[實用新型]一種新型的高壓變頻器自循環測試系統

有效

• 申請號: 201520656170.5
• 申請日: 2015-08-27
• 公開（公告）號: CN204945271U
• 公開（公告）日: 2016-01-06
• 發明（設計）人: 趙品志;王煒;賀艷暉
• 申請（專利權）人: 北京利德華福電氣技術有限公司
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100
• 代理人: 滿靖

技術領域

本實用新型涉及一種針對高壓變頻器構建的自循環測試系統，屬于高壓變頻器自循環測試技術領域。

背景技術

高壓大功率電動機采用變頻器作為驅動裝置，具有高效率、高功率因數以及優異的調速和啟制動性能等諸多優點，已被國內外公認為是最有發展前途的驅動裝置，是當今節約能源，降低生產成本，改善生產工藝流程，提高產品質量以及自動化程度的一種主要手段。

在諸多高壓變頻器產品中，由三相輸入-單相輸出式功率單元構成的高壓變頻器應用最廣泛，比較常見且應用成熟的有5電平H橋中點嵌位式高壓變頻器(5-levelH-bridgeNaturalPointClampedInverter)、級聯型H橋多電平高壓變頻器(CascadedH-bridgeMultilevelInverter)等。級聯型H橋多電平高壓變頻器可簡稱為級聯型高壓變頻器，其采用若干個低壓PWM變頻功率單元131以串聯疊加的方式實現高壓輸出，圖1和圖2分別給出了級聯型高壓變頻器的拓撲結構示意圖、功率單元的結構示意圖。5電平H橋中點嵌位式高壓變頻器的結構框架大致與級聯型高壓變頻器相類似，為本領域已有設備，故其具體構成不在這里詳述，請參考級聯型高壓變頻器來理解。

對于級聯型高壓變頻器，如圖1，高壓電源11(可用高壓電網40替代)的輸出電壓經過移相變壓器12移相后為功率電路13中的3×n個功率單元131供電。如圖2，各功率單元131為三相輸入、單相輸出的交-直-交PWM電壓型逆變器結構，其主要包括三相整流單元132和單相逆變單元133。在實際使用時，將相鄰的功率單元131輸出端串聯起來并組成星型聯結，便可實現高壓輸出，供給高壓電機50運行使用。目前，級聯型高壓變頻器因其具有電網污染小，輸入功率因數高，輸出波形正弦度好等優點，已在風機與泵類負載中得到了廣泛應用。

在高壓變頻器的生產與研發過程中，自循環帶載測試是驗證高壓變頻器帶載能力、測試移相變壓器溫升、測試功率單元溫升、保證出廠合格的一種有效測試方法。傳統的自循環帶載測試系統如圖3所示，其主要包括由待測的高壓變頻器10與電抗器20、斷路器30串聯形成的自循環回路。調試時，通過改變高壓變頻器10接收高壓電網40的輸入電壓幅值、相位與自身輸出電壓幅值、相位之間的關系，來調節循環有功功率和功率因數，在這其中，高壓電網40僅需提供必要的功率損耗和無功緩沖即可，便可滿足不同功率大小的高壓變頻器10的自循環測試要求，因此這種測試系統已被許多生產廠商所采用。

以級聯型高壓變頻器為例，針對每個功率單元131而言，如果忽略輸出電壓和電流的諧波，那么輸出電壓可以簡單表示為v_o＝V_osin(ω_ot)，假設負載功率因數為則輸出電流可以表示為這里ω_o是級聯型高壓變頻器的輸出頻率，V_o、I_o分別是級聯型高壓變頻器的輸出電壓有效值、輸出電流有效值，所以功率單元131輸出的瞬時功率為

從上式可以看出，輸出功率p_o為在恒定值之上疊加了正弦波動，波動頻率為輸出頻率ω_o的2倍，若反映到輸入側就是三相輸入電流的大小不相等，而具體哪一相最大是根據測試系統當時的控制方式隨機出現的，各相的電流值是根據測試系統內電感、高壓母線電容值等參數確定的。

由此可見，功率單元131的這種三相輸入-單相輸出式的結構存在的問題是，如果輸出頻率與輸入頻率完全相同，那么這種三相輸入電流不平衡的關系就會一直保持，也就是說，如果此時某個功率單元131的a相輸入電流偏大，那么此相電流會永遠偏大，不均衡現象將永遠保持，而在傳統的自循環帶載測試系統中，待測的級聯型高壓變頻器的必要控制條件便是輸入輸出同頻，所以可見這一現象將必然存在。

從目前大量實驗結果可以發現，當待測的高壓變頻器10采用傳統的自循環帶載測試系統進行溫升等測試時，待測的高壓變頻器10便會因功率單元產生的三相輸入電流不均衡現象而導致測試數據不準確、不真實，甚至導致某些繞組發生絕緣退化，最終造成疲勞過度而燒毀移相變壓器，致使測試無法完成的問題。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種新型的針對高壓變頻器構建的自循環測試系統，該自循環測試系統通過“差化頻率”、“輸入電壓采樣點移位調節同期功能”的方式解決了傳統的自循環帶載測試系統所存在的上述不足。

為了實現上述目的，本實用新型采用了以下技術方案：