CN111736024B - 一种功率设备的试验***及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种功率设备的试验***及其控制方法，所述试验***包括出线开关部分、试验电源输入变压部分、输出变频变压部分、试验控制部分和试验***后台部分。该试验***的控制方法包括功率设备测量回路校核试验的控制、功率设备触发回路试验的控制、功率设备直流回路电压建压试验的控制、功率设备的空载输出试验的控制、功率设备功率试验的控制以及功率设备变频功率试验的控制。本发明能够进行电压源型交‑直‑交中压功率设备的整体功能试验，并且在不需要与被试设备相同容量的试验电源的条件下，可对被测功率设备进行全容量试验。

Description

一种功率设备的试验***及其控制方法

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，特别涉及了一种功率设备的试验***及其控制方法。

背景技术

电压源型交-直-交中压功率设备，如图1所示，一般为工频输入，输出根据用途有变频输出、工频输出两种类型，直流回路采用电容作为储能元件。中压交-直-交功率设备应用于电机拖动变频器、双馈变速电机转子侧变流器、直驱变速电机定子侧变流器、配网柔直等***。这些***对用于重要场合，其交-直-交功率设备故障将导致整个***停运，影响正常生产。

电压源型交-直-交中压功率设备的可靠性取决于设计阶段的方案合理性、选用器件的可靠性及生产等过程的质量把控。功率设备出厂前的试验测试，则是功率设备产品技术性能测试及质量保证的重要环节，而目前的试验多是针对功率设备的组成模块，缺少能够对各个模块组装成的完整功率设备进行全面整体功能测试的试验***。

发明内容

为了解决上述背景技术提到的技术问题，本发明提出了一种功率设备的试验***及其控制方法。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

一种功率设备的试验***，包括进出线开关部分、试验电源输入变压部分、输出变频变压部分、试验控制部分和试验***后台部分；所述进出线开关部分的输出侧与所述试验电源输入变压部分的输入侧连接，所述进出线开关部分的输入侧与所述输出变频变压部分的输出侧连接，所述试验电源输入变压部分的输出侧与被试功率设备的一个交流侧连接，所述输出变频变压部分的输入侧与被试功率设备的另一个交流侧连接，所述试验控制部分与被试功率设备、试验***后台部分和输出变频变压部分连接，所述试验***后台部分与进出线开关部分和试验控制部分连接；被试功率设备的输入端和输出端经所述试验***接入到试验电源；所述进出线开关部分用于所述试验***与试验电源的隔离，同时在被试功率设备出现短路故障时及时跳开与试验电源的连接；所述试验电源输入变压部分用于被试功率设备的输入电压与试验电源电压等级的匹配；所述输出变频变压部分包括开关、变频单元和变压单元，其中开关用于变频单元与被试功率设备的隔离，变频单元用于被试功率设备输出频率与试验电源的频率匹配，变压单元用于被试功率设备输出电压与试验电源电压等级的匹配；所述试验控制部分负责被试功率设备的电压电流传感器输出测量、直流回路控制、空载输出控制、功率输出控制以及被试功率设备中电力电子开关器件的触发导通及触发回报信息接收，负责输出变频变压部分中变频单元输出频率和电压大小的控制；所述试验***后台部分负责所述试验类型选择、试验过程设置、试验启停控制、试验数据接收和记录。

进一步地，所述试验电源输入变压部分为调压器或者常规变压器；所述变压单元为调制器或者常规变压器。

进一步地，所述变频单元采用交-交变频方式或交-直-交变频方式。

针对上述功率设备的试验***的控制方法，包括功率设备测量回路校核试验的控制、功率设备触发回路试验的控制、功率设备直流回路电压建压试验的控制、功率设备的空载输出试验的控制和功率设备功率试验的控制。

进一步地，在功率设备测量回路校核试验和功率设备触发回路试验完成且试验结果正常的情况下，再进行功率设备直流回路电压建压试验、功率设备的空载输出试验和功率设备功率试验。

进一步地，所述功率设备测量回路校核试验的控制方法如下：

步骤A1，在试验***后台部分，选择功率设备测量回路校核试验；

步骤A2，在试验***后台部分，设置交流侧电气量额定值和直流侧电气量额定值，设置试验持续时间、测量点数和测量时间间隔；

步骤A3，在试验***后台部分进行试验启动操作，试验控制部分启动被试功率设备的预充电回路，进行直流回路充电；充电完毕后，进出线开关部分合上开关；试验控制部分控制输出变频变压部分维持在设定的额定电气量值，合上输出变频变压部分中的开关；

步骤A4，在试验***后台部分启动数据记录，试验***后台部分按照设定参数完成对被试功率设备交流侧电气量值、直流侧测量数据的记录；

步骤A5，在试验***后台部分进行试验停止操作，进出线开关部分断开开关，输出变频变压部分中的开关断开，功率设备测量回路校核试验结束。

进一步地，所述功率设备触发回路试验的控制方法如下：

步骤B1，在试验***后台部分，选择功率设备触发回路试验；

步骤B2，在试验***后台部分，按照被试功率设备的开关频率进行试验开关频率设置，设置试验持续时间；

步骤B3，在试验***后台部分进行试验启动操作，试验控制部分输出触发脉冲，并接收触发回报信息，若触发回报信息中无故障信息，则触发回路正常，否则有异常；

步骤B4，在试验***后台部分进行试验停止操作，试验控制部分停止触发脉冲进出，功率设备触发回路试验结束。

进一步地，所述功率设备直流回路电压建压试验的控制方法如下：

步骤C1，在试验***后台部分，选择功率设备直流回路电压建压试验；

步骤C2，在试验***后台部分，设置直流电压控制目标值、试验持续时间、直流电压测量点数和测量时间间隔参数；

步骤C3，在试验***后台部分进行试验启动操作，试验控制部分启动被试功率设备的预充电回路，进行直流回路充电，试验控制部分输出触发脉冲给被试功率设备与试验电源输入变压部分连接的交流侧，直流回路继续建立直流电压，同时试验***后台部分启动数据记录，按照设定参数完成直流电压建立过程的直流电压测量记录；

步骤C4，当直流电压达到直流电压控制目标值后，在试验***后台部分进行试验停止操作，试验控制部分闭锁输出脉冲，功率设备直流回路电压建压试验结束。

进一步地，所述功率设备的空载输出试验的控制方法如下：

步骤D1，在试验***后台部分，选择功率设备的空载输出试验；

步骤D2，当被测功率设备输出为变频电压时，在试验***后台部分设置被试功率设备空载输出交流电压目标值大小为Uset_out＝m*Un_out、频率为Fset＝m*Fn；当被试功率设备输出为工频电压时，在试验***后台部分设置被试功率设备空载输出交流电压目标值大小为Uset_out＝m*Un_out、频率为Fset＝Fn；其中，Un_out为待测***输出电压额定值，Fn为工频频率50Hz或60Hz，m依次取值10％、20％、50％、80％、100％、110％；

步骤D3，在试验***后台部分进行试验启动操作，试验控制部分控制被试功率设备输出大小为Uset_out、频率为Fset的交流电压；

步骤D4，在试验***后台部分记录被试功率设备的输出波形；

步骤D5，在试验***后台部分进行试验停止操作，试验控制部分闭锁输出脉冲，功率设备的空载输出试验停止。

进一步地，所述功率设备功率试验的控制方法如下：

步骤E1，在试验***后台部分，选择功率设备功率试验；

步骤E2，在试验***后台部分，设置输出有功功率目标值Pset_out、无功功率目标值Qset_out，设置输出电压目标值Uset_out的大小及频率值；

步骤E3，当被试功率设备输出为变频电压时，在试验***后台部分设置输出变频变压部分的输出交流电压设定值大小为Uset_out1＝Un_out、频率为Fset1＝m*Fn；当被试功率设备输出为工频电压时，在试验***后台部分设置输出变频变压部分的输出交流电压目标值大小为Uset_out1＝Un_out、频率为Fset1＝Fn；其中，Un_out为待测***输出电压额定值，Fn为工频频率50Hz或60Hz，m依次取值10％、20％、50％、80％、100％、110％；

步骤E4，在试验***后台部分进行试验启动操作，试验控制部分控制输出变频变压部分输出大小为Uset_out1、频率为Fset1的交流电压；

步骤E5，合上输出变频变压部分中的开关，将被试功率设备输出侧与输出变频变压部分连接；

步骤E6，试验控制部分控制被试功率设备逐渐输出功率，直至达到有功功率目标值Pset_out、无功功率目标值Qset_out；

步骤E7，在试验***后台部分记录被试功率设备的输出功率数据；

步骤E8，在试验***后台部分进行试验停止操作，试验控制部分闭锁输出脉冲，功率设备功率试验停止。

采用上述技术方案带来的有益效果：

为了弥补了现有技术只进行模块测试、不进行功率设备整体测试的不足，本发明以电压源型交-直-交中压功率设备整体为试验对象，能够进行电压源型交-直-交中压功率设备的整体功能试验；被试功率设备输入侧经输入变压部分和进出线开关部分以及被试功率设备输出侧经输出变频变压部分和进出线开关部分，汇流于试验电源处，当被试功率设备带全功率时，试验电源仅提供试验回路的损耗功率，因此在不需要与被试设备相同容量的试验电源的条件下，可对被测功率设备进行全容量试验，从而使得出厂试验更加全面、***，确保了电压源型交-直-交功率设备的性能与质量。

附图说明

图1是电压源型交-直-交中压功率设备原理图；

图2是本发明功率设备试验***的结构图；

图3是本发明中功率设备测量回路校核试验流程图；

图4是本发明中功率设备触发回路试验流程图；

图5是本发明中功率设备直流回路电压建压试验流程图；

图6是本发明中功率设备的空载输出试验流程图；

图7是本发明中功率设备功率试验流程图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。

本发明提出了一种功率设备的试验***，如图2所示，该试验***包括进出线开关部分、试验电源输入变压部分、输出变频变压部分、试验控制部分和试验***后台部分。进出线开关部分的输出侧与试验电源输入变压部分的输入侧连接，进出线开关部分的输入侧与输出变频变压部分的输出侧连接，试验电源输入变压部分的输出侧与被试功率设备的一个交流侧连接，输出变频变压部分的输入侧与被试功率设备的另一个交流侧连接，试验控制部分与被试功率设备、试验***后台部分和输出变频变压部分连接，试验***后台部分与进出线开关部分和试验控制部分连接。被试功率设备的输入端和输出端经所述试验***接入到试验电源。

所述进出线开关部分用于所述试验***与试验电源的隔离，同时在被试功率设备出现短路故障时及时跳开与试验电源的连接。所述试验电源输入变压部分用于被试功率设备的输入电压与试验电源电压等级的匹配。所述输出变频变压部分包括开关、变频单元和变压单元，其中开关用于变频单元与被试功率设备的隔离，变频单元用于被试功率设备输出频率与试验电源的频率匹配，变压单元用于被试功率设备输出电压与试验电源电压等级的匹配。所述试验控制部分负责被试功率设备的电压电流传感器输出测量、直流回路控制、空载输出控制、功率输出控制以及被试功率设备中电力电子开关器件的触发导通及触发回报信息接收，负责输出变频变压部分中变频单元输出频率和电压大小的控制。所述试验***后台部分负责所述试验类型选择、试验过程设置、试验启停控制、试验数据接收和记录。

在本实施例中，优选地，所述试验电源输入变压部分为调压器或者常规变压器；所述变压单元为调制器或者常规变压器。

在本实施例中，优选地，所述变频单元采用交-交变频方式或交-直-交变频方式。

本发明还提出了基于上述试验***的控制方法，包括功率设备测量回路校核试验的控制、功率设备触发回路试验的控制、功率设备直流回路电压建压试验的控制、功率设备的空载输出试验的控制和功率设备功率试验的控制。

在本实施例中，优选地，在功率设备测量回路校核试验和功率设备触发回路试验完成且试验结果正常的情况下，再进行功率设备直流回路电压建压试验、功率设备的空载输出试验和功率设备功率试验。

如图3所示，所述功率设备测量回路校核试验的控制方法的步骤如下：

步骤A1，在试验***后台部分，选择功率设备测量回路校核试验；

步骤A2，在试验***后台部分，设置交流侧电气量额定值和直流侧电气量额定值，设置试验持续时间、测量点数(如5个点)和测量时间间隔；

步骤A3，在试验***后台部分进行试验启动操作，试验控制部分启动被试功率设备的预充电回路，进行直流回路充电；充电完毕后，进出线开关部分合上开关；试验控制部分控制输出变频变压部分维持在设定的额定电气量值，合上输出变频变压部分中的开关；

步骤A4，在试验***后台部分启动数据记录，试验***后台部分按照设定参数完成对被试功率设备交流侧电气量值、直流侧测量数据的记录；

步骤A5，在试验***后台部分进行试验停止操作，进出线开关部分断开开关，输出变频变压部分中的开关断开，功率设备测量回路校核试验结束。

如图4所示，所述功率设备触发回路试验的控制方法的步骤如下：

步骤B1，在试验***后台部分，选择功率设备触发回路试验；

步骤B2，在试验***后台部分，按照被试功率设备的开关频率进行试验开关频率设置，设置试验持续时间；

步骤B3，在试验***后台部分进行试验启动操作，试验控制部分输出触发脉冲，并接收触发回报信息，若触发回报信息中无故障信息，则触发回路正常，否则有异常；

步骤B4，在试验***后台部分进行试验停止操作，试验控制部分停止触发脉冲进出，功率设备触发回路试验结束。

如图5所示，所述功率设备直流回路电压建压试验的控制方法的步骤如下：

步骤C1，在试验***后台部分，选择功率设备直流回路电压建压试验；

步骤C2，在试验***后台部分，设置直流电压控制目标值、试验持续时间、直流电压测量点数(如5个点)和测量时间间隔参数；

步骤C3，在试验***后台部分进行试验启动操作，试验控制部分启动被试功率设备的预充电回路，进行直流回路充电，试验控制部分输出触发脉冲给被试功率设备与试验电源输入变压部分连接的交流侧，直流回路继续建立直流电压，同时试验***后台部分启动数据记录，按照设定参数完成直流电压建立过程的直流电压测量记录；

步骤C4，当直流电压达到直流电压控制目标值后，在试验***后台部分进行试验停止操作，试验控制部分闭锁输出脉冲，功率设备直流回路电压建压试验结束。

如图6所示，所述功率设备的空载输出试验的控制方法如下：

步骤D1，在试验***后台部分，选择功率设备的空载输出试验；

步骤D2，当被测功率设备输出为变频电压时，在试验***后台部分设置被试功率设备空载输出交流电压目标值大小为Uset_out＝m*Un_out、频率为Fset＝m*Fn；当被试功率设备输出为工频电压时，在试验***后台部分设置被试功率设备空载输出交流电压目标值大小为Uset_out＝m*Un_out、频率为Fset＝Fn；其中，Un_out为待测***输出电压额定值，Fn为工频频率50Hz或60Hz，m依次取值10％、20％、50％、80％、100％、110％；

步骤D3，在试验***后台部分进行试验启动操作，试验控制部分控制被试功率设备输出大小为Uset_out、频率为Fset的交流电压；

步骤D4，在试验***后台部分记录被试功率设备的输出波形；

步骤D5，在试验***后台部分进行试验停止操作，试验控制部分闭锁输出脉冲，功率设备的空载输出试验停止。

如图7所示，所述功率设备功率试验的控制方法如下：

步骤E1，在试验***后台部分，选择功率设备功率试验；

步骤E2，在试验***后台部分，设置输出有功功率目标值Pset_out、无功功率目标值Qset_out，设置输出电压目标值Uset_out的大小及频率值；

步骤E3，当被试功率设备输出为变频电压时，在试验***后台部分设置输出变频变压部分的输出交流电压设定值大小为Uset_out1＝Un_out、频率为Fset1＝m*Fn；当被试功率设备输出为工频电压时，在试验***后台部分设置输出变频变压部分的输出交流电压目标值大小为Uset_out1＝Un_out、频率为Fset1＝Fn；其中，Un_out为待测***输出电压额定值，Fn为工频频率50Hz或60Hz，m依次取值10％、20％、50％、80％、100％、110％；

步骤E4，在试验***后台部分进行试验启动操作，试验控制部分控制输出变频变压部分输出大小为Uset_out1、频率为Fset1的交流电压；

步骤E5，合上输出变频变压部分中的开关，将被试功率设备输出侧与输出变频变压部分连接；

步骤E6，试验控制部分控制被试功率设备逐渐输出功率，直至达到有功功率目标值Pset_out、无功功率目标值Qset_out；

步骤E7，在试验***后台部分记录被试功率设备的输出功率数据；

步骤E8，在试验***后台部分进行试验停止操作，试验控制部分闭锁输出脉冲，功率设备功率试验停止。

实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种功率设备的试验***，其特征在于：包括进出线开关部分、试验电源输入变压部分、输出变频变压部分、试验控制部分和试验***后台部分；所述进出线开关部分的输出侧与所述试验电源输入变压部分的输入侧连接，所述进出线开关部分的输入侧与所述输出变频变压部分的输出侧连接，所述试验电源输入变压部分的输出侧与被试功率设备的一个交流侧连接，所述输出变频变压部分的输入侧与所述被试功率设备的另一个交流侧连接，所述试验控制部分与被试功率设备、试验***后台部分和输出变频变压部分连接，所述试验***后台部分与所述进出线开关部分和试验控制部分连接；被试功率设备的输入端和输出端经所述试验***接入到试验电源；所述进出线开关部分用于所述试验***与试验电源的隔离，同时在被试功率设备出现短路故障时及时跳开与试验电源的连接；所述试验电源输入变压部分用于被试功率设备的输入电压与试验电源电压等级的匹配；所述输出变频变压部分包括开关、变频单元和变压单元，其中开关用于变频单元与被试功率设备的隔离，变频单元用于被试功率设备输出频率与试验电源的频率匹配，变压单元用于被试功率设备输出电压与试验电源电压等级的匹配；所述试验控制部分负责被试功率设备的电压电流传感器输出测量、直流回路控制、空载输出控制、功率输出控制以及被试功率设备中电力电子开关器件的触发导通及触发回报信息接收，负责输出变频变压部分中变频单元输出频率和电压大小的控制；所述试验***后台部分负责所述试验类型选择、试验过程设置、试验启停控制、试验数据接收和记录；所述试验类型包括功率设备测量回路校核试验、功率设备触发回路试验、功率设备直流回路电压建压试验、功率设备的空载输出试验和功率设备功率试验。

2.根据权利要求1所述功率设备的试验***，其特征在于：所述试验电源输入变压部分为调压器或者常规变压器；所述变压单元为调制器或者常规变压器。

3.根据权利要求1所述功率设备的试验***，其特征在于：所述变频单元采用交-交变频方式或交-直-交变频方式。

4.针对权利要求1所述功率设备的试验***的控制方法，其特征在于：包括功率设备测量回路校核试验的控制、功率设备触发回路试验的控制、功率设备直流回路电压建压试验的控制、功率设备的空载输出试验的控制和功率设备功率试验的控制。

5.根据权利要求4所述控制方法，其特征在于：在功率设备测量回路校核试验和功率设备触发回路试验完成且试验结果正常的情况下，再进行功率设备直流回路电压建压试验、功率设备的空载输出试验和功率设备功率试验。

6.根据权利要求5所述控制方法，其特征在于：所述功率设备测量回路校核试验的控制方法如下：

步骤A1，在试验***后台部分，选择功率设备测量回路校核试验；

步骤A2，在试验***后台部分，设置交流侧电气量额定值和直流侧电气量额定值，设置试验持续时间、测量点数和测量时间间隔；

步骤A3，在试验***后台部分进行试验启动操作，试验控制部分启动被试功率设备的预充电回路，进行直流回路充电；充电完毕后，进出线开关部分合上开关；试验控制部分控制输出变频变压部分维持在设定的额定电气量值，合上输出变频变压部分中的开关；

步骤A4，在试验***后台部分启动数据记录，试验***后台部分按照设定参数完成对被试功率设备交流侧电气量值、直流侧测量数据的记录；

步骤A5，在试验***后台部分进行试验停止操作，进出线开关部分断开开关，输出变频变压部分中的开关断开，功率设备测量回路校核试验结束。

7.根据权利要求5所述控制方法，其特征在于：所述功率设备触发回路试验的控制方法如下：

步骤B1，在试验***后台部分，选择功率设备触发回路试验；

步骤B2，在试验***后台部分，按照被试功率设备的开关频率进行试验开关频率设置，设置试验持续时间；

步骤B3，在试验***后台部分进行试验启动操作，试验控制部分输出触发脉冲，并接收触发回报信息，若触发回报信息中无故障信息，则触发回路正常，否则有异常；

步骤B4，在试验***后台部分进行试验停止操作，试验控制部分停止触发脉冲进出，功率设备触发回路试验结束。

8.根据权利要求5所述控制方法，其特征在于：所述功率设备直流回路电压建压试验的控制方法如下：

步骤C1，在试验***后台部分，选择功率设备直流回路电压建压试验；

步骤C2，在试验***后台部分，设置直流电压控制目标值、试验持续时间、直流电压测量点数和测量时间间隔参数；

步骤C3，在试验***后台部分进行试验启动操作，试验控制部分启动被试功率设备的预充电回路，进行直流回路充电，试验控制部分输出触发脉冲给被试功率设备与试验电源输入变压部分连接的交流侧，直流回路继续建立直流电压，同时试验***后台部分启动数据记录，按照设定参数完成直流电压建立过程的直流电压测量记录；

步骤C4，当直流电压达到直流电压控制目标值后，在试验***后台部分进行试验停止操作，试验控制部分闭锁输出脉冲，功率设备直流回路电压建压试验结束。

9.根据权利要求5所述控制方法，其特征在于：所述功率设备的空载输出试验的控制方法如下：

步骤D1，在试验***后台部分，选择功率设备的空载输出试验；

步骤D2，当被测功率设备输出为变频电压时，在试验***后台部分设置被试功率设备空载输出交流电压目标值大小为Uset_out=m*Un_out、频率为Fset=m*Fn；当被试功率设备输出为工频电压时，在试验***后台部分设置被试功率设备空载输出交流电压目标值大小为Uset_out=m*Un_out、频率为Fset= Fn；其中，Un_out为待测***输出电压额定值，Fn为工频频率50Hz或60Hz，m依次取值10%、20%、50%、80%、100%、110%；

步骤D3，在试验***后台部分进行试验启动操作，试验控制部分控制被试功率设备输出大小为Uset_out、频率为Fset的交流电压；

步骤D4，在试验***后台部分记录被试功率设备的输出波形；

步骤D5，在试验***后台部分进行试验停止操作，试验控制部分闭锁输出脉冲，功率设备的空载输出试验停止。

10.根据权利要求5所述控制方法，其特征在于：所述功率设备功率试验的控制方法如下：

步骤E1，在试验***后台部分，选择功率设备功率试验；

步骤E2，在试验***后台部分，设置输出有功功率目标值Pset_out、无功功率目标值Qset_out，设置输出电压目标值Uset_out的大小及频率值；

步骤E3，当被试功率设备输出为变频电压时，在试验***后台部分设置输出变频变压部分的输出交流电压设定值大小为Uset_out1= Un_out、频率为Fset1=m*Fn；当被试功率设备输出为工频电压时，在试验***后台部分设置输出变频变压部分的输出交流电压目标值大小为Uset_out1=Un_out、频率为Fset1=Fn；其中，Un_out为待测***输出电压额定值，Fn为工频频率50Hz或60Hz，m依次取值10%、20%、50%、80%、100%、110%；

步骤E4，在试验***后台部分进行试验启动操作，试验控制部分控制输出变频变压部分输出大小为Uset_out1、频率为Fset1的交流电压；

步骤E5，合上输出变频变压部分中的开关，将被试功率设备输出侧与输出变频变压部分连接；

步骤E6，试验控制部分控制被试功率设备逐渐输出功率，直至达到有功功率目标值Pset_out、无功功率目标值Qset_out；

步骤E7，在试验***后台部分记录被试功率设备的输出功率数据；

步骤E8，在试验***后台部分进行试验停止操作，试验控制部分闭锁输出脉冲，功率设备功率试验停止。

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