[发明专利]能馈型变流器功率测试系统及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电气试验系统及其方法，尤其是涉及一种以变压器作负载的能馈型变流器功率考核试验系统及其方法。

背景技术

变流器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率可调（或定频）的电能控制装置。把工频电源（50Hz或60Hz）变换成各种频率的交流电源，以实现对电机变速运行控制的或将电能并网的设备。其中，控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆变成交流电。

变流器按其供电电压等级可分为：低压变流器（110V、220V、380V、600V、690V、1140V）、中压变流器（3.3KV、4.16KV、6.6KV）和高压变流器（10KV及以上）。

按供电电源的相数可分为：直流输入变流器、交流输入变流器（包括单相输入变流器、三相输入变流器和多相输入变流器）。

按照直流电源性质可分为：电压型变流器和电流型变流器。

按照工作原理分类可分为：V/f控制变流器、转差频率控制变流器和矢量控制变流器等。

按照开关方式分类可分为：PAM控制变流器、PWM控制变流器和高载频PWM控制变流器。

随着我国变流技术的飞速发展，变流器在高压输电、工业传动、电力牵引、电能并网等领域的应用普及率已经越来越广。其功率也越来越大，目前行业中兆瓦级的变流器已经很常见。变流器的出厂功率考核主要是对变流器的主电路通一定时间的大电流（一般是额定电流），用以验证变流器（特别是大功率变流器）在通以大电流工作情况下的电流输出是否稳定以及温升情况是否稳定。为了确保产品出厂后质量和性能的稳定，制造商一般都需要对变流器进行一定时间的电流功率考核测试。

传统方式常常选用电阻、电抗等能耗型元件作为负载的方法，导致电能被无谓地消耗为热能，同时还存在参数的大小不能连续调节、自动化程度低、负载的大小不稳定、会随温度的变化而变化、体积庞大、需要专门的通风设备等缺点。此外，传统阻感负载方式还存在以下技术问题：

（1）电源系统的搭建成本高：大功率的考核，势必需要大功率电源进行供电，大功率电源系统的搭建成本很高，比如一个普通的2.5MVA电源系统，其搭建成本大概需要120万元左右；

（2）对电网的干扰大：由于是满功率考核，对电网的干扰也相对较大，所以有时需要对电网进行电能治理，这样也导致了附加成本的增加，巨大的热量散发也给实验系统的搭建成本提出了更高的要求；

（3）负载作为大功率考核负载，有时甚至是满功率考核，其发热量和对电能的浪费可想而知。

而目前市场上广泛应用的针对变流器出厂功率考核测试系统的搭建方式和考核方法虽不尽相同，但其系统的拓扑结构基本一致。下面主要通过对现有技术中两种典型的背靠背电机对拖负载试验考核系统拓扑结构图进行描述，具体如附图1和附图2所示。背靠背电机对拖负载试验考核系统主要存在以下技术问题：

（1）试验系统的搭建成本高：大功率的考核，势必需要大功率电源进行供电，以及大功率并网回馈负载系统（包括电动机、发电机、并网变流器、并网变压器等），整个试验系统的搭建成本非常的高，比如一套普通的背靠背电机对拖回馈2.5MVA试验系统，其搭建成本大概需要500万元左右；

（2）对电网的干扰大：由于是满功率考核，对电网的干扰也相对较大，同时，电能的回馈并网，也会给电网的电能质量带来一定的影响，所以有时需要对电网进行电能治理，这样也导致了附加成本的增加，如果没有绝对的利润空间作为支撑，将给企业带来很大的经济负担；

（3）通用性差：不同的变流器需要配置不同的对拖电机负载；

（4）检修和保养复杂：复杂的系统，必然给检修和保养提出了更高的要求。

基于以上现有技术中存在的技术问题，研究开发一种具有能量回馈功能并能准确模拟各种特性负载的能量回馈型负载的变流器功率测试系统，达到节约能源、减少开支和试验自动化的效果已显得十分迫切而且必要。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种能馈型变流器功率测试系统及其方法，能够有效保证测试质量、提升测试效率、提高设备利用率、节约设备投入成本，同时节能减排、简化操作入门门槛、杜绝安全隐患。