[发明专利]高压电泵试验电源系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种试验电源系统，尤其是涉及一种应用于高压电泵的大容量试验电源系统。

背景技术

水泵是一种通用机械，应用非常广泛，如：化工和石油、农业生产、矿业和冶金工业、电力部门、国防建设、船舶制造工业，而且新领域用泵不断出现，水泵的容量也会越来越大。选择合适的水泵试验电源系统就显得尤为重要。潜水电泵：英文名称submersible pump，是输送液体或使液体增压的机械。它将原动机的机械能或其他外部能量传送给液体，使液体能量增加，主要用来输送液体包括水、油、酸碱液、乳化液、悬乳液和液态金属等，也可输送液体、气体混合物以及含悬浮固体物的液体。衡量水泵性能的技术参数有流量、吸程、扬程、轴功率、水功率、效率等。根据不同的工作原理可分为容积水泵、叶片泵等类型。容积泵是利用其工作室容积的变化来传递能量。叶片泵是利用回转叶片与水的相互作用来传递能量，有离心泵、轴流泵和混流泵等类型。

软起动技术是近些年来逐渐兴起的一种电机控制技术。软起动装置串接于电源与被控电机之间，通过微电脑控制其内部的晶闸管触发导通角实现交流调压，使电机输入电压从零以预设函数关系逐渐上升，直至起动结束，赋予电机全电压，即为软起动，在软起动过程中，电机起动转矩逐渐增加，转速也逐渐增加，直到晶闸管全导通，电动机工作在额定电压的机械特性上，实现平滑启动，降低启动电流。避免启动过流跳闸。待电机达到额定转数时启动过程结束，为电机正常运行提供额定电压。一种典型的软起动装置附图1所示，多个高压晶闸管的串联应用，通过控制晶闸管的导通角来实现交流调压。但是软启动装置存在如下一些方面的缺点：

（1）因为现有软启动装置不能调节电源频率，所以不能从零压零频启动电机，不能实现零冲击启动；

（2）现有软启动装置不能实现电机调速，而且试验功能非常单一；

（3）现有软启动装置在启动电机之后即会退出系统，系统将失去保护功能；

（4）现有软启动装置不能长时间用在对起动扭矩要求很高的电动机驱动装置上。

因为现有软启动装置实际上是靠将自身电压斜坡式抬升至最大值（而在停机过程中又逐渐下降至设定的关机水平）来完成工作。由于扭矩与电压平方成正比，连接电动机不能从一开始就达到最大扭矩，因此，现有软启动装置更适合于风扇、传送带、电梯等轻型易起动的设备。

目前，国内尚无专用于水泵试验的试验电源系统，只有以下几篇关于电机试验电源技术方面的文献。

文献1为康尔良于2008年11月25日申请，并于2009年08月19日公告，公告号为CN201294457Y的中国实用新型专利《一种变频电机试验电源》。该专利提出了一种变频电机试验电源的技术方案，但其为用于电机的试验电源，涉及一种具有输出两种波形的试验用电源，属于电机测试系统制造技术领域。目的是解决目前生产的试验电源只单一具有输出SPWM波形或正弦波波形的功能问题，该专利包括SPWM生成电路和LC滤波环节，SPWM生成电路通过接第一三相开关控制输出SPWM波形，SPWM生成电路输出的SPWM经LC滤波环节后，通过第二三相开关控制输出正弦波波波形。这样该装置可实现一个试验电源具有输出两种波形的功能，满足了电机试验的要求。

文献2为哈尔滨五联电气设备有限责任公司于2006年03月21日申请，并于2007年04月04日公告，公告号为CN2886913Y的中国实用新型专利《电机试验站静止变频器装置主电源》。该装置工作原理为10kV电压经过输入开关柜送到输入变压器降压并成星三角两个绕组输出，送至整流器，整流器将交流电压变成12脉波直流，分两路输出，一路直接送至直流流电机，另外一路送入变频器，变频器将直流电压变成电压幅值和频率都可以单独调节的交流电压，经输出变压器变压后作为电机试验用电源，可实现对交流电机和直流电机单独进行试验。该专利若需实现10MVA容量的输出，至少需2套这种装置并联才能实现，因其单套就多了输入变压器、整流器、滤波器，投资成本高，控制、操作、维护稍显复杂。该专利是电机专用，是考虑电机试验的特点进行设计，对于水泵类负载是否能够满足控制要求尚待验证。如电机试验是都是空载启动电机启动电流小，因此器件保护裕量较小。电机需要进行叠频等效温升试验，因此该主电源结构复杂，成本大。电机需要进行1.3倍过电压试验，为达到该要求，电源的电压调节较复杂。而电泵试验特点是需带载启动，电源需对启动电流进行较好的调节和控制，且采用直接负载方法进行温升试验。因此，文献2用于电泵试验时，要做很大的改动，且改动工作量很大，不利于实现大功率，同时设备多，成本大。