[發明專利]一種變頻器充放電綜合試驗設備及方法

在審

• 申請號: 202111450233.8
• 申請日: 2021-12-01
• 公開（公告）號: CN114295907A
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 楊衛華;宋濤;曹巨華;韓東偉;楊庚;王楠;劉祎;郭東方;劉勝林;翟宇;李紅玉;何嘉偉;于樂;朱國強;侯希偉;王建力;李鯤
• 申請（專利權）人: 曹妃甸港礦石碼頭股份有限公司
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01R31/28
• 代理公司: 唐山順誠專利事務所(普通合伙) 13106
• 代理人: 喻期彪

1.一種變頻器充放電綜合試驗設備，其特征在于：包含試驗臺柜體、調壓升壓系統、整流單元、PLC控制系統、觸摸屏操作顯示區、遙控控制系統和測試區（26），所述試驗臺柜體采用鐵板制作而成，試驗臺柜體上設置觸摸屏操作顯示區、遙控控制系統、測試區、整流單元和調壓升壓系統；PLC控制系統的輸出分別連接調壓升壓系統、觸摸屏操作顯示區和遙控控制系統；PLC控制系統通過脈沖輸出控制調壓升壓系統，調壓升壓系統的輸出連接整流單元；所述調壓升壓系統包含升壓器（23）、調壓器（24）、步進電機（25）、交流輸出限流切除接觸器（19）、直流輸出限流切除接觸器（20）、直流輸出接觸器（21）、交流輸入接觸器（22）、輸入電源航空插座（7）、直流輸出航空插座（8）、交流輸出航空插座（9）和步進電機驅動電源，PLC控制系統通過脈沖輸出控制步進電機（25），步進電機（25）通過機械連接帶動調壓器（24）進行調壓；調壓器（24）的輸出作為升壓器（23）的輸入，升壓器（23）的輸出送到整流單元；所述試驗臺柜體的后部區域排列安裝整流器（13）、鋁殼電阻（14）、模擬保護負載（15）、直流電容器（16）、直流平波電抗器一（17）、直流平波電抗器二（18）、交流輸出限流切除接觸器（19）、直流輸出限流切除接觸器（20）、直流輸出接觸器（21）、交流輸入接觸器（22）、分壓電阻（27）、分流器（28）、保險（29）、保護/放電電阻（30）、步進電機驅動器（31）、步進電機驅動器電源（34）和PLC及觸摸屏電源（35）；所述試驗臺柜體的側面排列安裝射頻遙控模塊（5）、輸入電源航空插座（7）、直流輸出航空插座（8）、交流輸出航空插座（9）、交流輸入斷路器（32）和控制電源斷路器（33）。

2.根據權利要求1所述的一種變頻器充放電綜合試驗設備，其特征在于：所述輸入電源航空插座（7）一端連接三相四線電源，另一端通過交流輸入斷路器（32）及交流輸入接觸器（22）連接調壓器（24）；輸入電源航空插座（7）同時通過控制電源斷路器（33）分別連接步進電機驅動器電源（34）和PLC及觸摸屏電源（35）。

3.根據權利要求1所述的一種變頻器充放電綜合試驗設備，其特征在于：所述整流單元包含交流電壓表一（1）、直流電壓表一（2）、交流電流表二（3）、直流電流表二（4）、整流器（13）、直流平波電抗器一（17）、直流平波電抗器二（18）、鋁殼電阻（14）、模擬保護負載（15）和直流電容器（16）。

4.根據權利要求1所述的一種變頻器充放電綜合試驗設備，其特征在于：所述PLC控制系統包含西門子1200PLC（10）、模擬量輸入模塊、中間繼電器（12）和急停按鈕（6）。

5.根據權利要求1所述的一種變頻器充放電綜合試驗設備，其特征在于：所述觸摸屏操作顯示區包含觸摸屏（11），觸摸屏（11）采用西門子新一代精智面板、通過博圖軟件編程連接PLC控制系統。

6.根據權利要求1所述的一種變頻器充放電綜合試驗設備，其特征在于：所述遙控控制系統包含射頻遙控模塊（5）和遙控器，遙控器通過射頻遙控模塊（5）接入PLC控制系統。

7.根據權利要求1所述的一種變頻器充放電綜合試驗設備，其特征在于：所述測試區為針對變頻器各種單元模塊進行單獨測試的區域，設有直流電源接口和交流電源接口。

8.根據權利要求1所述的一種變頻器充放電綜合試驗設備，其特征在于：所述保護單元包含分壓電阻（27）、分流器（28）、保險（29）、保護/放電電阻（30）、步進電機驅動器（31）、交流輸入斷路器（32）、控制電源斷路器（33）、步進電機驅動器電源（34）和PLC及觸摸屏電源（35）。

9.一種變頻器充放電綜合試驗方法，采用權利要求1-8任意一項所限定的實驗設備，其特征在于包含以下步驟：

（一）自動穩壓，通過觸摸屏操作顯示區選擇電壓等級，電壓等級分為380V、500V和690V三個電壓等級，

①三相ac380V+對應dc537V自動穩壓同步調整；

②三相ac500V+對應dc707V自動穩壓同步調整；

③三相ac690V+對應dc976V自動穩壓同步調整；

（二）控制功能，通過觸摸屏操作顯示區選擇操作模式，操作模式分為調壓模式、充放電模式和點動模式三個模式；配備遙控控制系統一套，用于急停及點動模式操作；

①點動模式，三個電壓等級全部點動調整，通過軟件鎖定，使升壓上限不超過電壓等級的125%；點動降壓無限制，降壓速度適應電容的放電速率；全部操作采用按鈕和遙控兩地控制；不同的各電壓等級被選擇后對應的指示燈點亮，否則關閉；同時按下多個按鈕時，點動降壓優先、三個電壓等級選擇最低電壓等級；

②調壓模式，調壓過程上升和下降分別設置對應指示燈閃爍，非調整時關閉閃爍指示燈；調壓模式過程中若交流電壓或者直流電壓超過相應電壓等級故障設定值則交流輸入接觸器斷開，不再向外輸出直流；解除按鈕和遙控選擇調壓器自動回零，調壓模式過程中可以通過按動遙控器D鍵把所有接觸器跳掉同時結束工作，此時觸摸屏顯示遙控器跳閘；恢復時必須先按動遙控器C鍵復位才能繼續正常使用；

③充放電模式，dc500mA左右充放電90分鐘自動停止功能，此間每10分鐘自動實現一次dc0-20V到dc額定電壓升壓過程、dc額定電壓到dc0-20V的降壓過程以實現電容充放電操作；交流接觸器首先吸合，判斷交流電壓是否在初始設定值以下，低于設定值則交流輸入接觸器吸合，否則先將交流電壓降到設定值以下再吸合交流輸入接觸器；交流輸入接觸器吸合后開始升壓，直到達到所選電壓等級；達到所選電壓等級維持60S時間，然后下調電壓，下調電壓到初始設定值然后再次升壓，直到達到所選電壓等級；反復執行如上設定循環數；充放電達到設定循環數后，在最后一個維持60S結束后交流輸入接觸器跳閘，觸摸屏顯示充放電結束；充放電過程中若交流電壓或者直流電壓超過相應電壓等級故障設定值則交流輸入接觸器斷開，不再向外輸出直流；充放電過程中可以通過按動遙控器D鍵把所有接觸器跳掉同時結束工作，此時觸摸屏顯示遙控器跳閘；恢復時必須先按動遙控器C鍵復位才能繼續正常使用；

④PLC控制系統完成整體控制；

（三）顯示功能

①利用交流電壓表和直流電壓表交直流顯示電壓，量程為交流1000V和直流1500V；

②利用交流電流表和直流電流表顯示負載電流和dc限流電流，使用同一個表頭，0-20A量程三位半；

③dc限流電流不超過20A；

（四）操作臺界面劃分

①操作臺分成兩個區域，一個區域為電源操作區，包含負載和限流電阻的選擇，另一個區域為測試區；

②電源操作區采用觸摸屏控制，開機默認選擇380V等級；

③測試區置入耐壓測試儀，嵌入操作臺合適的位置；

④測試區同時置入萬用表、示波器、互補方波輸出信號源和IGBT觸發工裝；

⑤測試區置入正負dc ± 24V、+24V、+12V和+5V電源，接線端子臺前外露。