CN112014655B - 一种用于变流器测试的直流负载及变流器测试*** - Google Patents

Abstract

一种用于变流器测试的直流负载及变流器测试***，其中，该直流负载包括：电容模块，其用于与被测变流器的直流输出端连接；逆变模块，其与电容模块连接，用于将电容模块传输来的直流电转换为相应的交流电，并将该交流电反馈至交流电网。本直流负载能够将被测变流器所输出的直流电转换为相应的交流电并反馈至交流电网，而不是像现有测试***那样将直流电全部通过电阻转换为热能而消耗，这样也就有效解决了现有的变流器测试***所存在的电能损耗大的问题。同时，该直流负载由于较少了测试过程中的电能消耗，因此也就降低了试验整体成本，同时达到了降能减排的作用。

Description

一种用于变流器测试的直流负载及变流器测试***

技术领域

本发明涉及变流器技术领域，具体地说，涉及一种用于变流器测试的直流负载及变流器测试***。

背景技术

目前列供测试台在进行产品测试时，变流器输出分为交流电和直流电两种形式。其中，当变流器输出为交流电时，通常采用纯电感负载，其优点是结构简单、可靠性高、易维护保养等，且进行试验时功率因数低，电能损耗低。而当变流器输出为直流电时，测试台只能使用电阻负载，电阻负载虽然同样具备简单、可靠性高、易维护保养等优点，但功率因数为“1”，因此电能损耗大，所有的电能全部以热能的形式损耗掉。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种用于变流器测试的直流负载，所述直流负载包括：

电容模块，其用于与被测变流器的直流输出端连接；

逆变模块，其与所述电容模块连接，用于将所述电容模块传输来的直流电转换为相应的交流电，并将该交流电反馈至交流电网。

根据本发明的一个实施例，所述电容模块的电容值是根据所述被测变流器的输出电压和逆变模块的逆变参数确定的。

根据本发明的一个实施例，根据如下表达式确定所述电容模块的电容值：

其中，C表示电容模块的电容值，Sn表示逆变模块的额定输出容量，ω表示逆变模块的输出电压角频率，U表示被测变流器的输出电压。

根据本发明的一个实施例，所述电容模块由多个并联的电容构成。

根据本发明的一个实施例，所述直流负载还包括：

预充电模块，其输入端与所述被测变流器的直流输出端正极连接，输出端与所述电容模块连接。

根据本发明的一个实施例，所述预充电模块中的预充电电阻的阻值是根据所述电容模块的预充电时间确定的。

根据本发明的一个实施例，根据如下表达式确定所述预充电电阻的阻值：

τ＝RC

其中，Uc表示充电电压，U表示被测变流器的输出电压，t表示电容模块的预充电时间，R表示预充电电阻的阻值，C表示电容模块的电容值。

根据本发明的一个实施例，所述直流负载还包括：

放电电阻，其设置在所述电容模块的输入端正极和输入端负极之间。

本发明还提供了一种变流器测试***，其特征在于，所述***包括如上任一项所述的直流负载，所述直流负载的输入端与被测变流器的输出端连接，其输出端与交流电网连接，用于将所述被测变流器所输出的电能反馈至所述交流电网。

根据本发明的一个实施例，所述***还包括：

单相电源模块，其用于与所述交流电网连接，用于将所述交流电网所提供的单相电进行转换，并将转换得到的交流电传输至与之连接的被测变流器。

本发明所提供的直流负载能够将被测变流器所输出的直流电转换为相应的交流电并反馈至交流电网，而不是像现有测试***那样将直流电全部通过电阻转换为热能而消耗，这样也就有效解决了现有的变流器测试***所存在的电能损耗大的问题。同时，该直流负载由于较少了测试过程中的电能消耗，因此也就降低了试验整体成本，同时达到了降能减排的作用。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

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的附图做简单的介绍：

图1是现有的变流器测试***的原理图；

图2是根据本发明一个实施例的变流器测试***的结构示意图；

图3是根据本发明一个实施例的电容模块的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

同时，在以下说明中，出于解释的目的而阐述了许多具体细节，以提供对本发明实施例的彻底理解。然而，对本领域的技术人员来说显而易见的是，本发明可以不用这里的具体细节或者所描述的特定方式来实施。

目前列供测试台在进行产品测试时，产品输出通常为DC600V，测试台为0.9Ω的电阻负载，根据计算可得测试台负载功率为400kW。然而，现有的测试***在试验过程中，存在诸多问题。

例如，如图1所示，测试***输入电源为3AC380V中的单相，此时测试***每次进行试验由于功率大(400kW)，都会致使输入电源3AC380V出现约10％～12％不平衡。同时，由于测试***的在工作时的功率为400kW，这样也就使得其需要消耗极大的电能，并且所有的电能都会全部以热能形式散发至空气中。通过计算，以年产200台列供为例，现有的测试***每年消耗的电费约20万以上。

针对现有技术中所存在的上述问题，本发明提供了一种新的用于变流器测试的直流负载以及应用了该直流负载的变流器测试***。本发明所提供的直流负载能够将被试产品(例如被测变流器)所输出的直流点转化为交流电并反馈至电网，从而做到0损耗。

图2示出了本实施例所提供的变流器测试***的结构示意图。

如图2所示，本实施例所提供的变流器测试***优选地包括：直流负载200和单相电源模块201。其中，单相电源模块201与交流电网连接，其能够将交流电网所提供的单相交流电进行转换，以得到满足被测变流器202测试需求的交流电。

被测变流器202与单相电源模块201连接，其能够在单相电源模块201所输出的交流电的驱动下进行工作，从而实现相关测试流程。

直流负载200的输入端与被测变流器202的输出端连接，其输出端则与交流电网连接。本实施例中，当被测变流器202的输出为直流电时，直流负载200则能够将被测变流器202所输出的直流电转换为相应的交流电并反馈至交流电网，从而避免像现有测试***那样全部转换为热能而损耗。

需要指出的是，在本发明的其他实施例中，被测变流器202所接收到的交流电还可以为三相交流电，本发明并不对此进行具体限定。

本实施例所提供的直流负载优选地包括：电容模块204和逆变模块205。其中，电容模块204与被测变流器202的直流输出端连接，逆变模块205则与电容模块204连接，其能够将电容模块204所传输来的直流电转换为相应的交流电并反馈至交流电网。

需要指出的是，本实施例中，电容模块204也可以视为连接在逆变模块205的直流输入端的正负极之间。

本实施例中，电容模块204的电容值优选地是根据被测变流器202的输出电压和逆变模块205的逆变参数所确定的。其中，逆变模块205的逆变参数优选地包括逆变模块的额定输出容量和输出电压角频率。

例如，电容模块204的电容值优选地可以根据如下表达式来进行确定：

其中，C表示电容模块的电容值，Sn表示逆变模块的额定输出容量，ω表示逆变模块的输出电压角频率，U表示被测变流器的输出电压。

假设逆变模块205的额定输出容量Sn的取值为为500000，输出电压角频率ω的取值为314，被测变流器的输出电压U的取值为600，那么根据表达式(1)，则存在：

本实施例中，电容模块204优选地由多个并联的电容构成。其中，这些电容的容值优选地相等。例如，电容模块204所包含的多个电容单元可以采用如图3所示的形式来进行并联。如果电容模块204选用DC600V的中间直流支撑电容，单个电容的容值为10.4mF，那么使用5个电容并联可以得到总容值52mF，能够满足44.2mF使用需求。

如图2所示，本实施例中，直流负载200优选地还可以包括预充电模块203。其中，预充电模块203的输入端与被测变流器202的直流输出端正极连接，其输出端则与电容模块204连接。当然，由于电容模块204是连接在逆变模块205的输入端正负极之间的，因此预充电模块203的输出端也可以视为与逆变模块205的输入端正极连接。

具体地，本实施例中，预充电模块203优选地包括：第一可控开关K1、预充电电阻R1以及第二可控开关K2。其中，第一可控开关K1与预充电电阻R1串联形成的电路与第二可控开关K2并联。第二可控开关K2的一端形成预充电模块203的输入端来与被测变流器202的直流输出端正极连接，另一端形成预充电模块203的输出端来与逆变模块205的输入端正极连接。

本实施例中，预充电模块203中的预充电电阻R1的阻值优选地是根据电容模块203的预充电时间确定的。

具体地，本实施例中，预充电电阻R1的阻值优选地可以根据如下表达式来进行确定：

τ＝RC (4)

其中，Uc表示充电电压，U表示被测变流器的输出电压，t表示电容模块的预充电时间，R表示预充电电阻的阻值，C表示电容模块的电容值。

假设电容模块204的预充电时间t为6s，即网压为600V、电容模块204的电压从0充电到550V所需要的时长为6s，那么根据表达式(2)可以计算得到τ的取值为2.42。在电容模块204的容值为52mF的情况下，根据表达式(3)可以计算得到预充电电阻的理论阻值R为46.5欧。将预充电电阻的阻值R取值为50欧，那么根据τ的取值则会为2.6，那么实际的预充电时长将为6.5s，满足1～8s的要求。

本实施例中，预充电电阻R1同样可以采用多个电阻来实现，本发明并不对这些电阻的取值以及连接形式进行具体限定。

如图2所示，本实施例中，直流负载200可选地还包括放电电阻R2。其中，放电电阻R2连接在电容模块204的输入端正极和输入端负极之间。放电电阻能够在需要的情况下降电容模块204所存储的电能转换为热能而消耗，从而保护直流负载200的相关器件不受损坏。

本实施例中，放电电阻R2的取值优选地可以是2.5欧，这样也就能够保证充电模块204的电压能够在1s内降低至36V以下，从而器件保护。

当然，在发明的其他实施例中，根据实际需要，放电电阻R2的阻值还可以配置为其他合理值，本发明并不对此进行限定。

从上述描述中可以看出，本发明所提供的直流负载能够将被测变流器所输出的直流电转换为相应的交流电并反馈至交流电网，而不是像现有测试***那样将直流电全部通过电阻转换为热能而消耗，这样也就有效解决了现有的变流器测试***所存在的电能损耗大的问题。同时，该直流负载由于较少了测试过程中的电能消耗，因此也就降低了试验整体成本，同时达到了降能减排的作用。

应该理解的是，本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定结构或处理步骤，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不意味着限制。

说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。

虽然上述示例用于说明本发明在一个或多个应用中的原理，但对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的原理和思想的情况下，明显可以在形式上、用法及实施的细节上作各种修改而不用付出创造性劳动。因此，本发明由所附的权利要求书来限定。

Claims (4)

1.一种用于变流器测试的直流负载，其特征在于，所述直流负载包括：

电容模块，其用于与被测变流器的直流输出端连接；

逆变模块，其与所述电容模块连接，用于将所述电容模块传输来的直流电转换为相应的交流电，并将该交流电反馈至交流电网；

预充电模块，其输入端与所述被测变流器的直流输出端正极连接，输出端与所述电容模块连接，所述预充电模块中的预充电电阻的阻值是根据所述电容模块的预充电时间确定的，所述预充电模块包括：第一可控开关、预充电电阻以及第二可控开关，其中，第一可控开关与预充电电阻串联形成的电路与第二可控开关并联，第二可控开关的一端形成预充电模块的输入端来与被测变流器的直流输出端正极连接，另一端形成预充电模块的输出端来与逆变模块的输入端正极连接；

电容模块的电容值是根据所述被测变流器的输出电压和逆变模块的逆变参数确定的，所述电容模块由多个并联的电容构成；

根据如下表达式确定所述电容模块的电容值：

其中，C表示电容模块的电容值，Sn表示逆变模块的额定输出容量，ω表示逆变模块的输出电压角频率，U表示被测变流器的输出电压；

根据如下表达式确定所述预充电电阻的阻值：

τ＝RC

其中，Uc表示充电电压，U表示被测变流器的输出电压，t表示电容模块的预充电时间，R表示预充电电阻的阻值，C表示电容模块的电容值。

2.如权利要求1所述的直流负载，其特征在于，所述直流负载还包括：

放电电阻，其设置在所述电容模块的输入端正极和输入端负极之间。

3.一种变流器测试***，其特征在于，所述***包括如权利要求1～2中任一项所述的直流负载，所述直流负载的输入端与被测变流器的输出端连接，其输出端与交流电网连接，用于将所述被测变流器所输出的电能反馈至所述交流电网。

4.如权利要求3所述的***，其特征在于，所述***还包括：

单相电源模块，其用于与所述交流电网连接，用于将所述交流电网所提供的单相电进行转换，并将转换得到的交流电传输至与之连接的被测变流器。

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