CN103743981A - 一种静止无功发生器的测试*** - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种静止无功发生器的测试***，包括低压交流电源、升压变压器、高压变频电源和检测装置，低压交流电源输出低压交流电，升压变压器对该低压三相交流电进行升压输出高压三相交流电，高压变频电源接收高压三相交流电并根据待测静止无功发生器的额定频率和工作电压输出特定的三相交流电，并将三相交流电连接到待测静止无功发生器，在待测静止无功发生器的运行过程中，检测装置对静止无功发生器的输出端的电压、电流和相位进行检测，以此判断该待测静止无功发生器是否合格。即本实施例提供的测试***能够对静止无功发生器进行测试，以避免不合格产品出厂。

Description

一种静止无功发生器的测试***

技术领域

本申请涉及电力电子技术领域，更具体地说，涉及一种静止无功发生器的测试***。

背景技术

静止无功发生器广泛应用在高压无功补偿领域，技术上日趋成熟，应用越来越广。该装置可以根据电网情况自动调节输出无功功率，响应速度快，且可以实现无极精确补偿。在静止无功发生器出厂前，必须对其进行测试，以检验是否合格。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种静止无功发生器的测试***，用于对静止无功发生器进行测试，以避免不合格产品出厂。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

一种静止无功发生器的测试***，包括：

低压交流电源，用于提供三相交流电；

升压变压器，用于根据所述三相交流电输出三相高压交流电；

高压变频电源，用于接收所述三相高压交流电并输出预设频率和预设电压的三相交流电；

所述变频交流电源还与待测静止无功发生器相连接；

检测装置，用于检测所述待测静止无功发生器的输出端的电压、电流和相位，以判断所述待测静止无功发生器是否合格。

优选的，所述低压交流电源的输出电压为400伏，容量为500KVA。

优选的，所述升压变压器的变为比为1:25，容量为630KVA。

优选的，所述高压变频电源的输出频率为20～70赫兹；

所述预设电压为1KV～35KV。

优选的，所述高压变频电源内设置有大容量电容，用于吸收所述待测静止无功发生器输出的无功功率。

优选的，还包括：

调压器，设置在所述低压交流电源与所述升压变压器之间。

优选的，所述调压器的输入电压包括400伏、输出电压包括0～800伏。

优选的，还包括：

第一开关，用于接通或关断所述低压交流电源与所述调压器的电连接。

优选的，还包括：

第二开关，用于接通或关断所述调压器与所述升压变压器之间的电连接。

优选的，还包括：

第一电压表，用于检测所述低压交流电源的输出电压；

第二电压表，用于检测所述调压器的输入电压；

第三电压表，用于检测所述升压变压器的输入电压。

从上述技术方案可以看出，本申请提供的静止无功发生器的测试***包括低压交流电源、升压变压器、高压变频电源和检测装置，低压交流电源输出低压交流电，升压变压器对该低压三相交流电进行升压输出高压三相交流电，高压变频电源还与待测静止无功发生器相连接，在待测静止无功发生器的运行过程中，检测装置对静止无功发生器的输出端的电压、电流和相位进行检测，以此判断该待测静止无功发生器是否合格。即本实施例提供的测试***能够对静止无功发生器进行测试，以避免不合格产品出厂。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种静止无功发生器的测试***的结构图；

图2为本申请实施例提供的高压变频电源的功率单元拓扑结构图；

图3为本申请实施例提供的高压变频电源的控制框图；

图4为本申请实施例中待测静止无功发生器的单相等效电路图；

图5为本申请实施例中待测静止无功发生器的电流超前和滞后工作向量图；

图6为本申请另一实施例提供的一种静止无功发生器的测试***的结构图；

图7为本申请又一实施例提供的一种静止无功发生器的测试***的结构图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例一

图1为本申请实施例提供的一种静止无功发生器的测试***的结构图。

如图1所示，本实施例提供的测试***包括低压交流电源10、升压变压器20、高压变频电源30和检测装置40，其中升压变压器变压器20分别与低压交流电源10、高压变频电源30相连接，高压变频电源30还与检测装置40相连接。

低压交流电源10用于输出三相交流电，三相交流电的电压优选400伏，低压交流电源10的容量优选500KVA。

升压变压器20用于将低压交流电源10输出的三相交流电进行升压，输出三相高压交流电，变比为1:25，能够根据400伏的输入电压输出电压为10KV的三相高压交流电，容量优选630KVA.

高压变频电源30的输入端与升压变压器20的输出端相连接，用于根据升压变压器20输出的三相高压交流电输出变频三相交流电。

高压变频电源30可以实现在20～70赫兹范围内的输出，电压范围从1KV到35KV连续可调。在进行测试时，根据待测静止无功发生器50的额定频率输出相应的频率，如50赫兹或者60赫兹。

高压变频电源30的输出端与待测静止无功发生器50相连接，以根据待测静止无功发生器50的额定频率和工作电压向其输入三相交流电对其进行测试，实现不同工作频率和不同电压等级SVG的测试。

检测装置40用于测量静止无功发生器50的输出端的电压、电流及其相位，以此判断待测静止无功发生器50是否合格。

检测装置40可以是功率分析仪或者示波器等。

从上述技术方案可以看出，本实施例提供的静止无功发生器的测试***包括低压交流电源、升压变压器、高压变频电源和检测装置，低压交流电源输出低压交流电，升压变压器对该低压三相交流电进行升压输出高压三相交流电，高压变频电源根据待测静止无功发生器的额定频率和工作电压输出相应的三相交流电，并与待测静止无功发生器相连接，在待测静止无功发生器的运行过程中，检测装置对静止无功发生器的输出端的电压、电流和相位进行检测，以此判断该待测静止无功发生器是否合格。即本实施例提供的测试***能够对静止无功发生器进行测试，以避免不合格产品出厂。

另外，因为本实施例提供的静止无功发生器的测试***无需从高压电网接收电力，因此用户可以不用引入高压电，能够节省高压输入的投资；并且不会对高压电网造成谐波干扰。

还有目前有些检测方法为两台静止无功发生器对拖，这需要两台设备的容量相同，降低了适用性，而本实施例提供的测试***则无此限制，可以对不同电压等级的静止无功发生器进行测试，增强了适用性。

高压变频电源30由DSP和FPGA组成的主控模块、AD信号采集模块、功率单元模块、光纤通信模块以及人机界面模块组成。由主控模块生成各个功率单元逆变侧IGBT的PWM开关信号，由光纤通信模块传送到功率单元模块。每个功率单元模块由隔离变压器供电。高压变频电源30能够输出频率、幅值可调的正弦波电压，电压频率的调节范围为20Hz到70Hz。输出电压频率和幅值可以根据待测静止无功发生器50的额定频率和额定电压通过人机界面设置。

高压变频电源30内部含有大容量低压电容（未示出），以确保在大容量待测静止无功发生器50满载测试时能充分吸收待测静止无功发生器50发出的感性或容性无功，因此待测静止无功发生器50在测试过程中对电网无影响。

高压变频电源30装置除了具备常规的过压、过热、过流等保护外，还具有谐波保护功能，避免在待测静止无功发生器50测试过程中谐波电流过大损坏高压变频电源内部大容量低压电容。能够提高测试***的安全性和使用寿命。

高压变频电源30每一相最多由32个功率单元级联组合而成，具体级联单元数可以通过人机界面设定。当待测静止无功发生器50工作电压较低时选择较少的级联功率单元数，反之，当待测静止无功发生器工作电压较高时选择较多的级联功率单元数，最终高压变频电源30工作时逆变侧调制比稳定在0.5到0.95之间。功率单元拓扑结构如图2所示。移相变压器31输出三相交流电经三相不可控整流后采用大容量低压电容C稳压，确保在大容量待测静止无功发生器50并网测试时能充分吸收待测静止无功发生器50发出的感性或容性无功。

高压变频电源30的控制框图如图3所示，AD信号采集模块检测级联H桥逆变器的输出电压，该电压经过三相静止坐标到两相旋转坐标转换后得到Ud和Uq的反馈信号。给定信号Ud^*为待测静止无功发生器工作电压，Uq^*恒为0。给定信号和反馈信号比较输出作为PI调节器的输入，PI调节器的输出即为给定Usd^*和给定Usq^*。给定Usd^*和给定Usq^*经过两相旋转坐标到三相静止坐标变换而得到三相电压调制波Usa^*、Usb^*、Usc^*。三相电压调制波和三角载波采用倍频载波移相调制方式产生控制级联H桥逆变器的PWM开关信号控制逆变器开关的导通和断开，从而使级联H桥逆变器输出频率、幅值可调的正弦波电压，满足不同工作频率、工作电压的静止无功发生器测试条件。

三相静止坐标到两相旋转坐标转换公式为：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{Ud}=\sqrt{\frac{2}{3}}[\mathrm{Ua}\sin \mathrm{\θ}+\mathrm{Ub}\sin (\mathrm{\θ}-\frac{2}{3}\mathrm{\π})+\mathrm{Uc}\sin (\mathrm{\θ}+\frac{2}{3}\mathrm{\π})]\\ \mathrm{Uq}=\sqrt{\frac{2}{3}}[-\mathrm{Ua}\cos \mathrm{\θ}-\mathrm{Ub}\cos (\mathrm{\θ}-\frac{2}{3}\mathrm{\π})-\mathrm{Uc}\cos (\mathrm{\θ}+\frac{2}{3}\mathrm{\π})]\\ \mathrm{\θ}=2{\mathrm{\πf}}^{*}t\end{array}\right.$

两相旋转坐标到三相静止坐标变换公式为：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{Ua}=\sqrt{\frac{2}{3}}(\mathrm{Ud}\sin \mathrm{\θ}-\mathrm{Uq}\cos \mathrm{\θ})\\ \mathrm{Ub}=\sqrt{\frac{2}{3}}[\mathrm{Ud}\sin (\mathrm{\θ}-\frac{2}{3}\mathrm{\π})-\mathrm{Uq}\cos (\mathrm{\θ}-\frac{2}{3}\mathrm{\π})]\\ \mathrm{Uc}=\sqrt{\frac{2}{3}}[\mathrm{Ud}\sin (\mathrm{\θ}+\frac{2}{3}\mathrm{\π})-\mathrm{Uq}\cos (\mathrm{\θ}+\frac{2}{3}\mathrm{\π})]\\ \mathrm{\θ}={2\mathrm{\πf}}^{*}t\end{array}\right.$

图4为待测静止无功发生器50单相等效电路图。图中R为电抗器损耗和静止无功发生器本身损耗的总和。取d轴与高压变频电源30输出电压矢量Us同轴，q轴超前于d轴90°。待测静止无功发生器电流超前和滞后工作的向量图如图5中的图(a)和图(b)所示。待测静止无功发生器50输出电压与电流I相差90°，说明待测静止无功发生器50不需要有功能量。而高压变频电源输出电压Us与电流I的相位差不再是90°，而是比90°小了δ角。在待测静止无功发生器50并网过程中，改变δ角使待测静止无功发生器50内部电容器充电或放电，电容上的电压发生变化，待测静止无功发生器50输出电压幅值也发生变化，当Ug>Us时，待测静止无功发生器50输出电流超前高压变频电源30输出电压，发出无功功率，起可调电容器的作用；当Ug<Us时，待测静止无功发生器50输出电流滞后高压变频电源30输出电压，吸收无功功率，起可调电抗器的作用。进行待测静止无功发生器50并网测试时，无论待测静止无功发生器50发出或吸收多大的无功功率，高压变频电源30都只需要提供极小的有功功率来补充电路的损耗，维持直流电容上的电压。根据能量守恒原理，这部分有功功率最终来自于低压交流电源10。

综上所述，用本发明进行测试时，待测静止无功发生器50发出的无功由高压变频电源30内部大容量低压电容吸收，对低压交流电源10没有任何影响，且低压交流电源10只消耗极小的有功功率以补充整个装置的电路损耗及功率元件的开关损耗，有功功率损耗低于待测静止无功发生器50额定功率的2%。可以在小容量低压电源***中实现大容量静止无功发生器满载测试。

实施例二

图6为本申请另一实施例提供的一种静止无功发生器的测试***的结构图。

如图6所示，本实施例公开的测试***是在上一实施例的基础上增设了调压器60。调压器60设置在低压交流电源10与升压变压器20之间。

调压器60用于对低压交流电源10的输出电压进行调节，输入电压在400伏的情况下，输出电压能够在0～800伏之间连续可调。

实施例三

图7为本申请又一实施例提供的一种静止无功发生器的测试***的结构图。

如图7所示，本实施例提供的测试***是在上一实施例的基础上增设了第一开关11、第二开关61、第一电压表12、第二电压表62和第三电压表21。

第一开关11设置在低压交流电源10和调压器60之间，用于切断或导通二者之间的电连接。

第二开关61设置在调压器60与升压变压器20之间，用于接通或关断调压器60与升压变压器20之间的电连接。

第一电压表12与低压交流电源10的输出端相连接，用于检测低压交流电源10的输出电压。

第二电压表62与调压器60的输入端相连接，用于检测调压器60的输入电压。

第三电压表21设置在升压变压器20的输入端，用于检测升压变压器20的输入电压。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种静止无功发生器的测试***，其特征在于，包括：

低压交流电源，用于提供三相交流电；

升压变压器，用于根据所述三相交流电输出三相高压交流电；

高压变频电源，用于接收所述三相高压交流电并输出预设频率和预设电压的三相交流电；

所述变频交流电源还与待测静止无功发生器相连接；

检测装置，用于检测所述待测静止无功发生器的输出端的电压、电流和相位，以判断所述待测静止无功发生器是否合格。

2.如权利要求1所述的测试***，其特征在于，所述低压交流电源的输出电压为400伏，容量为500KVA。

3.如权利要求1所述的测试***，其特征在于，所述升压变压器的变为比为1:25，容量为630KVA。

4.如权利要求1所述的测试***，其特征在于，所述高压变频电源的输出频率为20～70赫兹；

所述预设电压为1KV～35KV。

5.如权利要求4所述的测试***，其特征在于，所述高压变频电源内设置有大容量电容，用于吸收所述待测静止无功发生器输出的无功功率。

6.如权利要求1～5任一项所述的测试***，其特征在于，还包括：

调压器，设置在所述低压交流电源与所述升压变压器之间。

7.如权利要求6所述的测试***，其特征在于，所述调压器的输入电压包括400伏、输出电压包括0～800伏。

8.如权利要求7所述的测试***，其特征在于，还包括：

第一开关，用于接通或关断所述低压交流电源与所述调压器的电连接。

9.如权利要求8所述的测试***，其特征在于，还包括：

第二开关，用于接通或关断所述调压器与所述升压变压器之间的电连接。

10.如权利要求9所述的测试***，其特征在于，还包括：

第一电压表，用于检测所述低压交流电源的输出电压；

第二电压表，用于检测所述调压器的输入电压；

第三电压表，用于检测所述升压变压器的输入电压。

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