變頻調速器電能質量特性測試柜、測試系統及其測試方法技術方案

本發明專利技術提供了一種變頻調速器電能質量特性測試柜、測試系統及其測試方法，所述系統包括電能質量擾動源，與被測變頻調速器的輸入端連接；拖動電機，與被測變頻調速器的輸出端連接；負載電機，其輸入端與負載電機變頻調速器連接，輸出端與拖動電機連接；數字采集裝置，用于采集和計算被測變頻調速器的電能質量發射及耐受特性指標。與現有技術相比，本發明專利技術提供的一種變頻調速器電能質量特性測試柜、測試系統及其測試方法，通過控制電能質量擾動源輸出含多種類型電能質量擾動的測試電壓，可以測試被測變頻調速器的電能質量耐受特性，控制電能質量擾動源輸出標準電壓，可以測試被測變頻調速器在各種運行工況下的各類電能質量發射特性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及電氣設備的自動化測試
，具體涉及一種變頻調速器電能質量特性測試柜、測試系統及其測試方法。
技術介紹
變頻調速器是利用電力電子器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能，來調節電機轉速以達到節能降耗效果的裝置，其主要包括控制電路、整流電路、直流中間電路和逆變電路。控制電路完成對主電路的控制，整流電路將交流電變換成直流電，直流中間電路對整流電路的輸出進行平滑濾波，逆變電路將直流電再逆成交流電。目前，變頻調速器接入電網時主要面臨兩方面的電能質量擾動挑戰：1、變頻調速器主要采用電力電子設備，其在工作時會向電網注入諧波電流等電能質量擾動，造成電網中各類電氣設備產生附加損耗，從而降低使用壽命。2、變頻調速器輸入側的電源含有電能質量擾動時，可能造成變頻調速器非正常運行甚至停止運行，這將會嚴重影響電力用戶的生產安全性及經濟性。例如當輸入側電源發生持續時間小于1min的短時供電中斷或電壓暫降時，變頻調速器由于其直流中間電路的儲能能力有限，導致所帶電機轉速降低甚至停運。綜上，變頻調速器的電能質量發射及耐受特性將會對電網運行和電力用戶用電產生重要影響，但是目前尚無對變頻調速器電能質量特性進行有效檢測的技術手段，從而降低了變頻調速器運行的安全經濟性。
技術實現思路
為了滿足現有技術的需求，本專利技術提供了一種變頻調速器電能質量特性測試柜、測試系統及其測試方法。第一方面，本專利技術中一種變頻調速器電能質量特性測試系統的技術方案是：所述系統包括：電能質量擾動源，與被測變頻調速器的輸入端連接，用于輸出測試電壓；拖動電機，與被測變頻調速器的輸出端連接，用于驅動負載轉動；負載電機，其輸入端與負載電機變頻調速器和外部電源順次連接，輸出端通過聯軸器與所述拖動電機連接，用于模擬所述負載；數字采集裝置，用于采集所述被測變頻調速器的輸入電壓/電流、輸出電壓/電流和直流電壓，以及所述拖動電機的轉速和負載電機的轉矩；依據采集到的數據計算被測變頻調速器的電能質量發射特性指標和電能質量耐受特性指標。第二方面，本專利技術中一種變頻調速器電能質量特性測試系統的測試方法的技術方案是：所述系統包括電能質量擾動源、被測變頻調速器、負載電機變頻調速器、拖動電機、負載電機和數字采集裝置；所述電能質量擾動源與被測變頻調速器的輸入端連接，所述拖動電機與被測變頻調速器的輸出端連接，所述負載電機，其輸入端與所述負載電機變頻調速器和外部電源順次連接，輸出端拖動電機連接；所述測試方法包括：確定測試項目，每個所述測試項目包括多個變頻調速器狀態及電源電壓狀態；控制所述電能質量擾動源輸出與所述電源電壓狀態對應的測試電壓；控制所述被測變頻調速器分別在所述的多個變頻調速器狀態下驅動所述拖動電機帶動負載電機轉動；通過所述數字采集裝置采集并計算所述被測變頻調速器在每個測試項目下的電能質量發射特性指標和電能質量耐受特性指標。第三方面，本專利技術中一種變頻調速器電能質量特性測試柜的技術方案是：所述測試柜包括設置在柜體內部的負載電機變頻調速器、被測變頻調速器、電流互感器、轉矩轉速測量顯示表和測量端子排；所述負載電機變頻調速器，用于接收外部電源輸出的電壓，并驅動負載電機轉動；所述被測變頻調速器，用于接收電能質量擾動源輸出的測試電壓，并驅動拖動電機帶動所述負載電機轉動；所述電流互感器，用于采集所述被測變頻調速器的輸入電流和輸出電流；所述轉矩轉速測量顯示表，用于接收并顯示所述拖動電機的轉速和負載電機的轉矩；所述測量端子排，用于布置所述測試柜的測試端子；所述測試端子與數字采集裝置連接，數字采集裝置依據采集到的數據計算被測變頻調速器的電能質量發射特性指標和電能質量耐受特性指標；所述測試端子包括所述被測變頻調速器的輸入電壓測試端子、輸入電流測試端子、輸出電壓測試端子、輸出電流測試端子和直流電壓測試端子，以及所述拖動電機和負載電機的轉速轉矩測試端子。與最接近的現有技術相比，本專利技術的有益效果是：1、本專利技術提供的一種變頻調速器電能質量特性測試系統，通過控制電能質量擾動源輸出含各種類型電能質量擾動的測試電壓，可以測試被測變頻調速器的電能質量耐受特性，控制電能質量擾動源輸出標準電壓源，可以測試被測變頻調速器在各種運行工況下的各類電能質量發射特性；2、本專利技術提供的一種變頻調速器電能質量特性測試系統的測試方法，通過配置測試項目，可以滿足不同用戶對變頻調速器的測試需求，如可以開展變頻調速器的標準符合性測試，也可以定制化的開展變頻調速器產品性能測試；3、本專利技術提供的一種變頻調速器電能質量特性測試系統的測試柜，通過將負載電機變頻調速器、被測變頻調速器、電流互感器、轉矩轉速測量顯示表、測量端子排和開關排安裝在一個柜體內，可以節省各電氣設備的占地面積，提高測試柜的可控性和操作靈活性。附圖說明圖1：本專利技術實施例中一種變頻調速器的電能質量特性測試系統拓撲示意圖；圖2：本專利技術實施例中一種變頻調速器的電能質量特性測試柜示意圖；圖3：本專利技術實施例中電機臺架示意圖；圖4：本專利技術實施例中被測變頻調速器的三相輸入電壓波形和有效值曲線示意圖；圖5：本專利技術實施例中拖動電機轉速和負載電機轉矩的波形示意圖；圖6：本專利技術實施例中被測變頻調速器的直流電壓波形示意圖；圖7：本專利技術實施例中電能質量耐受曲線示意圖；其中，1：外部電源；2：電能質量擾動源；3：負載電機變頻調速器；4：被測變頻調速器；5：拖動電機；6：負載電機；7：聯軸器；8：切換開關；9：電流互感器；10：變頻器直流電壓端子；11：轉矩轉速傳感器；12：數字采集裝置的數據采集部分；13：數字采集裝置的數據處理和分析部分；14：背板；15：轉矩轉速測量顯示表；16：線槽；17：測量端子排；18：電氣板；19：開關排；20：直流供電電源；21：柜體；22：電壓接線端子的插孔；23：電壓接線端子的插針；24：電機臺架；25：線槽；26：拖動電機的風扇；27：負載電機的風扇；28：上位機。具體實施方式為使本專利技術實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地說明，顯然，所描述的實施例是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。下面分別結合附圖，對本專利技術實施例提供的一種變頻調速器的電能質量特性測試系統進行說明。圖1為本專利技術實施例中一種變頻調速器的電能質量特性測試系統拓撲示意圖，如圖所示，本實施例中變頻調速器的電能質量特性測試系統可以包括下述結構：電能質量擾動源2，其與被測變頻調速器4的輸入端連接，用于向被測變頻調速器4輸出測試電壓。本實施例中電能質量擾動源2可以采用各種類型的可編程電源，可編程電源的編程操作系統可以安裝在上位機28上，通過編程設計實現電能質量擾動源2輸出各種滿足實際工況所需的測試電壓。拖動電機5，其輸入端與被測變頻調速器4的輸出端連接，輸出端與負載連接，用于驅動負載轉動。負載電機6，其輸入端與負載電機變頻調速器3和外部電源1順次連接，輸出端通過聯軸器7與拖動電機5連接，用于模擬負載。本實施例中控制負載電機6以與拖動電機5方向相反的方向轉動，并通過調節轉矩大小實現模擬不同類型的負載。數字采集裝置，用于采集被本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種變頻調速器的電能質量特性測試系統，其特征在于，所述系統包括：電能質量擾動源，與被測變頻調速器的輸入端連接，用于輸出測試電壓；拖動電機，與被測變頻調速器的輸出端連接，用于驅動負載轉動；負載電機，其輸入端與負載電機變頻調速器和外部電源順次連接，輸出端通過聯軸器與所述拖動電機連接，用于模擬所述負載；數字采集裝置，用于采集所述被測變頻調速器的輸入電壓/電流、輸出電壓/電流和直流電壓，以及所述拖動電機的轉速和負載電機的轉矩；依據采集到的數據計算被測變頻調速器的電能質量發射特性指標和電能質量耐受特性指標。

【技術特征摘要】
1.一種變頻調速器的電能質量特性測試系統，其特征在于，所述系統包括：電能質量擾動源，與被測變頻調速器的輸入端連接，用于輸出測試電壓；拖動電機，與被測變頻調速器的輸出端連接，用于驅動負載轉動；負載電機，其輸入端與負載電機變頻調速器和外部電源順次連接，輸出端通過聯軸器與所述拖動電機連接，用于模擬所述負載；數字采集裝置，用于采集所述被測變頻調速器的輸入電壓/電流、輸出電壓/電流和直流電壓，以及所述拖動電機的轉速和負載電機的轉矩；依據采集到的數據計算被測變頻調速器的電能質量發射特性指標和電能質量耐受特性指標。2.如權利要求1所述的一種變頻調速器的電能質量特性測試系統，其特征在于，所述系統還包括電流互感器和轉矩轉速傳感器；所述電流互感器，分別設置在所述被測變頻調速器的輸入端和輸出端，用于采集被測變頻調速器的三相輸入電流和三相輸出電流；所述轉矩轉速傳感器，設置在所述拖動電機的聯軸器與負載電機的聯軸器之間，用于采集拖動電機的轉速和負載電機的轉矩。3.如權利要求2所述的一種變頻調速器的電能質量特性測試系統，其特征在于，所述數字采集裝置包括多個采樣通道；所述的多個采樣通道分別與所述被測變頻調速器的輸入端、輸出端和直流端子連接，用于采集被測變頻調速器的三相輸入電壓、三相輸出電壓和直流電壓；以及分別與所述電流互感器和轉矩轉速傳感器連接，用于接收所述三相輸入電流、三相輸出電流、轉速和轉矩。4.如權利要求1所述的一種變頻調速器的電能質量特性測試系統，其特征在于，所述被測變頻調速器的數量為多個；所述的多個被測變頻調速器的輸入端均與所述電能質量擾動源連接，輸出端分別通過一個切換開關與所述拖動電機連接。5.一種變頻調速器的電能質量特性測試系統的測試方法，其特征在于，所述系統包括電能質量擾動源、被測變頻調速器、負載電機變頻調速器、拖動電機、負載電機和數字采集裝置；所述電能質量擾動源與被測變頻調速器的輸入端連接，所述拖動電機與被測變頻調速器的輸出端連接，所述負載電機，其輸入端與所述負載電機變頻調速器和外部電源順次連接，輸出端拖動電機連接；所述測試方法包括：確定測試項目，所述測試項目包括電能質量發射特性測試項目和電能質量耐受特性測試項目；每個所述測試項目包括多個變頻調速器狀態及電源電壓狀態；控制所述電能質量擾動源輸出與所述電源電壓狀態對應的測試電壓；控制所述被測變頻調速器分別在所述的多個變頻調速器狀態下驅動所述拖動電機帶動負載電機轉動；通過所述數字采集裝置采集并計算所述被測變頻調速器在每個測試項目下的電能質量發射特性指標和電能質量耐受特性指標。6.如權利要求5所述的一種變頻調速器的電能質量特性測試系統的測試方法，其特征在于，所述變頻調速器狀態包括被測變頻調速器的拓撲結構類型、保護策略類型、控制策略類型和負載類型；所述拓撲結構類型包括二極管整流拓撲結構和IGBT整流拓撲結構；所述保護策略類型包括直流側低電壓保護和變頻器過電流保護；所述控制策略類型包括開環控制策略和閉環控制策略；所述開環控制策略和閉環控制策略均包括V/F控制策略和矢量控制策略；所述負載類型包括恒轉矩負載：通過負載電機變頻調速器控制負載電機的轉矩保持恒定實現所述恒轉矩負載。7.如權利要求5所述的一種變頻調速器的電能質量特性測試系統的測試方法，其特征在于，所述控制電能質量擾動源輸出與電源電壓狀態對應的測試電壓包括：當所述測試項目為電能質量發射特性測試項目時，控制電能質量擾動源輸出標準電壓；當所述測試項目為電能質量耐受特性測試項目時，控制電能質量擾動源輸出與電能質量擾動源測試用例對應的測試電壓；所述電能質量擾動源測試用例包括標準符合性測試用例和產品性能測試用例。8.如權利要求7所述的一種變頻調速器的電能質量特性測試系統的測試方法，其特征在于，所述標準符合性測試用例為包含符合標準IEC61000-4-11、標準IEC61000-4-13、標準IEC61000-4-14、標準IEC61000-4-27或標準IEC61000-4-28的擾動量的測試電壓。9...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉穎英，雷林緒，周勝軍，王同勛，
申請(專利權)人：全球能源互聯網研究院，國家電網公司，
類型：發明
國別省市：北京;11