[发明专利]一种地铁能量回馈变流器功率考核试验系统及方法

说明书

本发明公开了一种地铁能量回馈变流器功率考核试验系统，包括电网交流电源、变压器和待测变流器，变压器包括原边绕组、第一副边绕组和第二副边绕组，待测变流器包括第一模块和第二模块，电网交流电源与所述变压器的原边绕组相连，第一副边绕组与第一模块相连，第二模块与第二副边绕组相连。本发明还相应公开了一种试验方法，包括两种试验模式，在第一种试验模式时，第一模块处于整流状态，第二模块处于逆变状态；在第二种试验模式时，第一模块处于逆变状态，第二模块处于整流状态；通过在两种试验模式下完成变流器全功率考核。本发明的试验系统及方法均具有降低陪试设备成本，节省电能损耗以及操作简便等优点。

技术领域

本发明主要涉及轨道交通技术领域，特指一种地铁能量回馈变流器功率考核试验系统及方法。

背景技术

随着城市轨道交通飞速发展，用于城市轨道交通车辆制动能量吸收的能量回馈变流器应用越来越广泛，同时，针对需要回馈较大功率制动能量的情况，常常采用多模块并联，或者多柜拼接的方式组成一套能量回馈系统，以满足较大功率城市轨道交通车辆制动能量回馈的需求。对于地铁能馈变流器而言，其回馈的能量一般注入中压电网，所以地铁能馈变流器的功率考核需要进行并网试验，来检验变流器的输出电能质量是否达标。因此通常需要以一套复杂庞大的陪试试验系统，这个试验系统诸如变压器等设备众多，试验系统设备成本高，占地面积大，测试系统复杂，稳定性差。

通常，地铁能馈变流器功率考核系统主要包括电网电源，变压器，整流器（陪试机），中间直流电路，逆变器（待测的地铁能馈变流器）等组成。图1为变流器的功率考核的示意图，由交流电源，变压器T1，陪试机，待测的能馈变流器，变压器T2五部分组成。三相交流电源经过变压器T1（变压器的等效电抗）滤波后给整流器供电，整流器将交流电转成直流电，通过中间直流电路的支撑电容稳压滤波后送至待测试的变流器，变流器将直流电转化成三相交流电，再通过变压器T2滤波后回馈至电网。

同时，针对需要以较大功率回馈制动能量的情况，地铁能馈变流器通过多模块并联或者拼柜的方式，来提高回馈装置的容量，提升系统冗余度。但是多模块并联或者拼柜的变流器在功率考核时又会带来陪试试验系统复杂的问题，需要较大容量的电网以满足大功率变流器的功率考核试验需求，导致搭建陪试系统成本居高不下。

专利申请（申请号201320699558.4）公开了一套低压中功率电力变流器出厂例行功率考核试验平台，该发明公布了试验平台的组成与试验方法，该发明提升了测试效率和测试系统的通用性。但该专利未涉及到如何在电网容量限制情况下测试大功率的变流器功率考核方法。

为了完成多模块并联的大功率地铁能量回馈变流器的功率考核试验，目前常采用以下的两种试验方式。

方式一：采用“二极管不控整流器（陪试机）+待测变流器”的方式

如图2所示，该功率考核试验系统包括有三相交流电源、高压开关柜1、变压器T1、二极管不控整流器、预充电与短接电路、待测的能馈变流器、变压器T2和高压开关柜2组成。对待测变流柜体的功率考核测试时，三相交流电源经过变压器T1降压后送给给二极管不控整流器供电，整流器将交流电转成直流电，通过中间直流电路送至待测的能馈变流器柜，能馈变流器再将直流电转化成三相交流电，通过变压器T2滤波后回馈至电网。

该试验系统可进行轻载、电流考核、稳压、逆变以及空载整流的功能试验，而且可以进行功率因数、并网谐波、效率、温升的性能测试试验，但不能进行变流器整流的功能试验。该试验系统需要的陪试设备众多，需要两台变压器，两个高压开关柜以及功率等级大于待测的变流器的二极管不控整流器作为陪试机，并且，需要大容量的电网电源，所以搭建该试验系统成本高，占地面积大；此外，由于陪试设备的二极管不控整流器无法实现对中间直流电压的稳压功能，直流电压值会随着考核功率的增大而被拉低；再者，该试验系统所需电能资源较多，在试验过程中变压器以及不控整流器上电能损耗较大，而且损耗的电能以热的形式散发出去，需要额外配备散热设备，进一步增加系统的成本与试验过程的电能消耗。