匯川技術HD92四象限高壓變頻器在變頻器測試平臺的應用

      本文著重介紹匯川技術HD92高壓變頻器在某設備廠家中高壓變頻器測試平臺系統(tǒng)上的應用，采用匯川HD92四象限高壓變頻器驅動交流異步電動機作為模擬負載，測試臺可實現(xiàn)由0~50Hz下進行模擬加載來完成對被測試變頻器的性能測試，可滿足1.6MW以下、電壓為3.3、6、10kV的變頻器測試需求。

一、項目概況：

      此測試平臺系統(tǒng)是針對中高電壓等級的變頻器進行智能化帶載性能測試的試驗場所。其所能測試的變頻器電壓等級為3.3kV、6kV與10kV，功率設計不低于2MVA。由調壓器、變壓器、高壓變頻器、高壓開關柜、數(shù)據(jù)采集與PLC控制部分、一體式負載電機、加載電機、上位機與操作臺等設備組成。測試平臺能夠滿足變頻器的負載試驗、效率試驗、溫升試驗、長期考核及老化試驗、斷相試驗、短路試驗、主電路漏電閉鎖試驗以及接地故障保護試驗。

負載電機銘牌信息如下：

驅動電機銘牌信息如下：

      根據(jù)客戶實際需求分析，匯川公司提供的相對應的變頻器型號為：HD92-J100/2250-RN，完全能夠滿足客戶對于測試平臺的技術要求。

二、系統(tǒng)方案介紹

     測試平臺系統(tǒng)采用10kV高壓電網(wǎng)供電，如圖（1）所示，10kV高壓電源分為兩路，一路直接給四象限變頻器供電，另一路直接接到調壓變壓器，變壓器可輸出3.3、6、10kV三個等級電壓，給被測試變頻器供電。被測試變頻器輸出經(jīng)過開關柜接到電機M1（電機M1為3.3、6、10kV三電壓等級電機），拖動電機M1與加載電機M2之間經(jīng)過聯(lián)軸器聯(lián)接。

圖（1）：測試平臺方案示意圖

圖（2）：對拖試驗機組

      當被測變頻器拖動M1電動機旋轉時，M2電動機的轉子也同時旋轉，此時啟動匯川HD92四象限變頻器時，則會在M2電動機定子側的三相繞組中通入勵磁電流，產(chǎn)生磁場。M2電動機轉子導體切割磁場產(chǎn)生感應電流，M2電動機處于發(fā)電狀態(tài)，發(fā)電產(chǎn)生的電能通過HD92四象限變頻器直接回饋到10kV電網(wǎng)。

圖（3）：測試平臺系統(tǒng)方案設計圖

圖（4）：測試平臺操作臺

測試平臺常用的測試項目主要有以下幾點：

1、變頻器負載試驗

負載試驗的目的在于檢驗變頻器能否在額定條件下可靠的工作。在測試平臺上可以進行的負載特性試驗有：

（1）與電機速度成正比例的負載特性試驗;

　　（2）與電機速度平方成比例的負載特性試驗;

　?。?）階梯仿真負載特性試驗，

　?。?）用戶自定義負載特性試驗。

2、變頻器實載長期考核及老化試驗

　　根據(jù)不同現(xiàn)場工況要求，設計好負載特性以后，讓被試變頻器按用戶規(guī)定時間長期運行，以考核被試變頻器的長期可靠性。

3、變頻器溫升與功率器件溫升試驗

　　在實載狀態(tài)下，測量被試變頻器功率器件的溫度變化情況，為用戶提供變頻器設計研發(fā)的必要技術數(shù)據(jù)。

4、變頻器用變壓器溫升試驗

在實載狀態(tài)下，測量被試變頻器變壓器的溫度變化情況，為用戶提供變頻器變壓器設計的必要技術數(shù)據(jù)。

5、變頻器斷相試驗

遠程自動操作或手動操作，實現(xiàn)被試變頻器輸入、輸出任意一相斷線（上電、起動與實載狀態(tài)下），測試被試變頻器的保護功能。

6、變頻器短路試驗

遠程自動操作或手動操作，實現(xiàn)被試變頻器輸出側任意兩相或三相短路時，測試被試變頻器起動過程中的保護功能。

7、主電路漏電閉鎖試驗

遠程自動操作或手動操作漏電測試電路，測試被試變頻器主電路對地絕緣電阻值降低到動作值以下時，能夠實現(xiàn)主電路漏電閉鎖，當絕緣電阻值大于動作值的1.5倍時，應解除主電路閉鎖。

8、接地故障保護試驗

遠程自動操作或手動操作被試變頻器接地線路，測試被試變頻器接地線出現(xiàn)故障時的保護功能。

三、高壓變頻器技術方案

   本方案中，用于能量回饋的四象限變頻器選用匯川技術HD92四象限高壓變頻器，HD92

四象限高壓變頻器采用獨有三電平功率單元混聯(lián)型結構，屬于電壓源型、高-高式高壓變頻器，由變壓器柜、功率單元柜和控制柜三部分組成。變頻器直接6/10kV輸入，直接6/10kV輸出，不需要任何形式的升壓設備，可直接驅動普通高壓電機，無需降容使用。下圖為10kV四象限的整機拓撲原理圖：

圖（5）：10kV整機拓撲原理圖

圖（6）：高壓變頻器現(xiàn)場圖片

      整機由三電平功率單元混聯(lián)組成，每相只有5個功率單元組成，每個功率單元三相1000V的輸入。功率單元內部分為有源前端、直流濾波和逆變兩部分。有源前端和逆變部分均采用三電平二極管嵌位式結構，功率單元拓撲結構如下圖：

圖（7）：功率單元拓撲結構

 四、匯川HD92四象限高壓變頻器技術優(yōu)勢

1、矢量控制：匯川HD92四象限高壓變頻器采用業(yè)界領先的磁鏈閉環(huán)矢量控制技術，轉矩電流和勵磁電流解耦控制，能夠滿足的電機運行中突加載測試需求。傳統(tǒng)的V/F控制方式通過調節(jié)輸出電壓來控制電機，不直接控制電機轉矩，對于電機運行中突加載的測試需求，往往反應不夠及時甚至完全不能滿足，達不到測試效果。

2、轉矩控制：匯川HD92具有轉速控制和轉矩控制兩種控制模式，可根據(jù)實際應用選擇其中一種。在測試平臺作回饋用時，可采用轉矩控制模式，通過指令穩(wěn)定輸出指定轉矩，轉矩精度?2%，為客戶提供一個穩(wěn)定的負載。

3、低頻力矩特性好：匯川HD92四象限高壓變頻器在0Hz既能夠輸出150%額定轉矩，滿足測試變頻器重載啟動測試。

4、合閘沖擊電流?。翰捎脴I(yè)內最佳的預充電路設計，合閘瞬間沖擊電流不超過兩倍的額定電流，確保在電網(wǎng)容量較小的場合，也能夠順利合閘；

5、回饋電網(wǎng)諧波小：匯川HD92四象限高壓變頻器采用AFE全控整流方式，每個功率單元輸入側均配有獨立的PFC回饋電抗器，確?；仞伒诫娋W(wǎng)的諧波不超過4%，完全滿足GBT14549-93標準。

6、體積?。簠R川HD92四象限高壓變頻器采用三電平功率單元設計，大大減少了功率單元個數(shù)，是的體積進一步縮小，相比于同類廠家，體積減少近四分之一，大大節(jié)約了客戶空間投資成本；

五、結束語

        匯川技術的HD92四象限高壓變頻器，采用磁鏈閉環(huán)矢量控制、AFE回饋等國際領先技術，具有轉速控制和轉矩控制兩種模式，為試驗平臺供了更優(yōu)的選擇?，F(xiàn)場應用實踐證明，HD92四象限高壓變頻器完全滿足試驗平臺對于變頻器測試的的應用要求！

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