一種10kV/10MVA四象限高壓變頻器的試驗系統及方法與流程

2024-01-23 00:36:15

【技術領域】

本發明屬於高壓變頻器試驗技術領域，具體涉及一種10kv/10mva四象限高壓變頻器的試驗系統及方法。

背景技術：

高壓變頻器產業在節能環保的背景下，呈現了井噴式的增長趨勢。各行業對於實現節能環保要求不斷提高，具有節能效果的變頻器需求不斷增加，但我國的高壓變頻器產業能力和水平還相對較低。研究高壓變頻器的試驗方法，可以為多種用途的變頻器提供可靠的試驗條件，提高試驗數據的可靠性，加快變頻器產業的發展。

目前還沒有完善的高壓變頻器的試驗系統及方法

技術實現要素：

本發明目的在於提供一種可以滿足10kv/10mva四象限高壓變頻器試驗要求的10kv/10mva四象限高壓變頻器的試驗系統及方法，並具有檢測變頻器能量輸出、能量回饋的功能。

為達到上述目的，本發明採用如下技術方案：

一種10kv/10mva四象限高壓變頻器的試驗系統，包括一臺被試變頻器、兩臺電機，三臺陪試變頻器，三臺變壓器，五臺高壓斷路器及接線櫃；

被試變頻器一端串聯斷路器後連接至聯接至10kv電網，另一端連接一臺電機；三臺陪試變頻器一端分別串聯一臺變壓器和一臺斷路器後並聯接至10kv電網，三臺陪試變頻器另一端並聯接至另一臺電機；兩臺電機同軸連接。

進一步，被試變頻器通過接線櫃分別與斷路器和一臺電機連接，三臺電機分別通過接線櫃各串聯一臺斷路器，三臺電機另一端均通過接線櫃並聯接至另一臺電機。

進一步，陪試變頻器是四象限變頻器，採用基於大功率igct器件的三電平背靠背三相全橋變換器拓撲，包含輸入濾波單元、整流單元、直流單元、逆變單元和輸出濾波單元，三臺四象限變頻器同時運行時採用控制指令同步協調和逆變側電機有功功率同步協調的兩級協調控制策略進行協調同步控制；其中，指令同步協調通過變頻器控制系統的頂層plc之間的profibus-dp總線進行協調通信，逆變側有功功率同步協調通過變頻器控制系統的底層dsp控制器之間的can總線進行統統通信。

進一步，三臺陪試變頻器額定輸入、輸出電壓為均為三相3300v交流，額定容量為4.2mva。

進一步，電機為三相星型10kv/7500kw異步電機。

10kv/10mva四象限高壓變頻器的試驗方法，包括能量輸出試驗方法和能量回饋試驗方法；

10kv/10mva四象限高壓變頻器能量輸出試驗方法：

被試變頻器驅動其連接的電機旋轉，拖動同軸連接另一部電機異步發電，通過三臺陪試變頻器並機協同運行，通過三臺變壓器並機協同運行將能量回饋10kv交流電網；

10kv/10mva四象限高壓變頻器能量回饋試驗方法：

三臺變壓器運行並提供給三臺陪試變頻器工作電源，通過三臺陪試變頻器並機協同運行驅動其連接的電機旋轉，拖動同軸連接另一電機異步發電，通過被試變頻器將能量回饋10kv交流電網。

本發明的有益技術效果為：

(1)該試驗系統可對三相10kv、容量不大於10mva的變頻器進行全功率的檢測、試驗，可根據需要進行能量輸出試驗、能量回饋試驗；

(2)被試系統可工作於電動和回饋兩種工作模式，系統試驗只有機組的損耗，系統運行效率高，大大節約了能源的消耗，有利於節能減排；

(3)所述發明試驗系統接線靈活，陪試變頻器可三臺協同運行，也可單獨運行，通過不同的接線方式，可靈活的進行其它被試變頻器試驗，系統利用率高。

【附圖說明】

圖1是10kv/10mva四象限高壓變頻器試驗原理圖；

圖2是本發明所述10kv/10mva四象限試驗系統陪試變頻器電氣原理圖；

圖3是本發明所述10kv/10mva四象限試驗系統陪試變頻器的變流橋臂電氣原理圖；

【具體實施方式】

以下結合具體事例說明本發明的方案：

本發明的10kv/10mva四象限高壓變頻器的試驗系統，試驗系統如圖1所示。

試驗系統的公共三相10kv試驗電網通過g3-01高壓斷路器接入三相10kv外部電網，試驗系統包含被試系統和陪試系統。

被試系統包含：斷路器g3-02、接線櫃jx3-01、被試變頻器bp1、接線櫃jx3-02和電機m1。斷路器g3-02的饋入接三相10kv試驗電網，饋出接接線櫃jx3-01的饋入端子，接線櫃jx3-01的饋出端子接被試變頻器bp1的三相輸入端子，被試變頻器bp1的三相輸出端子接m1電機的三相定子繞組。

陪試系統包含：g3-08、g3-09、g3-10三臺斷路器，t3-1、t3-2、t3-3三臺降壓隔離變壓器，jx3-05接線櫃，u1、u2、u3三臺陪試四象限變頻器，jx3-03、jx3-04、jx3-07三臺輸出接線櫃，m2電機及其軸系。其中g3-08、t3-1、u1、jx3-03依次接在一起，再連接到10kv試驗電網，構成第一個陪試系統支路；g3-09、t3-2、u2、jx3-04依次連接在一起，再連接到10kv試驗電網，構成第二個陪試系統支路；g3-10、t3-3、jx3-05、u3、jx3-07依次接在一起，再連接到10kv試驗電網，構成第三個陪試系統支路；三個陪試系統支路連接到m2電機的三套定子繞組上構成一個完成的陪試系統。

陪試系統和被試系統通過m1和m2電機之間的聯軸器連接，構成了完整的四象限試驗系統。

圖2是陪試四象限變頻器的電氣原理圖，它由輸入濾波單元31、整流單元32、直流單元33、逆變單元34、輸出濾波單元35組成。其中輸入濾波單元31由三個單相電抗器組成；整流單元32、逆變單元34分別由三個基於igct的三電平橋臂組成，該橋臂的電氣原理圖如圖3所示；直流單元32由支撐電容、放電電阻和接地檢測電路組成；輸出濾波單元35由l、c、r吸收電路組成。

10kv/10mva四象限高壓變頻器的試驗方法：

作為本發明的進一步說明，所述的陪試變頻器具有能量輸出和能量回饋兩種試驗模式，結合圖1進一步說明試驗方法如下。

(1)10kv/10mva四象限高壓變頻器能量輸出試驗方法：

被試變頻器bp1驅動m1電機旋轉電動運行，拖動同軸連接m2電機異步發電，通過3臺陪試變頻器(u1、u2、u3)並機協同回饋發電運行，通過3臺變壓器(t3-1、t3-2、t3-3)將能量回饋到公共10kv交流電網。

(2)10kv/10mva四象限高壓變頻器能量回饋試驗方法：

3臺變壓器(t3-1、t3-2、t3-3)運行並提供給3臺陪試變頻器(u1、u2、u3)工作電源，通過3臺陪試變頻器(u1、u2、u3)並機協同運行驅動m2電機旋轉電動運行，拖動同軸連接m1電機異步發電，通過被試變頻器bp1將電機發電的電能回饋到公共10kv交流電網。

操作步驟如下：

1)閉合g3-01，使試驗系統10kv交流母線帶電；

2)將被試變頻器的輸入端通過接線櫃jx3-01、高壓斷路器g3-02與10kv交流母線連接；

3)被試變頻器的輸出端通過接線櫃jx3-02、轉接櫃zhjx3-01與電機m1連接；

4)將陪試變頻器u1、u2、u3分別通過接線櫃jx3-03、jx3-04、jx3-07與電機m2連接；

5)閉合jx3-05。

6)根據被試變頻器的試驗需求，設定陪試變頻器的試驗模式(能量輸出、能量回饋)；

7)分別啟動被試變頻器和陪試變頻器進行試驗。

以上所述僅為本發明的一種實施方式，不是全部或唯一的實施方式，本領域普通技術人員通過閱讀本發明說明書而對本發明技術方案採取的任何等效的變換，均為本發明的權利要求所覆蓋。