第二断路器的一端与三相交流电源电性相连，所述第二断路器的另一端与第二整流器的uvw端电性相连，所述第二断路器用于接收工控机发出的开关控制信号，以控制所述待测变频驱动器的上电和断电。
进一步地，所述变频驱动器回馈式带载老化装置还包括正弦滤波器，所述正弦滤波器的输入端与所述待测变频驱动器的uvw端电性相连，所述正弦滤波器的输出端与所述第一整流器的uvw端电性相连。
本实用新型实施例通过所述待测变频驱动器的rst端与三相交流电源电性相连，所述待测变频驱动器的uvw端与所述背靠背整流器的输入端电性相连，所述背靠背整流器的输出端与三相交流电源电性相连；所述背靠背整流器包括第一整流器和第二整流器，所述第一整流器的uvw端为背靠背整流器的输入端，所述第二整流器的uvw端为背靠背整流器的输出端，所述第一整流器的直流输出端与所述第二整流器的直流输入端电性相连，所述第一整流器的信号接收端用于接收工控机发出的恒压控制信号，以输出恒定直流电压至所述第二整流器的直流输入端，所述第二整流器的信号接收端用于接收工控机发出的恒流控制信号，以输出恒定交流电流并使待测变频驱动器加载至额定功率，并进行带载老化测试；使得变频驱动器回馈式带载老化装置的结构更为简单和便于快速操作，其能够模拟各种形式的负载以满足不同型号的变频驱动器的带载老化测试，同时将变频驱动器输出的电能整流为变频驱动器输入端所需的电能，实现能量回馈式循环流动，具有很强的通用性，再者其不仅能有效降低生产成本，还能降低进行老化测试时所需能耗和噪音污染。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例提供的一种变频驱动器回馈式带载老化装置的结构图；
图2是本实用新型实施例中的背靠背整流器的结构图；
图3是本实用新型实施例提供的一种变频驱动器回馈式带载老化系统的结构图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本实用新型说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本实用新型。如在本实用新型说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。还应当进一步理解，在本实用新型说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
参见图1和图2，其为本实用新型实施例所提供的一种变频驱动器回馈式带载老化装置，该变频驱动器回馈式带载老化装置能够模拟各种形式的负载以满足变频驱动器的带载老化测试，并将变频驱动器输出的电能整流为变频驱动器的rst端所需的电能，实现能量回馈式循环流动，同时待测变频驱动器只需少量消耗电网的电能，从而使得待测变频驱动器的输出能量与背靠背整流器转换回馈的能量进行对比所得到的能量转换率更高，减少能量的损耗，同时还能有效节省生产成本。
该变频驱动器回馈式带载老化装置包括待测变频驱动器10以及背靠背整流器30；所述待测变频驱动器10的rst端与三相交流电源电性相连，所述待测变频驱动器10的uvw端与所述背靠背整流器30的输入端电性相连，所述背靠背整流器30的输出端与三相交流电源电性相连。
其中，所述背靠背整流器30包括第一整流器31和第二整流器32，所述第一整流器31的uvw端为背靠背整流器30的输入端，所述第二整流器32的uvw端为背靠背整流器30的输出端，所述第一整流器31的直流输出端与所述第二整流器32的直流输入端电性相连，所述第一整流器31的信号接收端用于接收工控机发出的恒压控制信号，以输出恒定直流电压至所述第二整流器32的直流输入端，所述第二整流器32的信号接收端用于接收工控机发出的恒流控制信号，以输出恒定交流电流并使待测变频驱动器10加载至额定功率，并进行带载老化测试。
其中，所述三相交流电源能够提供的电压可以是ac380v。所述待测变频驱动器10可以是额定功率不同的变频驱动器，本实施例的变频驱动器回馈式带载老化装置能够实现对不同额定功率的变频驱动器的回馈式带载老化测试。例如，待测变频驱动器10可以是额定功率为18.5～55kw的变频驱动器。所述背靠背整流器30中的第一整流器31能够进行升压并在工控机的控制下将交流电压转为恒定的直流电压。而所述背靠背整流器30中的第二整流器32能够实现能量回馈，将能量回馈至三相交流电源所在的电网中，从而实现变频驱动器的回馈式的带载老化测试，具体是第二整流器32能够在工控机的控制下接收第一整流器31提供的恒定的直流电压，并再次将该直流电压转换成交流电压以并入三相交流电源所在的电网中，同时也生成恒定的电流，以使待测变频驱动器10能够加载至额定功率，从而实现稳定的带载老化测试。通常，对于额定功率不同的待测变频驱动器，可以通过工控机调整第一整流器和第二整流器的相应的参数设置来实现对相应的满载老化测试。
具体地，变频驱动器回馈式带载老化装置的具体工作原理可以如下：确定待测变频驱动器的额定功率，并通过工控机使得背靠背整流器的第一整流器处于恒压工作模式，并使的第二整流器处于恒流工作模式。具体地，可以调节第二整流器的参数从而确定与待测变频驱动器相匹配的输出电流。一般情况下，输出电流可以包括有功电流iactive和无功电流ireactive。
而有功电流iactive的大小决定于待测变频驱动器的额定功率pinvert，其中，
故可以通过工控机来调整该第二整流器的输出电流中的有功电流和无功电流的大小从而实现待测变频驱动器的额定功率的加载老化。
当进行加载老化测试时，三相交流电源为整个变频驱动器回馈式带载老化装置供电，此时待测变频驱动器10开始工作，并将接收到的三相交流电输出为pwm波给到背靠背整流器30的第一整流器31，以进行升压以及转化为直流电，此时的第二整流器32即接收升压后的直流电，并将直流电转化为三相交流电回馈输出至三相交流电源所在的电网中，从而实现能量的循环流动，并能够较好地模拟待测变频驱动器的真实负载，减少能量的损耗，也能够降低该装置的正产成本，并提高带载老化测试的效率。
在一实施例中，所述变频驱动器回馈式带载老化装置还包括第一断路器40，所述第一断路器40的一端与三相交流电源电性相连，所述第一断路器40的另一端与待测变频驱动器10的rst端电性相连，所述第一断路器40用于接收工控机发出的开关控制信号，以控制所述待测变频驱动器10的上电和断电。
其中，第一断路器40的设置能够实现对该变频驱动器回馈式带载老化装置的过流过载保护。当第一断路器40接收到工控机发出的开关控制信号时，能够及时地关闭从而接通电路，并为所述待测变频驱动器10的上电；另外，也能够及时地打开从而断开电路，并为所述待测变频驱动器10的断电。
在一实施例中，所述变频驱动器回馈式带载老化装置还包括第二断路器50，所述第二断路器50的一端与三相交流电源电性相连，所述第二断路器50的另一端与第二整流器32的uvw端电性相连，所述第二断路器50用于接收工控机发出的开关控制信号，以控制所述待测变频驱动器10的上电和断电。
其中，第二断路器50的设置能够进一步地实现对该变频驱动器回馈式带载老化装置的过流过载保护，其具体的工作原理与第一断路器40的工作原理相似，在此就不再赘述。但是，其与第一断路器40的配合使用，可以更大程度地保护变频驱动器回馈式带载老化装置，同时也能减少因短路等意外对三相交流电源的损坏。
在一实施例中，所述变频驱动器回馈式带载老化装置还包括正弦滤波器20，所述正弦滤波器20的输入端与所述待测变频驱动器10的uvw端电性相连，所述正弦滤波器20的输出端与所述第一整流器31的uvw端电性相连。
其中，所述正弦滤波器20能够把待测变频驱动器10输出的pwm波过滤成近似正弦波，从而给到背靠背整流器30使用，从而减少加载老化过程中的谐波对待测变频驱动器的测试结果的影响，即能有效提高老化测试的准确度。
在一实施例中，所述第一整流器31包括输入电抗器组311和第一pwm整流单元312，所述输入电抗器组311的一端为所述第一整流器31的uvw端，并与待测变频驱动器10的uvw端电性相连，所述输入电抗器组311的另一端与所述第一pwm整流单元312的输入端电性相连，所述第一pwm整流单元312的输出端为所述第一整流器31的直流输出端。
其中，所述输入电抗组311能够与第一pwm整流单元312组成升压电路，以实现对待测变频驱动器输出的pwm波的升压和直流的转变。例如，若三相交流电源输入的电压为380v，此时经过该输入电抗组311与第一pwm整流单元312组成的升压电路后，可以转变为大于
在一实施例中，所述第二整流器32包括回馈电抗器组321和第二pwm整流单元322，所述第二pwm整流单元322的输入端为所述第二整流器32的直流输入端，并与所述第一pwm整流单元312的输出端电性相连，所述第二pwm整流单元322的输出端与所述回馈电抗器组321的一端电性相连，所述回馈电抗器组321的另一端为所述第二整流器32的uvw端。
其中，所述回馈电抗器组321和第二pwm整流单元322能够组成回馈电路，从而实现直流电压变为能够输入三相交流电源所在的电网的三相交流电的转变，从而在确保整个回馈式带载老化测试的过程安全稳定地进行。
综上，本实用新型实施例不仅结构简单、操作方便，还能够模拟各种形式的负载以满足不同型号的变频驱动器的带载老化测试，同时将变频驱动器输出的电能整流为变频驱动器输入端所需的电能，实现能量回馈式循环流动，具有很强的通用性，再者其不仅能有效降低生产成本，还能降低进行老化测试时所需能耗和噪音污染。
如图2所示，本实用新型实施例还提供一种变频驱动器回馈式带载老化系统，在本实用新型实施例中，只是为了更直观的说明该系统的构成，故该系统的适用范围不局限于下面这一个实施例，也就是说该系统可以根据待测变频驱动器产品的需求进行相应的调整。该系统可以包括三相交流电源、工控机60以及若干组相互并联的变频驱动器回馈式带载老化装置；
另外，如图3所示，本实用新型还提供一种变频驱动器回馈式带载老化系统，包括三相交流电源、工控机60以及变频驱动器回馈式带载老化装置。所述工控机60用于控制所述变频驱动器回馈式带载老化装置的工作状态。其中，工控机60能够根据待测变频驱动器10的额定功率为背靠背整流器30设置相应的参数，从而实现相应的额定功率的回馈式带载老化测试，即确保了变频驱动器回馈式带载老化系统的使用的多样性，提高了测试效率。
所述变频驱动器回馈式带载老化装置包括待测变频驱动器10以及背靠背整流器30；所述待测变频驱动器10的rst端与三相交流电源电性相连，所述待测变频驱动器10的uvw端与所述背靠背整流器30的输入端电性相连，所述背靠背整流器30的输出端与三相交流电源电性相连。
其中，所述背靠背整流器30包括第一整流器31和第二整流器32，所述第一整流器31的uvw端为背靠背整流器30的输入端，所述第二整流器32的uvw端为背靠背整流器30的输出端，所述第一整流器31的直流输出端与所述第二整流器32的直流输入端电性相连，所述第一整流器31的信号接收端用于接收工控机60发出的恒压控制信号，以输出恒定直流电压至所述第二整流器32的直流输入端，所述第二整流器32的信号接收端用于接收工控机60发出的恒流控制信号，以输出恒定交流电流并使待测变频驱动器10加载至额定功率，并进行带载老化测试。
其中，所述三相交流电源能够提供的电压可以是ac380v。所述待测变频驱动器10可以是额定功率不同的变频驱动器，本实施例的变频驱动器回馈式带载老化装置能够实现对不同额定功率的变频驱动器的回馈式带载老化测试。例如，待测变频驱动器10可以是额定功率为18.5～55kw的变频驱动器。所述背靠背整流器30中的第一整流器31能够进行升压并在工控机的控制下将交流电压转为恒定的直流电压。而所述背靠背整流器30中的第二整流器32能够实现能量回馈，将能量回馈至三相交流电源所在的电网中，从而实现变频驱动器的回馈式的带载老化测试，具体是第二整流器32能够在工控机的控制下接收第一整流器31提供的恒定的直流电压，并再次将该直流电压转换成交流电压以并入三相交流电源所在的电网中，同时也生成恒定的电流，以使待测变频驱动器10能够加载至额定功率，从而实现稳定的带载老化测试。通常，对于额定功率不同的待测变频驱动器，可以通过工控机调整第一整流器和第二整流器的相应的参数设置来实现对相应的满载老化测试。
其具体的工作原理在上述实施例中已对应地介绍，在此不再赘述。
在一实施例中，所述变频驱动器回馈式带载老化装置还包括第一断路器40，所述第一断路器40的一端与三相交流电源电性相连，所述第一断路器40的另一端与待测变频驱动器10的rst端电性相连，所述第一断路器40用于接收工控机60发出的开关控制信号，以控制所述待测变频驱动器10的上电和断电。
其中，第一断路器40的设置能够实现对该变频驱动器回馈式带载老化装置的过流过载保护。当第一断路器40接收到工控机发出的开关控制信号时，能够及时地关闭从而接通电路，并为所述待测变频驱动器10上电；另外，也能够及时地打开从而断开电路，并为所述待测变频驱动器10断电。
在一实施例中，所述变频驱动器回馈式带载老化装置还包括第二断路器50，所述第二断路器50的一端与三相交流电源电性相连，所述第二断路器50的另一端与第二整流器32的uvw端电性相连，所述第二断路器50用于接收工控机60发出的开关控制信号，以控制所述待测变频驱动器10的上电和断电。
其中，第二断路器50的设置能够进一步地实现对该变频驱动器回馈式带载老化装置的过流过载保护，其具体的工作原理与第一断路器40的工作原理相似，在此就不再赘述。但是，其与第一断路器40的配合使用，可以更大程度地保护变频驱动器回馈式带载老化装置，同时也能减少因短路等意外对三相交流电源的损坏。
在一实施例中，所述变频驱动器回馈式带载老化装置还包括正弦滤波器20，所述正弦滤波器20的输入端与所述待测变频驱动器10的uvw端电性相连，所述正弦滤波器20的输出端与所述第一整流器31的uvw端电性相连。
其中，所述正弦滤波器20能够把待测变频驱动器10输出的pwm波过滤成近似正弦波，从而给到背靠背整流器30使用，从而减少加载老化过程中的谐波对待测变频驱动器的测试结果的影响，即能有效提高老化测试的准确度。
在一实施例中，所述第一整流器31包括输入电抗器组311和第一pwm整流单元312，所述输入电抗器组311的一端为所述第一整流器31的uvw端，并与待测变频驱动器10的uvw端电性相连，所述输入电抗器组311的另一端与所述第一pwm整流单元312的输入端电性相连，所述第一pwm整流单元312的输出端为所述第一整流器31的直流输出端。
其中，所述输入电抗组311能够与第一pwm整流单元312组成升压电路，以实现对待测变频驱动器输出的pwm波的升压和直流的转变。例如，若三相交流电源输入的电压为380v，此时经过该输入电抗组311与第一pwm整流单元312组成的升压电路后，可以转变为大于
进一步地，所述第二整流器32包括回馈电抗器组321和第二pwm整流单元322，所述第二pwm整流单元322的输入端为所述第二整流器32的直流输入端，并与所述第一pwm整流单元312的输出端电性相连，所述第二pwm整流单元322的输出端与所述回馈电抗器组321的一端电性相连，所述回馈电抗器组321的另一端为所述第二整流器32的uvw端。
其中，所述回馈电抗器组321和第二pwm整流单元322能够组成回馈电路，从而实现直流电压变为能够输入三相交流电源所在的电网的三相交流电的转变，从而在确保整个回馈式带载老化测试的过程安全稳定地进行。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
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