[发明专利]火电厂低压辅机变频器低电压穿越便携式移动测试装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种火电厂低压辅机变频器低电压穿越便携式移动测试装置，属电力电子技术领域。

背景技术

目前火电机组辅机普遍采用变频器，其在实现电动机的无极调速、辅机软启动、经济运行等方面具有极大的优势，火电机组低压辅机变频器低电压穿越能力较差，多数不具备低电压穿越能力。2011年1月，某火力发电厂室外互感器损坏导致电网500kV系统接地故障，给煤机电源跳闸造成正在运行的本厂和周边电厂各1台600MW机组停机，对电网安全运行构成巨大威胁；某石化公司热电厂变频控制的锅炉给粉机在厂用电停电切换或系统晃电的情况下，出现给粉机全停导致锅炉停炉的事故，给机组和化工装置生产造成巨大的损失。

火电厂长期在易燃、易爆、高温、高压环境下连续运行，突发的电网电压跌落或瞬间掉电事故都会造成装置、关键设备的重大损坏，同时DCS内的连锁反应较为复杂，一台变频器控制的辅机停机都会影响到整个机组的正常运行，而当电网发生电压波动或者厂用电系统内部发生故障，如雷击、电气设备短路、接地等导致电压波动时，都会因变频器高、低电压穿越不满足要求造成发电机组停机事故。华北电力大学、中船重工718所、甘肃电科院、黑龙江电科院等高校院所开展了火电厂低压辅机变频器低电压穿越改造方案对比分析，但未开展火电厂低压辅机变频器电压跌落测试装置方面的研究。目前常用的变压器副边多绕组结构的电压跌落装置不仅体积大、重量重，尤其在上下开关级差配合不当，装置投切引起的励磁涌流对现场运行设备具有较大安全风险。

传统低电压穿越测试装置试验平台如图1所示，主要由大电网6、电动机1、调速变频器2、数字示波器、多绕组变压器结构电压跌落装置7组成，实验方法将多绕组变压器结构电压跌落装置变比调节为1:1，闭合K1、K2，通过核心控制器控制接触器吸合、断开，调节多绕组变压器电压跌落装置副边匝数，改变副边输出电压，因接触器吸合、分开时间、输入电压幅值等难以准确控制，造成跌落时间、电压幅值精度不够准确，每次实验前都要通过示波器录波校核。

发明内容

本发明的目的是，为了解决火电厂低压辅机变频器低电压穿越便携式移动测试存在的问题，克服了传统的PI控制器无法保证电压幅值稳态精度及动态性能的问题；提出一种火电厂低压辅机变频器低电压穿越便携式移动测试装置。

实用本发明的技术方案是，一种火电厂低压辅机变频器低电压穿越便携式移动测试装置，包括电动机、调速变频器和电力电子式电压跌落装置。所述调速变频器的输出端连接电动机；所述电力电子式电压跌落装置串联于调速变频器与大电网中间。

所述电力电子式电压跌落测试装置由输入侧、输出侧、直流侧和测试装置控制系统构成；所述输入侧的输入端连接电网，输入侧的输出端通过直流侧连接输出侧的输入端；输出侧的输出端通过调速变频器连接电动机；测试装置控制系统通过自适应模糊PI调节器实现电压调节；

所述输入侧及输出侧均为四桥臂IGBT加滤波电抗器结构；输入侧的四桥臂IGBT通过滤波电抗器连接调速变频器；输出侧的四桥臂IGBT通过滤波电抗器连接电网；分别连接输入侧和输出侧的直流侧由稳压电容组成。

所述测试装置控制系统包括PI调节器、四象限控制模块、采样模块、PWM控制模块、电压锁相环和计算模块；所述电力电子式电压跌落测试装置的输入侧通过四象限控制模块实时采集电压、电流、直流侧电压数据；计算直流侧电压的差值，控制输入侧吸收电流的大小及方向，稳定直流侧电压；输出侧由采样模块实时采集三相电压的幅值、频率、相位；计算模块按照设定的三相或者分相电压的幅值、功率，通过自适应模糊PI调节器使输出侧电压幅值、频率参数实时动态跟踪设定值，实现电压幅值、频率、分次谐波叠加、电压跌落时间在线及离线实时调节的电压源输出。

所述电压跌落测试装置控制系统的采样模块采集输出侧交流电母线上三相电压的采样值u_a(t)，u_b(t)，u_c(t)；计算模块计算出电压的设定值u_a^*(t)，u_b^*(t)，u_c^*(t)；通过自适应模糊PI调节器计算出需要输出电压幅值、功率，经过脉冲生成模块产生16路脉冲控制输入侧和输出侧四个H桥工作。