[發(fā)明專利]多功能負(fù)載電路變頻器試驗(yàn)平臺(tái)及其實(shí)驗(yàn)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010190392.8
• 申請(qǐng)日: 2020-03-18
• 公開（公告）號(hào): CN111337772A
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 武治江;邵詩逸;烏云翔;岳凡;常國梅;趙紅品
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 無錫賽思億電氣科技有限公司;山西汾西重工有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G01R31/00
• 分類號(hào): G01R31/00;G01R1/40;G01R31/52;G01R19/165
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責(zé)任公司 32218
• 代理人: 夏平

1.多功能負(fù)載電路變頻器試驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于：包括相連接的控制系統(tǒng)與上位機(jī)、以及與380V日用電網(wǎng)相連接的輸出的交流電壓為650V的待測(cè)試變頻器，變頻器的輸出端連接有PWM濾波器，PWM濾波器的輸出端通過負(fù)載導(dǎo)線與外接負(fù)載相連接，負(fù)載導(dǎo)線上沿遠(yuǎn)離PWM濾波器方向依次設(shè)有第一斷路器、短路裝置、與380V日用電網(wǎng)并網(wǎng)的并網(wǎng)連接裝置、第二斷路器；

控制系統(tǒng)包括斷路器控制器、電流、電壓測(cè)量模塊、諧波檢測(cè)模塊、PPB調(diào)制器、示波器、溫度檢測(cè)模塊；短路裝置包括通過短路導(dǎo)線與負(fù)載導(dǎo)線相連接的第三斷路器；

變頻器包括通過導(dǎo)線與380V日用電網(wǎng)相連接的整流模塊，整流模塊的輸出端通過直流母線與逆變模塊相連接，直流母線上并聯(lián)有變頻斷路器；

第一斷路器、第三斷路器、變頻斷路器都與斷路器控制器電聯(lián)接并由斷路器控制器控制通斷；負(fù)載導(dǎo)線上在第一斷路器處通過導(dǎo)線與電流、電壓測(cè)量模塊相連接，導(dǎo)線上在第一斷路器處通過導(dǎo)線與諧波檢測(cè)模塊相連接。

2.如權(quán)利要求1所述的多功能負(fù)載電路變頻器試驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于：所述并網(wǎng)連接裝置包括連接負(fù)載導(dǎo)線與380V日用電網(wǎng)的并網(wǎng)導(dǎo)線，并網(wǎng)導(dǎo)線上設(shè)有第四斷路器。

3.如權(quán)利要求2所述的多功能負(fù)載電路變頻器試驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于：所述PWM濾波器包括濾波電抗器、以及并聯(lián)在濾波電抗器和第一斷路器之間的濾波電容組；逆變模塊的輸出端與濾波電抗器的輸入端相連接。

4.如權(quán)利要求3所述的多功能負(fù)載電路變頻器試驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于：所述變頻器內(nèi)設(shè)有溫度傳感器，溫度傳感器與溫度檢測(cè)模塊電聯(lián)接。

5.一種如權(quán)利要求4所述的多功能負(fù)載電路變頻器試驗(yàn)平臺(tái)的測(cè)試方法，包括：

進(jìn)行變頻器的日用負(fù)載短路支撐能力試驗(yàn)時(shí)，首先，將所述PPB調(diào)制器與控制器之間通信設(shè)置兩個(gè)標(biāo)志信號(hào)位A和B，A是PPB調(diào)制器傳給控制器的短路過流反饋位；B是控制器傳給PPB調(diào)制器的電流支撐控制位；然后第一斷路器、第二斷路器閉合使外接負(fù)載正常工作；未發(fā)生短路時(shí)，反饋位A和控制位B均設(shè)為0，PPB調(diào)制器接收來自控制系統(tǒng)的正常輸出380V交流電壓下的變頻器的PWM占空比數(shù)據(jù)，并進(jìn)行變頻器的PWM脈沖輸出控制，此時(shí)整個(gè)系統(tǒng)處于“正常模式”；

接著，控制系統(tǒng)將發(fā)送信號(hào)至斷路器控制器，使得第三斷路器閉合，模擬船舶負(fù)載短路；PPB調(diào)制器周期性的讀取電流電壓測(cè)量模塊的數(shù)據(jù)，當(dāng)PPB調(diào)制器檢測(cè)到任意一相電流超過設(shè)定的過流閾值C之后，則PPB調(diào)制器立即封鎖變頻器的所有PWM脈沖使其置零，使得輸出電壓降低到0，并在最近的一個(gè)通信周期內(nèi)上報(bào)反饋位A置位信息A＝1，整個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)入了“短路模式”；

經(jīng)過10～50ms延時(shí)之后，控制系統(tǒng)將控制位B置位令B＝1并傳送給PPB調(diào)制器；控制系統(tǒng)同時(shí)將PWM濾波器的接觸器斷開；PPB調(diào)制器控制變頻器重新釋放PWM脈沖來逐漸提升輸出電壓，直到電流電壓測(cè)量模塊測(cè)量到的電流值達(dá)到要求，然后維持至第一斷路器跳閘，短路故障解除；實(shí)驗(yàn)中，輸出的電壓根據(jù)以下公式來進(jìn)行計(jì)算：V＝k*ω*L₁*I；

其中：V是輸出的相電壓峰值；系數(shù)k取值范圍1.10-1.15；ω是輸出電壓的角頻率；L₁是濾波電抗器的電感值；I是短路支撐所需要的峰值電流；

當(dāng)短路故障清除之后，控制系統(tǒng)將控制位B清零，PPB調(diào)制器隨即將反饋位A清零，然后變頻器在PPB調(diào)制器作用下發(fā)出正常輸出電壓下的PWM脈沖，系統(tǒng)回到“正常模式”，此時(shí)，說明變頻器能夠完成對(duì)日用負(fù)載短路時(shí)的支撐；

變頻器直流母線短路支撐能力實(shí)驗(yàn)時(shí)：將第一斷路器、第二斷路器閉合，第三斷路器、第四斷路器斷開；外接負(fù)載正常工作；當(dāng)控制系統(tǒng)檢測(cè)到電流電壓測(cè)量模塊、溫度檢測(cè)模塊的各項(xiàng)數(shù)據(jù)均在設(shè)定范圍內(nèi)時(shí)，控制系統(tǒng)將發(fā)送信號(hào)至斷路器控制器，使得變頻斷路器閉合，模擬直流母線短路，以測(cè)試變頻器直流母線短路支撐能力；

進(jìn)行變頻器的溫升試驗(yàn)以及諧波測(cè)試實(shí)驗(yàn)時(shí)，將第一斷路器、第二斷路器閉合，第三斷路器、第四斷路器、變頻斷路器斷開；變頻器進(jìn)行整流逆變工作后對(duì)外接負(fù)載進(jìn)行供電，此時(shí)變頻器處于正常工作狀態(tài)，諧波檢測(cè)模塊在試驗(yàn)過程中檢測(cè)PWM濾波器后的電源諧，以測(cè)試變頻器輸出電源的諧波質(zhì)量；在長期工作后測(cè)試變頻器溫升后的工作狀態(tài)，溫度檢測(cè)模塊實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)過程中變頻器的溫度；諧波檢測(cè)模塊和溫度檢測(cè)模塊的數(shù)據(jù)將自動(dòng)記錄并保存至上位機(jī)中，上位機(jī)將自動(dòng)計(jì)算輸出電壓諧波畸變因數(shù)，若輸出電壓諧波畸變因數(shù)小于8％則說明變頻器諧波質(zhì)量合格；

進(jìn)行變頻器的調(diào)頻調(diào)相能力實(shí)驗(yàn)時(shí)：將第一斷路器、第二斷路器、第四斷路器閉合，第三斷路器、變頻斷路器斷開；此時(shí)外接負(fù)載和變頻器處于正常工作狀態(tài)中，第四斷路器的閉合使變頻器與380V日用電網(wǎng)并網(wǎng)，將380V日用電網(wǎng)作為頻率相位固定的發(fā)電機(jī)組，根據(jù)其頻率以及相位通過變頻器對(duì)輸出電源進(jìn)行調(diào)頻調(diào)相，同時(shí)電流、電壓測(cè)量模塊檢測(cè)電路中的電流及電壓，根據(jù)電流和電壓的波動(dòng)程度即可判斷變頻器的調(diào)頻調(diào)相能力，若變頻器輸出電壓的頻率和相位與電網(wǎng)一致，并且有穩(wěn)定的電流輸出，則變頻器的調(diào)頻調(diào)相能力合格。