一种变频器测试平台及变频器测试平台的调试方法

摘要

本发明实施例公开了一种变频器测试平台及变频器测试平台的调试方法，涉及风力发电领域，能够降低变频器测试平台的复杂度，成本、占地面积及电气和机械损耗。具体包括：电力变压器及阻抗调节单元，电力变压器的一边通过开关单元与电网相连，电力变压器的另一边与阻抗调节单元的第一端相连，阻抗调节单元的第二端与被测变频器的发电机侧变流器相连，开关单元与电网相连的一侧还与被测变频器的电网侧变流器相连，通过开关单元的断开与闭合控制变频器测试平台的并网运行。本发明的实施例应用于变频器测试平台的构建。

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电领域，尤其涉及一种带中间直流环节的交直交变频器测试平台及变频器测试平台的调试方法。

背景技术

变频器作为一种调压调频的电能控制装置，已被广泛应用在各种工业自动化领域。而在风电领域，带中间直流环节的交直交变频器作为双馈风力发电机组的关键部件，负责将风机风轮上输入的机械能转换成恒频恒压的电能并输入至电网上。它不仅关系到整个风力发电机组的电能质量、风能利用效率，也直接决定了风电机组的可利用率、可靠性和寿命。因此在变频器出厂前必须对其进行充分的性能测试，特别是满载测试和温升测试。

目前常见的变频器测试平台包括：与风电机组容量匹配的大功率双馈发电机作为被测试变频器的控制对象；与风电机组容量相当或者更高的大功率拖动电动机和一台用于控制该拖动电机的大功率变频器，用于模拟风电机组实际运行工况，将双馈发电机拖动至特定转速和有功功率点上；根据系统容量、电网电压需求，还需增加相关开关设备和电力变压器。这些测试设备用于模拟实际风力发电机组的运行工况，进行变频器的并网实验、负载实验、系统保护实验和温升实验。

在实现上述对变频器进行测试的过程中，发明人发现现有的变频器测试平台，设备复杂、投资大，设备占地面积大、维护成本高，电气和机械损耗也均比较大。

发明内容

本发明的实施例提供一种变频器测试平台及变频器测试平台的调试方法，能够降低变频器测试平台的复杂度，成本、占地面积及电气和机械损耗。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

第一方面，提供一种变频器测试平台，包括：电力变压器及阻抗调节单元；

所述电力变压器的一边通过开关单元与电网相连，所述电力变压器的另一边与所述阻抗调节单元的第一端相连；

所述阻抗调节单元的第二端与被测变频器的发电机侧变流器相连；

所述开关单元与所述电网相连的一侧还与所述被测变频器的电网侧变流器相连；

通过所述开关单元的断开与闭合控制所述变频器测试平台的并网运行。

可选的，结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，所述平台还包括与所述电力变压器的另一边相连的滤波模块；

所述滤波模块用于对所述电力变压器另一边的输入电压进行滤波，使得所述电力变压器的一边的脉冲电压幅值处于安全阈值范围内。

可选的，结合第一方面，在第二种可能的实现方式中，所述阻抗调节单元包括可调节的电抗器。

可选的，在第三种可能的实现方式中，结合第一方面及第一方面中的任意一种可能的实现方式：

所述电力变压器为可调节的电力变压器，其中，所述电力变压器的一边与另一边的电压之比为根据所述被测变频器的电网侧变流器与发电机侧变流器的额定运行电流之比确定。

可选的，在第四种可能的实现方式中，结合第一方面、第一方面中的第一种及第二种可能的实现方式，所述变频器测试平台还包括与所述电力变压器的一边和电网相连的开关单元；

所述开关单元包括断路器、接触器或电力电子开关。

第二方面，提供一种变频器测试平台的调试方法，包括：

变频器测试平台包括电力变压器及阻抗调节单元；

调节所述阻抗调节单元，使所述变频器测试平台的阻抗与被测变频器工作电路的阻抗相同；

根据所述被测变频器的电网侧变流器与发电机侧变流器的预定运行电流之比，确定所述电力变压器的一边与另一边的电压之比；

闭合开关单元，使所述变频器测试平台与所述电网完成并网。

可选的，在第一种可能的实现方式中，结合第二方面，所述变频器测试平台还包括与所述电力变压器的另一边相连的滤波模块时，所述方法还包括：

所述滤波模块对所述电力变压器另一边的输入电压进行滤波，使得所述电力变压器的一边的脉冲电压幅值处于安全阈值范围内。

可选的，在第二种可能的实现方式中，结合第二方面，根据所述被测变频器的电网侧变流器与发电机侧变流器的额定运行电流之比，确定所述电力变压器的一边与另一边的电压之比，还包括：

调节所述发电机侧变流器，使满载运行时所述被测变频器的测试工况与实际工况相同，并且所述电力变压器一边的输出电压与电网的电压相同，其中所述测试工况为采用所述测试平台对所述被测变频器测试状态下所述变频器的工作参数，所述实际工况为所述被测变频器工作在风力发电机组电路中的工作参数。

本发明实施例提供的变频器测试平台及变频器测试平台的调试方法，通过一台电力变压器和一个阻抗调节单元，模拟被测变频器的工作环境，完成对被测变频器的测试，能够降低变频器测试平台的复杂度，成本、占地面积及电气和机械损耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。

图1为本发明的实施例提供的一种变频器测试平台的结构示意图；

图2为本发明的实施例提供的另一种变频器测试平台的结构示意图；

图3为本发明的另一实施例提供的一种变频器测试平台的结构示意图；

图4为本发明的另一实施例提供的一种滤波模块的结构示意图；

图5为本发明的另一实施例提供的另一种滤波模块的结构示意图；

图6为本发明的另一实施例提供的又一种滤波模块的结构示意图；

图7为本发明的实施例提供的一种变频器测试平台的调试方法的流程示意图。

附图标记

1-电网；

2-被测变频器；

21-电网侧变流器；

22-发电机侧变流器；

3-阻抗调节单元；

4-电力变压器；

5-开关单元；

6-滤波模块；

61-第一滤波电容；

62-第二滤波电容；

63-第三滤波电容；

64-第四滤波电容；

65-第五滤波电容；

66-第六滤波电容；

67-第一滤波电阻；

68-第二滤波电阻；

69-第三滤波电阻；

7-能量流向示意。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1所示，本发明的实施例提供一种变频器测试平台，包括：电力变压器4及阻抗调节单元3；

电力变压器4的一边通过开关单元5与电网1相连，电力变压器4的另一边与阻抗调节单元3的第一端相连；

阻抗调节单元3的第二端与被测变频器2的发电机侧变流器22相连；

开关单元5与电网1相连的一侧还与被测变频器2的电网侧变流器21相连；

通过开关单元5的断开与闭合控制变频器测试平台的并网。

具体的，如能量流向示意7所示，电网侧变流器21从电网1中吸收能量，即电流流入电网侧变流器21，经过发电机侧变流器22流出，再从电力变压器4的一边重新反馈回电网。大功率能量在变频器测试平台内部流动，只从电网中吸收少量系统损耗功率，当然图1中的能量流动只是举例说明，由于风力发电机组不仅要向电网提供能量也需要从电网吸收能量维持自身能耗，因此本发明的实施例也公开了在变频器测试平台中与能量流向示意7相反的能量流向（不再提供附图），此时电力变压器4的一边从电网1中吸收能量，经过发电机侧变流器22，从电网侧变流器21重新反馈回电网。可以理解的是本领域内也将变压器能量流入一侧称作原边或初级，将能量流出一侧称作副边或次级。

被测变频器2的工作电路的相关参数是可知的，根据被测变频器2的工作电路的相关参数，对阻抗调节单元3进行调节，使得变频器测试平台的测试回路的阻抗与被测变频器2的工作电路的阻抗相同，用来模拟被测变频器2的工作电路的阻抗，其中，阻抗调节单元3可以为可调节的电抗器，这里被测变频器2的工作电路可以认为是被测变频器2在实际应用中所工作的风力发电机组的电路。

同理，电网侧变流器21与发电机侧变流器22的额定运行电流之比I₂₁：I₂₂是可知的，则可以根据电网侧变流器21与发电机侧变流器22的额定运行电流之比I₂₁：I₂₂，确定电力变压器4的一边和另一边的线圈匝数之比N₁：N₂，使得变频器测试平台的满功率时的测试工况与实际工况相同，具体的，电网侧变流器21与发电机侧变流器22的额定运行电流之比I₂₁：I₂₂与电力变压器4的一边和另一边的线圈匝数之比N₁：N₂成反比；其中测试工况为采用测试平台对变频器测试状态下变频器的工作参数，实际工况为变频器工作在风力发电机组电路中的工作参数。

可选的，变频器测试平台还包括与电力变压器4的一边和电网1相连的开关单元5，调节电机侧变流器22，使得电力变压器4的一边的输出电压与电网1的电压相等，此时闭合开关单元5，则由于电力变压器4的一边的输出电压与电网1的电压相等，完成电网1与变频器测试平台的测试回路的并网。并网后，电网1中的能量加载进测试回路，能量在测试回路内流动，电网1只需提供电力变压器4、阻抗调节单元3和被测变频器2的损耗功率。其中，闭合开关单元5可以为断路器、接触器或电力电子开关。

此时被测变频器2工作在与正常工作时相同的功率点上，可以对被测变频器2进行测试。

可选的，参照图2所示，变频器测试平台还包括与电力变压器4的另一边相连的滤波模块6，用于对电力变压器另一边的输入电流输入电压进行滤波，使得电力变压器4的一边的脉冲电压尖峰幅值处于安全阈值范围内，其中安全阈值范围指的是既小于电力变压器4的安全电压又小于传感器件的安全电压的电压范围，其中，传感器件用于对电力变压器4的一边输出的电压进行测量。

本发明实施例提供的变频器测试平台，通过一台电力变压器和一个阻抗调节单元，模拟被测变频器的工作环境，完成对被测变频器的测试，能够降低变频器测试平台的复杂度，成本、占地面积及电气和机械损耗。

实际意义上的电路都是三相电路，此时，图2所示的变频器测试平台的连接关系如图3所示，其中，电网1为三相电网，开关单元5为三相开关。

具体的，电网侧变流器21从三相电网1中吸收能量，即电流从电网侧变流器21输入被测变频器2，再从发电机侧变流器22输出。

被测变频器2的额定参数是已知的，根据被测变频器2的工作电路的相关参数，调节阻抗调节单元3，使变频器测试平台的测试回路的阻抗与被测变频器2的工作电路的阻抗相同，即模拟被测变频器2的工作电路的阻抗，此时的阻抗调节单元3为分别连在每一路的三个可调节的电抗器。

为了防止开关单元5闭合之前，发电机侧变流器22输出的调制脉冲电压过高对传感器件造成伤害，滤波模块6对三相电力变压器4的另一边的输入电压进行滤波，降低三相电力变压器4的另一边的输入电压的脉冲电压幅值，使得三相电力变压器4的一边的脉冲电压幅值处于安全阈值范围内，其中安全阈值范围指的是既小于电力变压器4的安全电压又小于传感器件的安全电压的电压范围。

可选的，参照图4所示，滤波模块6包括：第一滤波电容61，第二滤波电容62和第三滤波电容63，第一滤波电容61，第二滤波电容62和第三滤波电容63通过三角接的接法连入变频器测试平台。

可选的，参照图5所示，滤波模块6包括：第四滤波电容64，第五滤波电容65和第六滤波电容66，第四滤波电容64，第五滤波电容65和第六滤波电容66通过星接的接法连入变频器测试平台。

可选的，参照图6所示，第四滤波电容64，第五滤波电容65和第六滤波电容66还可以分别与第一滤波电阻67，第二滤波电阻68和第三滤波电阻69相连，避免系统振荡。

根据电网侧变流器21与发电机侧变流器22的额定运行电流之比I₂₁：I₂₂，确定三相电力变压器4的一边和另一边的线圈匝数之比N₁：N₂，用来模拟变频器实际运行工况，即使得变频器测试平台的满功率时的测试工况与实际工况相同。

通过调整电机侧变流器22的输出电压，使得三相电力变压器4的一边的输出电压与三相电网1的电压相等，此时闭合开关单元5，完成三相电网1与变频器测试平台的测试回路的并网。加载后，大功率能量只在测试回路内流动，三相电网1只需提供三相电力变压器4、阻抗调节单元3和被测变频器2的损耗功率。

这样，被测变频器2工作在与正常工作时相同的功率点上，就可以进行被测变频器2的各项测试。

本发明实施例提供的变频器测试平台，通过一台电力变压器和一个阻抗调节单元，模拟被测变频器的工作环境，完成对被测变频器的测试，能够降低变频器测试平台的复杂度，成本、占地面积及电气和机械损耗。

本发明的实施例提供一种变频器测试平台的调试方法，用于构建上述装置实施例提供的变频器测试平台，具体的，如图7所示，包括：

S701、调节阻抗调节单元，使变频器测试平台的阻抗与被测变频器工作电路的阻抗相同。

具体的，被测变频器的工作电路的相关阻抗特性是可知的，可以将变频器测试平台的阻抗调节至与被测变频器工作电路的阻抗相同。

S702、根据被测变频器的电网侧变流器与发电机侧变流器的预定运行电流之比，确定电力变压器的一边与另一边的电压之比。

进一步可选的，调节发电机侧变流器，使载运行时被测变频器的测试工况与实际工况相同，并且电力变压器一边的输出电压与电网的电压相同，其中测试工况为采用测试平台对变频器测试状态下变频器的工作参数，实际工况为变频器工作在风力发电机组电路中的工作参数。由于是根据被测变频器的电网侧变流器与发电机侧变流器的预定运行电流之比，确定电力变压器的一边与另一边的电压之比，因此在预定运行电流之比设定为额定运行电流之比时，便能测定被测变频器在额定工况下的各项参数，当然该预定运行电流之比也可以根据需求做任意调整，以实现被测变频器在各种工况下的参数测量。

S703、闭合开关单元，使变频器测试平台与电网完成并网，并调节变频器运行工况至满载运行，则满载运行时变频器的测试工况与实际工况相同。

可选的，当上述变频器测试平台还包括电力变压器的另一边相连的滤波模块时，可以通过滤波模块对电力变压器另一边的输入电压进行滤波，使得电力变压器的一边的脉冲电压幅值处于安全阈值范围内。

其中，上述步骤S701与S702没有时序关系，即S701与S702可以先后进行，也可以同时进行，但是，步骤S701与S702都完成后才能进行步骤S703，此时，如果步骤S701未进行完全，即变频器测试平台的阻抗与被测变频器工作电路的阻抗不相同，则被测变频器的测试工况与实际工况不相同，导致测试结果不够充分；如果步骤S702未进行完全，则电网侧变流器21与发电机侧变流器22的运行电流关系不满足实际工况要求，导致电网侧变流器21或发电机侧变流器22无法进行满载实验。

本发明实施例提供的变频器测试平台的调试方法，提供一种通过一台电力变压器和一个阻抗调节单元模拟被测变频器的工作环境的变频器测试平台，完成对被测变频器的测试，能够降低变频器测试平台的复杂度，成本、占地面积及电气和机械损耗。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。