專利名稱：一種采用有源前端的大功率變頻器負載試驗裝置的制作方法
技術領域：
一種采用有源前端的大功率變頻器負載試驗裝置技術領域[0001]本實用新型屬于變頻器領域，尤其是一種采用有源前端的大功率變頻器負載試驗直O(jiān)背景技術[0002]變頻調(diào)速技術已經(jīng)成為工業(yè)領域節(jié)能降耗、改善工藝流程、提高產(chǎn)品質(zhì)量和改善環(huán)境、推動技術進步的一種重要手段。近年來，隨著大功率電力電子器件的不斷涌現(xiàn)，變頻器單機容量增長十分迅速，各類兆瓦級變頻器已經(jīng)廣泛應用于大型工業(yè)生產(chǎn)設備。[0003]為了保證大功率變頻器設備的可靠性，在其設計、研制和生產(chǎn)過程中需對其部件或整體進行試驗測試，當變頻器容量較大時，對大容量變頻器的測試十分困難。常見的變頻器負載測試方法包括單臺滑差電機堵轉(zhuǎn)法、異步電機滑差對拖法、交流機組對拖法和交直流機組對拖法等，采用這些方法需要提供功率與之匹配的電動機和相應的控制器構成負載機組，其安裝、調(diào)試十分不便，而且對試驗場地及電源容量的要求也很高。雖然上述方法均可實現(xiàn)待測變頻器的電能回饋，但由于中間環(huán)節(jié)較多、連接復雜，因此機械部件的能量損耗也較大，再加上消耗在電機及其控制器上的電能，需要從電網(wǎng)取用較大功率。發(fā)明內(nèi)容[0004]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種試驗方法簡單、試驗結果準確且僅需從電網(wǎng)取用較少能量的采用有源前端的大功率變頻器負載試驗裝置。[0005]本實用新型解決其技術問題是采取以下技術方案實現(xiàn)的[0006]一種采用有源前端的大功率變頻器負載試驗裝置，包括變頻器、電抗器和直流電源，該電抗器連接在變頻器的整流單元和逆變單元之間，該直流電源連接在變頻器中間直流側，使得整流單元、中間直流側、逆變單元及電抗器構成功率回路。[0007]而且，所述的變頻器采用有源前端作為整流單元，其結構為兩電平或多電平交-直-交結構，該變頻器所使用的功率開關器件為IGBT或IGCT。[0008]而且，所述的電抗器容量小于變頻器容量的20%。[0009]而且，所述的直流電源取自電網(wǎng)，其作用是為試驗中的有功損耗提供能量，容量小于變頻器容量的5%。[0010]本實用新型的優(yōu)點和積極效果是[0011]1、本試驗裝置在整流單元和逆變單元之間接有電抗器作為負載，使得功率通過整流單元、中間直流側、逆變單元及負載電抗構成回路，整個試驗過程除在功率器件和線路上的損耗外，沒有其他有功消耗，僅需從電網(wǎng)取用較少的能量即可使得變頻器流過較大功率， 從而實現(xiàn)在小容量電網(wǎng)進行大功率變頻器負載試驗的功能。[0012]2、本試驗裝置通過調(diào)節(jié)負載電抗兩端的電壓差來調(diào)節(jié)負載電流，在保證電流連續(xù)的前提下，可選擇的負載電抗容量較小，其容量、體積也都較小，解決了常規(guī)的試驗方法為了讓逆變單元輸出大功率需要提供與之配套的電動機及機械負載，還要考慮電動機安裝、同軸連接等問題。[0013]3、本試驗裝置除待試驗的變頻器外，只需一個小容量電抗器和一個外接小容量直流電源，因此，本試驗裝置所用輔助器材少、連接簡單、容易實現(xiàn)。


[0014]圖1是本實用新型的電氣接線原理圖；[0015]圖2是本實用新型在測試過程的電壓、電流相量圖；[0016]圖3是逆變單元輸出電壓調(diào)制波及輸出電流在一個周期內(nèi)的波形示意圖；[0017]圖4是一個周期內(nèi)電流在逆變單元一個橋臂上的流通路徑示意圖；[0018]圖5是以IGCT三電平中壓變頻器為例的試驗裝置功率接線圖；[0019]圖6是逆變單元側的電壓、電流及有功功率仿真結果示意圖；[0020]圖7是整流單元的電壓、電流及有功功率仿真結果示意圖。
具體實施方式
[0021]
以下結合附圖對本實用新型實施例做進一步詳述[0022]一種采用有源前端的大功率變頻器負載試驗裝置，實現(xiàn)交-直-交結構大功率變頻器的負載性能試驗功能。變頻器輸出的電壓、功率因數(shù)靈活可調(diào)，可以四象限模擬負載電動機工況。待測變頻器的拓撲結構可以是兩電平或多電平結構，變頻器所使用的功率器件可以是IGCT或IGBTt^n圖1所示，采用有源前端的大功率變頻器負載試驗裝置包括變頻器、 直流電源和電抗器，在本實施例中，變頻器為三電平中點電壓鉗位結構，該變頻器由整流單元、中間直流側以及逆變單元組成，在整流單元和逆變單元之間接有一個容量較小電抗器作為負載，使得功率通過整流單元、中間直流側、逆變單元及負載電抗構成回路，整流單元和逆變單元之間的電抗器容量根據(jù)試驗需求而定，通?？梢宰龅叫∮谧冾l器容量的20% ； 變頻器的中間直流側外接一個容量較小直流電源，其容量通常小于變頻器容量的5%，該直流電源自電網(wǎng)取電并為試驗中的有功損耗提供能量，由于試驗中除裝置和線路的損耗外， 沒有其他有功消耗，因此從電網(wǎng)取用的功率較少，對電網(wǎng)的沖擊也較小。試驗時，保持逆變單元輸出電壓不變，調(diào)節(jié)整流單元側的輸出電壓即可調(diào)節(jié)負載電抗電流，由于電抗器感抗選得較小，其兩端電壓不需相差很多即可產(chǎn)生較大電流，使得逆變單元可運行在額定出力； 通過靈活調(diào)節(jié)逆變單元輸出的功率因數(shù)，實現(xiàn)對不同工況的模擬，全面測試變頻器在不同工況下的損耗和溫升，進而準確評估裝置出力。[0023]在圖1所示的接線方式下，設定PWM整流單元以逆變器方式運行，并給定其輸出電壓參考值為么，這里么表示整流單元a相電壓(即a相端子相對直流側中點0的電壓)的相量形式；類似地，設定逆變單元的輸出電壓參考值為么。保持么不變，調(diào)節(jié)么即可調(diào)節(jié)流經(jīng)負載電抗的電流，進而控制逆變單元輸出功率的大小及功率因數(shù)。如果電抗器的感抗選得較小，則么和么只需較小的偏差就可使具有較大幅值，使得逆變單元可以在額定出力下運行。在測試過程中，其電壓、電流相量關系如圖2所示，通過圖2中的相量關系可以算出[0024]
權利要求1.一種采用有源前端的大功率變頻器負載試驗裝置，其特征在于包括變頻器、電抗器和直流電源，該電抗器連接在變頻器的整流單元和逆變單元之間，該直流電源連接在變頻器中間直流側，使得整流單元、中間直流側、逆變單元及電抗器構成功率回路。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種采用有源前端的大功率變頻器負載試驗裝置，其特征在于所述的變頻器采用有源前端作為整流單元，其結構為兩電平或多電平交-直-交結構， 該變頻器所使用的功率開關器件為IGBT或IGCT。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種采用有源前端的大功率變頻器負載試驗裝置，其特征在于所述的電抗器容量小于變頻器容量的20%。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種采用有源前端的大功率變頻器負載試驗裝置，其特征在于所述的直流電源取自電網(wǎng)，其作用是為試驗中的有功損耗提供能量，容量小于變頻器容量的5%。
專利摘要本實用新型涉及一種采用有源前端的大功率變頻器負載試驗裝置，其主要技術特點是包括變頻器、電抗器和直流電源，該電抗器連接在變頻器的整流單元和逆變單元之間，整流單元采用有源前端，該直流電源連接在變頻器中間直流側，使得整流單元、中間直流側、逆變單元及電抗器構成功率回路。本實用新型設計合理，只需一個小容量的電抗器和一個外接小容量直流電源即可實現(xiàn)，整個試驗過程除在功率器件和線路上的損耗外，沒有其他有功消耗，僅需從電網(wǎng)取用較少的能量即可使得變頻器流過較大功率，從而實現(xiàn)在小容量電網(wǎng)進行大功率變頻器負載試驗的功能，具有結構簡單、試驗結果準確、所用輔助器材少、容易實現(xiàn)等特點。
文檔編號G01R31/00GK202281808SQ201120430629
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月3日 優(yōu)先權日2011年11月3日
發(fā)明者伍豐林, 宋鵬, 楚子林, 許希, 金雪峰 申請人:天津天傳電氣有限公司, 天津電氣傳動設計研究所