專利名稱：一種變流器的試驗(yàn)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及變流器技術(shù)，具體地說涉及一種變流器的試驗(yàn)電路。
背景技術(shù)：
在各種電機(jī)驅(qū)動場合下，大功率變流器得到廣泛使用。這些變流器用于向電機(jī)提供驅(qū)動電源，在變流過程中，將供電網(wǎng)絡(luò)提供的供電電壓轉(zhuǎn)化為合適電壓和頻率的供電電壓，向電機(jī)提供。
在上述應(yīng)用場合的大功率變流器，需要通過試驗(yàn)方法測試變流器的工作狀況?，F(xiàn)有技術(shù)下，采用如圖1a-1c或如圖2a-2c所示的試驗(yàn)電路。
圖1a-1c示出的三種試驗(yàn)電路分別針對不同形式的變流器采用的同樣的試驗(yàn)方法，其共同特征都是在變流器的輸出端連接異步電機(jī)作為負(fù)載，在異步電動機(jī)后，可以進(jìn)一步連接發(fā)電機(jī)、飛輪等裝置連接，將試驗(yàn)功率由發(fā)電機(jī)回饋到電網(wǎng)中、轉(zhuǎn)化存儲為飛輪的動能或由電阻發(fā)熱消耗。由于上述負(fù)載狀況與變流器真實(shí)工作狀況相近，使被試驗(yàn)的變流器可以獲得類似于實(shí)際工作狀態(tài)的試驗(yàn)狀態(tài)。其中，圖1a所示的電路中，被試驗(yàn)變流器為“三相交流-直流-三相交流”的變流器；圖1b所示的電路中，被試驗(yàn)變流器為“直流-三相交流”變流器；圖1c所示的電路中，被試驗(yàn)變流器為“單相交流-直流-三相交流”的變流器。
圖2示出的三種實(shí)驗(yàn)電路采用另外一種試驗(yàn)方法，其特征是，變流器的輸出均連接接近實(shí)際電機(jī)功率因數(shù)(0.8左右)的電阻電抗作為負(fù)載，使所述變流器在類似于實(shí)際工作狀態(tài)的試驗(yàn)狀態(tài)下工作。變流器在試驗(yàn)過程中輸出的電能在上述電阻電抗負(fù)載上消耗掉。其中圖2a-2c所示的電路中的變流器形式分別與圖1a-1c的變流器形式相同。
上述兩種試驗(yàn)方法本質(zhì)上都是在變流器的輸出端連接替代負(fù)載，以便獲得與真實(shí)使用條件相近的工作狀態(tài)，從而可以試驗(yàn)出變流器的正常工作電壓、電流、功率等參數(shù)。這種方式能夠較好的對變流器的工作狀態(tài)進(jìn)行試驗(yàn)，但是也存在若干問題。
首先，兩者的能量消耗都很高。圖1所示的試驗(yàn)電路中，作為替代負(fù)載的電機(jī)可以通過連接法發(fā)電機(jī)將電能回饋電網(wǎng)，這樣可以使一部分電能得到回收，但是，由于這種能量回饋方式的環(huán)節(jié)過多，造成電能在中間環(huán)節(jié)上已經(jīng)消耗了大部分，能夠回饋到電網(wǎng)的比例較小。圖2所示的電路中，電能完全消耗在作為負(fù)載的電阻上，使電能白白損耗。
其次，對于圖1b、圖2b等，針對使用單相交流電的變流器進(jìn)行試驗(yàn)的電路中，由于變流器需要單相供電，導(dǎo)致電源三相不平衡。
再次，上述電路對于具有不同供電要求的變流器，需要準(zhǔn)備不同類型的供電電源，造成電源種類多而復(fù)雜。
除了上述問題外，上述兩種方法各自還存在一些特定的問題。其中，圖1所示的方法由于需要設(shè)置若干組電機(jī)，使其存在系統(tǒng)復(fù)雜，占地面積大，試驗(yàn)設(shè)備成本高等問題；同時，傳動設(shè)備易磨損，維護(hù)成本高；試驗(yàn)時作為負(fù)載的異步電機(jī)不斷旋轉(zhuǎn)，機(jī)械噪聲大。圖2所示的方法由于全部試驗(yàn)功率都通過電阻消耗，使電能無法回收，能量損耗巨大；該方法由于需要為負(fù)載配置大功率散熱裝備，使成本增高，當(dāng)使用風(fēng)扇等散熱裝備時，還會產(chǎn)生噪聲。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述缺陷，本發(fā)明解決的技術(shù)問題在于，為變流器提供一種試驗(yàn)電路，該電路能夠降低試驗(yàn)過程中產(chǎn)生的能量損耗，并便于采用進(jìn)一步優(yōu)化方案，使需要對單相供電的逆變器進(jìn)行試驗(yàn)時，不會由于單相供電而造成三相電的不平衡；該電路同時具有所需供電電源種類簡單的優(yōu)點(diǎn)。同樣，該電路可以簡化試驗(yàn)系統(tǒng)，降低系統(tǒng)的維護(hù)成本，以及由于無需考慮散熱等，不會產(chǎn)生噪聲。
本發(fā)明提供的變流器的試驗(yàn)電路同時具有兩臺功能相同的變流器作為被試變流器，其中第一臺變流器的輸出端通過感性元件耦合到第二臺變流器的輸出端，第二臺變流器的輸入端通過感性元件連接第一臺變流器的輸入端；電源連接上述第一臺變流器和第二臺變流器的一個耦合端，向該電路提供試驗(yàn)中所需能量，未與電源連接的另一耦合端上的感性元件，為該試驗(yàn)電路的負(fù)載；試驗(yàn)時，兩臺變流器中，一臺工作在正向狀態(tài)，另一臺工作在逆向狀態(tài)，根據(jù)試驗(yàn)需要，對兩臺變流器工作進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制控制，使兩臺變流器相互之間通過耦合電路實(shí)現(xiàn)能量在兩臺變流器之間的循環(huán)，上述能量循環(huán)時產(chǎn)生的損耗部分通過電源獲得補(bǔ)償。
優(yōu)選地，所述被試變流器為“直流-三相交流”變流器；所述第一臺變流器的輸出端通過感性元件耦合到第二臺變流器的輸出端，具體是第一臺變流器的一組或多組交流輸出端通過電抗器或者變壓器耦合到第二臺變流器的一組或多組交流輸出端；所述第二臺變流器的輸入端通過感性元件連接第一臺變流器的輸入端，具體是第二臺變流器的一組或多組直流輸入端通過電抗器耦合到第一臺變流器的一組或多組直流輸入端；所述電源為從三相交流電源整流后獲得的直流電；所述電源連接上述第一臺變流器和第二臺變流器的一個耦合端，具體是該直流電連接所述第一臺變流器和第二臺變流器相互耦合的輸入端。
優(yōu)選地，所述被試變流器為“三相交流-直流-三相交流”變流器；所述第一臺變流器的輸出端通過感性元件耦合到第二臺變流器的輸出端，具體是第一臺變流器的一組或多組交流輸出端通過電抗器或者變壓器耦合到第二臺變流器相應(yīng)的一組或多組交流輸出端；所述第二臺變流器的輸入端通過感性元件連接第一臺變流器的輸入端，具體是第二臺變流器的一組或多組三相交流輸入端通過電抗器耦合到第一臺變流器的相應(yīng)的一組或多組三相交流輸入端；所述電源為三相交流電源；所述電源連接第一臺變流器和第二臺變流器的一個耦合端，具體是該三相交流電源連接所述第一臺變流器和第二臺變流器相互耦合的輸入端。
優(yōu)選地，所述被試變流器為“單相交流-直流-三相交流”變流器，所述第一臺變流器的輸出端通過感性元件耦合到第二臺變流器的輸出端，具體是所述第一臺變流器的一組或多組三相交流輸出端通過電抗器耦合到第二臺變流器相應(yīng)的一組或多組三相交流輸出端；所述第二臺變流器的輸入端通過感性元件連接第一臺變流器的輸入端，具體是第二臺變流器的一組或多組單相交流輸入端通過電抗器或者變壓器耦合到第一臺變流器的一組或多組單相交流輸入端；所述電源為三相交流電源；所述電源連接上述第一臺變流器和第二臺變流器的一個耦合端，具體是該三相交流電源連接所述第一臺變流器和第二臺變流器的一組或多組相互耦合的三相交流輸出端。
優(yōu)選地，所述被試變流器為“直流一直流”變流器，所述第一臺變流器的輸出端通過感性元件耦合到第二臺變流器的輸出端，具體是所述第一臺變流器的一組或多組直流輸出端通過電抗耦合到第二臺變流器的一組或多組直流輸出端；所述第二臺變流器的輸入端通過感性元件連接第一臺變流器的輸入端，具體是第二臺變流器的一組或多組直流輸入端通過電抗耦合到第一臺變流器的一組或多組直流輸入端；所述電源為直流電源；所述電源連接上述第一臺變流器和第二臺變流器的一個耦合端，具體是該直流電源連接所述第一臺變流器和第二臺變流器的相互耦合的輸出端或者輸入端。
優(yōu)選地，所述電源連接第一臺變流器和第二臺變流器的一個耦合端，具體是連接在該耦合端上相對兩臺變流器具有對稱輸入電抗的位置。
優(yōu)選地，該試驗(yàn)電路中，在兩臺變流器之間實(shí)現(xiàn)能量循環(huán)的具體方法是，通過聯(lián)合控制所述第一臺變流器和第二臺變流器的輸出電壓，調(diào)節(jié)作為負(fù)載的電抗器或變壓器上的電流大小和方向，以控制試驗(yàn)功率的大小和能量流動方向。
本發(fā)明的基本技術(shù)方案，采用兩臺變流器通過變壓器或者電抗器耦合組成的變流環(huán)路，使電能在環(huán)路中不斷循環(huán)，實(shí)現(xiàn)在額定的電壓、電流和頻率下的額定功率在兩臺變流器之間的電能循環(huán)，外部電源只需要補(bǔ)充環(huán)路中的電能損耗，即可完成試驗(yàn)。環(huán)路中，變壓器或電抗器起耦合和隔離的作用。實(shí)際上，本發(fā)明提供的技術(shù)方案，是在滿足變流器試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求的前提下，將變流器的輸出電能通過適當(dāng)?shù)淖儞Q或隔離重新作為輸入能量，輸出到另一臺被試變流器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，該技術(shù)方案避免了簡單地消耗變流器的輸出電能，使電能獲得充分利用，達(dá)到了良好的節(jié)能效果。同時，由于該技術(shù)方案中采用兩臺變流器組成變流環(huán)路，因此，該技術(shù)方案可以同時對兩臺變流器進(jìn)行試驗(yàn)，特別適用于需要對變流器進(jìn)行批量試驗(yàn)的場合。
與現(xiàn)與技術(shù)相比，本發(fā)明中由于能量循環(huán)使用，不需要設(shè)置專用的耗能裝置，避免了與此相關(guān)的各種機(jī)械設(shè)備以及散熱設(shè)備，解決了由于機(jī)械設(shè)備和散熱設(shè)備引起的噪聲。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，對單相交流輸入，三相交流輸出的變流器采用逆向方式進(jìn)行試驗(yàn)，可以避免現(xiàn)有技術(shù)中單相交流輸入的試驗(yàn)方式造成的三相不平衡問題。
此外，本發(fā)明由于不需要使用各種耗能設(shè)備，使其具有設(shè)備簡單、維護(hù)成本低的優(yōu)勢。


圖1a是現(xiàn)有技術(shù)下第一種變流器試驗(yàn)電路，其中被試驗(yàn)變流器為“三相交流-直流-三相交流”的變流器；圖1b是現(xiàn)有技術(shù)第一種變流器試驗(yàn)電路，其中被試驗(yàn)變流器為“直流-三相交流”的變流器；圖1c是現(xiàn)有技術(shù)第一種變流器試驗(yàn)電路，其中被試驗(yàn)變流器為“單相交流-直流-三相交流”的變流器；圖2a是現(xiàn)有技術(shù)第二種變流器試驗(yàn)電路，其中被試驗(yàn)變流器為“三相交-直-三相交流”的變流器；圖2b是現(xiàn)有技術(shù)第二種變流器試驗(yàn)電路，其中被試驗(yàn)變流器為“直流-三相交流”變流器；圖2c是現(xiàn)有技術(shù)第二種變流器試驗(yàn)電路，其中被試驗(yàn)變流器為“單相交流-直流-三相交流”的變流器；圖3是本發(fā)明第一實(shí)施例提供的變流器試驗(yàn)電路的主電路原理圖，采用電抗器耦合；圖4是本發(fā)明第一實(shí)施例提供的變流器試驗(yàn)電路的能量循環(huán)示意圖；圖5是本發(fā)明第一實(shí)施例提供的變流器試驗(yàn)電路的主電路原理圖，采用變壓器耦合；圖6是本發(fā)明第二實(shí)施例提供的變流器試驗(yàn)電路的主電路原理圖，采用電抗器耦合；圖7是本發(fā)明第三實(shí)施例提供的變流器試驗(yàn)電路的主電路原理圖，采用電抗器耦合；圖8是本發(fā)明第四實(shí)施例提供的變流器試驗(yàn)電路的主電路原理圖，采用電抗器耦合；圖9是本發(fā)明第二實(shí)施例提供的變流器試驗(yàn)電路采用變壓器耦合時的主電路原理圖；
圖10是本發(fā)明第三實(shí)施例提供的變流器試驗(yàn)電路采用變壓器耦合時的主電路原理圖；圖11是本發(fā)明第五實(shí)施例提供的一種變流器試驗(yàn)電路的控制電路原理圖。
具體實(shí)施例方式
請參看圖3，該圖示出本發(fā)明第一實(shí)施例提供的變流器試驗(yàn)電路的主電路原理。
該實(shí)施例提供的實(shí)驗(yàn)電路中，被試驗(yàn)變流器為第一變流器31和第二變流器32；所述第一變流器31包括第一整流器311和第一逆變器312；所述第二變流器32包括第二整流器321和第二逆變器322。所述第一整流器311和第二整流器321為三相四象限脈沖整流器；所述第一逆變器312和第二逆變器322為三相逆變器，并且可以提供多個輸出端。
所述第一整流器311的輸出端和所述第一逆變器312的輸入端通過直流母線連接，在所述直流母線正負(fù)極之間并聯(lián)第一儲能電容器35。所述第二整流器321的輸出端和所述第二逆變器322的輸入端通過直流母線連接，在所述直流母線正負(fù)極之間并聯(lián)第二儲能電容器36。
所述第一逆變器312的輸出端，其各相通過第一電抗組37中的各個電抗連接第二逆變器322輸出端的相應(yīng)各相。所述第二整流器321的輸入端，其各相通過第二電抗組341和第三電抗組342連接第一逆變器312輸入端的相應(yīng)各相。實(shí)際上，上述連接是將被試變流器31和被試變流器32的輸出端和輸入端分別通過電抗器相互耦合，上述各個電抗組中的每個電抗器為具有相同元件參數(shù)的電抗，所述第二電抗組341和第三電抗組342由具有相同參數(shù)的電抗器組成。由于上述電路中的逆變器可能具有多個輸出端，每個輸出端都可通過各自的電抗組對應(yīng)連接，這些電抗組可以采用不通的參數(shù)，但要保證同一電抗組的各個電抗器的參數(shù)相同。
在所述第二電抗組341和第三電抗組342相互連接的三相端子分別與三相供電電源33的三相連接。
以下說明上述電路在進(jìn)行試驗(yàn)時的工作原理。請同時參看圖4，該圖用于說明本實(shí)施例的能量交換關(guān)系。應(yīng)當(dāng)說明，該電路的任何試驗(yàn)過程均在相關(guān)的控制單元的控制下實(shí)現(xiàn)，由于并不涉及本發(fā)明對現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)貢獻(xiàn)，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)相關(guān)的公知即可常識實(shí)現(xiàn)，因此，在此對控制單元以及具體的控制過程不予以詳述。
在進(jìn)行試驗(yàn)時，所述三相供電電源33向該試驗(yàn)電路供電，同時，對所述第一變流器31和第二變流器32進(jìn)行聯(lián)合控制。所述第一變流器31在控制單元的控制下，工作在正向工作狀態(tài)，其從輸入端獲得輸入電能，該電能為三相交流電的形式，第一變流器31的第一整流器311將該三相交流電整流為直流電后，通過該第一變流器31的直流母線，輸出到所述第一逆變器312；所述第一逆變器312將該輸入的直流母線電壓逆變?yōu)槿嘟涣麟?，通過上述變換，輸出的三相交流電具有所要求的電壓和頻率等電參數(shù)。第一逆變器310輸出的上述三相交流電，經(jīng)過所述第一電抗組37加載到所述第二變流器32的輸出端。此時，所述第二逆變器32在控制單元的控制下，處于反向工作狀態(tài)，其中第二逆變器322工作在整流狀態(tài)，其將所述從第一變流器31輸出端通過第一電抗組37輸出的三相交流電作為輸入，轉(zhuǎn)化為直流電壓，通過直流母線輸出到所述第二整流器321的直流端；所述第二整流器321工作在逆變狀態(tài)，其將從直流母線獲得的直流電壓轉(zhuǎn)化為三相交流電輸出，該輸出的三相交流電通過第三電抗組342和第二電抗組341加載到所述第一變流器31的輸入端，從而實(shí)現(xiàn)能量循環(huán)。在上述能量流動過程中，可以對第一變流器31和第二變流器32進(jìn)行各種電參數(shù)的檢測，如電流、電壓、功率等。在試驗(yàn)中，也可以進(jìn)行相反的控制，使第一變流器31工作在逆向工作狀態(tài)，第二變流器32工作在正向工作狀態(tài)。在該循環(huán)電路中，第一電抗組37和作為負(fù)載工作的變流器(31和32中的一個)可以視為負(fù)載。
從上述工作過程可以看出，為了在該試驗(yàn)電路中實(shí)現(xiàn)能量循環(huán)，必須對第一變流器31和第二變流器32進(jìn)行聯(lián)合控制，使其能夠順暢的實(shí)現(xiàn)能量的流動。同時，對于電路中損耗的能量，通過三相供電電源33提供補(bǔ)充。從圖4可以看出，在該電路循環(huán)中，第一變流器31中產(chǎn)生損耗1，該損耗1是由第一變流器31的開關(guān)過程以及阻抗等消耗的；作為負(fù)載的第一電抗器37產(chǎn)生損耗2，這部分的損耗主要是消耗在電抗器上的電阻上。所述第二變流器32上產(chǎn)生損耗3，其原因與所述第一變流器33相同。三相供電電源33在試驗(yàn)中補(bǔ)充上述損耗，使該回路的能循環(huán)量得以維持。
由于在試驗(yàn)過程中實(shí)現(xiàn)了能量循環(huán)，因此，該試驗(yàn)電路的試驗(yàn)過程不會產(chǎn)生的能量損耗大幅降低，以額定輸出3500kVA等級的GTO(Gate turn-offThyristor，門極可關(guān)斷晶閘管)牽引變流器為例，如采用常規(guī)的試驗(yàn)方法，試驗(yàn)負(fù)載消耗的功率為2800kW，加上變流器自身損耗150kW，總損耗為2950kW，全部轉(zhuǎn)換為熱能，供電電源的容量必須大于3500kVA。采用本發(fā)明的試驗(yàn)方法后，在達(dá)到同樣的試驗(yàn)效果的基礎(chǔ)上，兩臺變流器自身損耗300kW，變壓器(電抗器)的損耗50kW，總的功率損耗僅為350kW，是傳統(tǒng)試驗(yàn)方法的1/10。
以上第一實(shí)施例中，使用第一電抗器37作為負(fù)載的耦合與隔離裝置，實(shí)際上，也可以使用變壓器作為負(fù)載的耦合與隔離裝置。請參看圖5所示的電路，該圖中采用三相變壓器連接第一變流器和第二變流器的輸出端，這種方式可以使第一變流器和第二變流器的輸出端之間獲得可靠的隔離。
另外，上述實(shí)施例中，兩被試變流器的輸出端輸出三相交流電，實(shí)際上，該實(shí)施例也適用于被試變流器輸出端為單相交流電的場合，此時，只需要將單相交流電的各端相應(yīng)連接即可。
請參看圖6，該圖為本發(fā)明的第二實(shí)施例的主電路原理圖。該實(shí)施例用于變流器為“直流-三相交流”變流器的情況。
如圖6所示，該試驗(yàn)電路中，第一變流器61和第二變流器62只包含將直流電轉(zhuǎn)換為交流電的逆變器，由于該實(shí)施例中的第一變流器61和第二變流器62的輸入必須是直流，在該電路中，將三相供電電源63提供的電能經(jīng)過電源整流器64整流為直流電后，提供給第一變流器61和第二變流器62的輸入端。該電路的其他部分以及工作過程基本和第一實(shí)施例相同。
該電路中，同樣可以用三相變壓器替換電抗器組，從而使第一變流器61和第二變流器62的輸出端之間獲得良好的隔離，其具體的電路圖可以參見圖9。
請參看圖7，該圖為本發(fā)明的第三實(shí)施例的主電路原理圖。該實(shí)施例用于變流器為“單相交流-直流-三相交流”變流器的情況。
如圖7所示，該實(shí)施例提供的試驗(yàn)電路與前兩個實(shí)施例的電路連接方式有所不同。在該實(shí)施例中，考慮到變流器的輸入為單相交流輸入，如果將輸入端直接連接電網(wǎng)，將造成電網(wǎng)三相不平衡。為此，該試驗(yàn)電路中的變流器的連接方法和上述實(shí)施例不同。第一變流器71的第一整流器711輸入端通過第一電抗器組74連接第二變流器72的第二電抗器組721，其中，第一電抗器組74包括兩個具有相同的元件參數(shù)的電抗器，分別連接在第一整流器711和第二整流器721的單相交流輸入端的兩個端子之間。所述第一變流器71的逆變器712的三相輸出端與第二變流器721的三相輸出端的各個相應(yīng)端子通過第二電抗組751和第三電抗組752相連接，第二電抗組751和第三電抗組752各包括三個電抗器，每個電抗器都具有相同的電氣參數(shù)。上述兩個逆變器的輸出端可能具有多組三相輸出，則每一組都可通過兩個電抗器組連接，不同輸出組別的電抗器的元件參數(shù)可以不同。
與上述第一實(shí)施例與第二實(shí)施例的不同之處在于，本實(shí)施例中，三相供電電源73的三相分別連接所述第二電抗組751和第三電抗組752的連接端子。
上述連接方式，使三相供電電源73從第一變流器71和第二變流器72的輸出端向試驗(yàn)電路提供補(bǔ)充的電能。這種使用方法，可以使該試驗(yàn)電路采用三相供電電源供電，不會造成對三相電源的影響。這種連接方式與上述實(shí)施例的不同之處僅僅在改變了電源補(bǔ)充能量的端子，試驗(yàn)過程中變流器的工作同樣是一個正向工作，另一個逆向工作，因此，不會對試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響。
在本實(shí)施例中，作為負(fù)載的耦合與隔離裝置，第一電抗器組74同樣可以采用變壓器，并可獲得較好的隔離效果，其電路圖參見圖10。
請參看圖8，該圖為本發(fā)明第四實(shí)施例的主電路電路原理圖。該試驗(yàn)電路用于“直流-直流”變流器。
在該試驗(yàn)電路中，第一變流器81和第二變流器82的輸出端和輸入端分別通過由相同元件參數(shù)的電抗器組成的電抗器組相互連接，三相供電電源83提供的三相交流電通過整流器84整流為直流電后，向上述被試變流器提供補(bǔ)充的電能。
在該電路中，由于兩個被試變流器的輸入端和輸出端均為直流輸出，所以，作為負(fù)載的電抗器組不能采用變壓器代替。
上述實(shí)施例中，變流器均采用四象限整流器或者逆變器，它們都是受控的功率電子開關(guān)模塊的組合，各開關(guān)模塊完全相同，開關(guān)模塊對能量的流向沒有任何限制，具有完全的對稱性。因此，變流器的整流和逆變兩種模式中的任意一種都可以實(shí)現(xiàn)對變流器的考核試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果可以作為變流器性能的依據(jù)。
上述實(shí)施例提供了若干試驗(yàn)電路的主電路形式，這些主電路的連接形式足以完整體現(xiàn)本發(fā)明對現(xiàn)有技術(shù)的貢獻(xiàn)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員依據(jù)上述實(shí)施例，在現(xiàn)有技術(shù)的試驗(yàn)電路基礎(chǔ)上，利用本領(lǐng)域的基本技術(shù)知識，無需創(chuàng)造性勞動即可獲得完整的試驗(yàn)電路。
本發(fā)明提供的試驗(yàn)電路可以用于上述實(shí)施例以外的各種變流器的試驗(yàn)。例如，“直流-三相交流”變流器，“直流-單相交流”變流器，“三相交流-直流”變流器，“單相交流-直流”變流器等。
為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明提供的技術(shù)方案的完整實(shí)現(xiàn)獲得更為明確的了解。以下第五實(shí)施例公開一種實(shí)際使用的控制電路。
圖11示出本發(fā)明第五實(shí)施例提供的一個試驗(yàn)電路的控制電路原理圖。該電路可以用于對多種類型的變流器進(jìn)行試驗(yàn)。
該電路中各個主要原件的作用如下接觸器DS1～DS2用于在正常工況下接通和斷開試驗(yàn)電網(wǎng)；真空斷路器VCB1～VCB2，用于切斷試驗(yàn)電源，保護(hù)電網(wǎng)和試驗(yàn)設(shè)備；調(diào)壓器IVR，用于調(diào)節(jié)試驗(yàn)電壓，為被試變流器提供合適的電壓；變壓器TR1，用于隔離高壓電網(wǎng)和低壓試驗(yàn)設(shè)備；避雷器OVA用于消除電源過電壓，保護(hù)試驗(yàn)設(shè)備；整流器REC用于將三相交流電變換成直流電，向被試變流器供電；直流高速斷路器HB1用于切斷被試變流器電源，保護(hù)被試變流器和試驗(yàn)設(shè)備；濾波電抗器L1用于直流濾波和消除高頻反射；耦合電抗器COUP1～COUP6用于兩臺變流器之間的電耦合；耦合變壓器CTR1～CTR3用于兩臺變流器之間的電耦合；電流傳感器CT1～CT15用于檢測電流信號；電壓傳感器PT1～PT3用于檢測電壓信號；負(fù)荷斷路器LBS為低壓配電用短路器；變壓器TR2為低壓配電用變壓器。
以下簡要介紹該電路的電路原理。
來自三相電網(wǎng)的交流電源AC10kV/50Hz接入試驗(yàn)室后，經(jīng)接觸器DS1、真空斷路器VCB1連接到調(diào)壓器IVR，調(diào)壓器IVR根據(jù)控制指令調(diào)整輸出電壓，其輸出經(jīng)接觸器DS2給變壓器Tr1供電，變壓器Tr1輸出后分為以下兩支路第一支路經(jīng)整流器REC將三相交流電整流成直流電，然后經(jīng)過直流高速斷路器HB1和濾波電抗器L1，給第一組被試變流器供電，該組包括被試變流器1和被試變流器2供電，這兩臺變流器為“直流-交流”變流器或者“直流-直流變流器”，兩臺被試變流器的輸入端可直接連接直流電源，也可如第三實(shí)施例中，分別通過具有相同工作參數(shù)的感性元件連接直流電源。被試變流器的交流輸出端接耦合電抗器COUP1～COUP3。
第二支路經(jīng)真空斷路器VCB2給第二組的被試變流器3和被試變流器4以及第三組的被試變流器5和被試變流器6供電，上述被試變流器為“交流-直流-交流”變流器。上述被試變流器的輸入端可直接連接三相交流電源，也可如第一實(shí)施例中，分別通過具有相同工作參數(shù)的感性元件連接三相交流電源。兩組被試變流器交流輸出端接耦合電抗器COUP4～COUP6或耦合變壓器CTR1～CTR3(用于多重單相交流供電變流器)作為負(fù)載。
除上述主電路外，在該電路中還有電力監(jiān)視盤111、微機(jī)控制系統(tǒng)112、以及低壓配電盤113。所述電力監(jiān)視盤111可以進(jìn)行試驗(yàn)系統(tǒng)的繼電控制(對接觸器、開關(guān)、斷路器的控制)、電網(wǎng)功率和試驗(yàn)功率檢測、輔助冷卻系統(tǒng)控制。所述微機(jī)控制系統(tǒng)112根據(jù)給定的指令，通過控制功率器件的觸發(fā)脈沖，調(diào)節(jié)變流器輸出電壓和輸出頻率，并通過檢測電源電路和耦合電路中各支路電流傳感器CT1～CT13、電壓傳感器PT1～PT3的電流信號和電壓信號，計(jì)算試驗(yàn)功率并與給定值比較，進(jìn)行閉環(huán)控制，同時監(jiān)測系統(tǒng)工作情況，隨時準(zhǔn)備進(jìn)行保護(hù)。所述低壓配電盤MCCB通過變壓器TR2獲得380V的三相四線低壓配電，并提供若干套不同電流容量的三相和單相電壓輸出，供該試驗(yàn)電路使用。
上述試驗(yàn)電路通過電路的切換控制，可以實(shí)現(xiàn)對多種不同類型的被試變流器的試驗(yàn)。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種變流器的試驗(yàn)電路，其特征在于，同時具有兩臺功能相同的變流器作為被試變流器，其中第一臺變流器的輸出端通過感性元件耦合到第二臺變流器的輸出端，第二臺變流器的輸入端通過感性元件連接第一臺變流器的輸入端；電源連接上述第一臺變流器和第二臺變流器的一個耦合端，向該電路提供試驗(yàn)中所需能量，未與電源連接的另一耦合端上的感性元件，為該試驗(yàn)電路的負(fù)載；試驗(yàn)時，兩臺變流器中，一臺工作在正向狀態(tài)，另一臺工作在逆向狀態(tài)，根據(jù)試驗(yàn)需要，對兩臺變流器工作進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制控制，使兩臺變流器相互之間通過耦合電路實(shí)現(xiàn)能量在兩臺變流器之間的循環(huán)，上述能量循環(huán)時產(chǎn)生的損耗部分通過電源獲得補(bǔ)償。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變流器試驗(yàn)電路，其特征在于，所述被試變流器為“直流-三相交流”變流器；所述第一臺變流器的輸出端通過感性元件耦合到第二臺變流器的輸出端，具體是第一臺變流器的一組或多組交流輸出端通過電抗器或者變壓器耦合到第二臺變流器的一組或多組交流輸出端；所述第二臺變流器的輸入端通過感性元件連接第一臺變流器的輸入端，具體是第二臺變流器的一組或多組直流輸入端通過電抗器耦合到第一臺變流器的一組或多組直流輸入端；所述電源為從三相交流電源整流后獲得的直流電；所述電源連接上述第一臺變流器和第二臺變流器的一個耦合端，具體是該直流電連接所述第一臺變流器和第二臺變流器相互耦合的輸入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變流器實(shí)驗(yàn)電路，其特征在于，所述被試變流器為“三相交流-直流-三相交流”變流器；所述第一臺變流器的輸出端通過感性元件耦合到第二臺變流器的輸出端，具體是第一臺變流器的一組或多組交流輸出端通過電抗器或者變壓器耦合到第二臺變流器相應(yīng)的一組或多組交流輸出端；所述第二臺變流器的輸入端通過感性元件連接第一臺變流器的輸入端，具體是第二臺變流器的一組或多組三相交流輸入端通過電抗器耦合到第一臺變流器的相應(yīng)的一組或多組三相交流輸入端；所述電源為三相交流電源；所述電源連接第一臺變流器和第二臺變流器的一個耦合端，具體是該三相交流電源連接所述第一臺變流器和第二臺變流器相互耦合的輸入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變流器試驗(yàn)電路，其特征在于，所述被試變流器為“單相交流-直流-三相交流”變流器，所述第一臺變流器的輸出端通過感性元件耦合到第二臺變流器的輸出端，具體是所述第一臺變流器的一組或多組三相交流輸出端通過電抗器耦合到第二臺變流器相應(yīng)的一組或多組三相交流輸出端；所述第二臺變流器的輸入端通過感性元件連接第一臺變流器的輸入端，具體是第二臺變流器的一組或多組單相交流輸入端通過電抗器或者變壓器耦合到第一臺變流器的一組或多組單相交流輸入端；所述電源為三相交流電源；所述電源連接上述第一臺變流器和第二臺變流器的一個耦合端，具體是該三相交流電源連接所述第一臺變流器和第二臺變流器的一組或多組相互耦合的三相交流輸出端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變流器試驗(yàn)電路，其特征在于，所述被試變流器為“直流-直流”變流器，所述第一臺變流器的輸出端通過感性元件耦合到第二臺變流器的輸出端，具體是所述第一臺變流器的一組或多組直流輸出端通過電抗耦合到第二臺變流器的一組或多組直流輸出端；所述第二臺變流器的輸入端通過感性元件連接第一臺變流器的輸入端，具體是第二臺變流器的一組或多組直流輸入端通過電抗耦合到第一臺變流器的一組或多組直流輸入端；所述電源為直流電源；所述電源連接上述第一臺變流器和第二臺變流器的一個耦合端，具體是該直流電源連接所述第一臺變流器和第二臺變流器的相互耦合的輸出端或者輸入端。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的變流器試驗(yàn)電路，其特征在于，所述電源連接第一臺變流器和第二臺變流器的一個耦合端，具體是連接在該耦合端上相對兩臺變流器具有對稱輸入電抗的位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的變流器試驗(yàn)電路，其特征在于，該試驗(yàn)電路中，在兩臺變流器之間實(shí)現(xiàn)能量循環(huán)的具體方法是，通過聯(lián)合控制所述第一臺變流器和第二臺變流器的輸出電壓，調(diào)節(jié)作為負(fù)載的電抗器或變壓器上的電流大小和方向，以控制試驗(yàn)功率的大小和能量流動方向。
全文摘要
本發(fā)明公開一種變流器的試驗(yàn)電路，該電路同時具有兩臺功能相同的變流器作為被試變流器，其中第一臺的輸出端通過感性元件耦合到第二臺的輸出端，第二臺的輸入端通過感性元件連接第一臺的輸入端；電源連接上述第一臺變流器和第二臺變流器的一個耦合端，向該電路提供試驗(yàn)中所需能量，未與電源連接的另一耦合端上的感性元件，為該試驗(yàn)電路的負(fù)載；試驗(yàn)時，兩臺變流器中，一臺工作在正向狀態(tài)，另一臺工作在逆向狀態(tài)，根據(jù)試驗(yàn)需要，對兩臺變流器工作進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制控制，使兩臺變流器相互之間通過耦合電路實(shí)現(xiàn)能量在兩臺變流器之間的循環(huán)，上述能量循環(huán)時產(chǎn)生的損耗部分通過電源獲得補(bǔ)償。該技術(shù)方案使電能獲得充分利用，達(dá)到了良好的節(jié)能效果。
文檔編號H02M5/00GK101071162SQ20071012359
公開日2007年11月14日 申請日期2007年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月29日
發(fā)明者丁榮軍, 陳高華, 馮江華, 楊文昭 申請人:株洲南車時代電氣股份有限公司