專利名稱：一種大功率整流器功率考核試驗(yàn)系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變流器測(cè)試系統(tǒng)及其方法，尤其是涉及一種應(yīng)用于大功率整流器的出廠功率考核試驗(yàn)的系統(tǒng)及其方法。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)變流技術(shù)的飛速發(fā)展，大功率整流技術(shù)在高壓直流輸電、工業(yè)變頻器 (整流環(huán)節(jié))、直流電機(jī)控制等領(lǐng)域的應(yīng)用普及率已經(jīng)越來(lái)越廣；其功率也越來(lái)越大，目前行業(yè)中兆瓦級(jí)的整流器已經(jīng)很常見(jiàn)。大功率整流器的工作原理是利用硅元件(包括晶閘管、二極管、GTO、IGBT等電力電子器件)對(duì)電的單向通過(guò)特性將單相或三相正弦交流(AC) 電流通過(guò)整流硅元件變成平穩(wěn)的單方向直流(DC)電流輸出。交流電本身的方向是隨時(shí)間周期性變化的，硅元件的單向?qū)щ娦允蛊潆娏髦荒苎貑我环较蛲ㄟ^(guò)，從而使電流的方向統(tǒng)一，將反方向的電流濾過(guò)，從而達(dá)到整流的效果。整流器從控制方式來(lái)區(qū)分，大致可分為3種類型 全控整流器(主要采用可控的晶閘管、GTO、IGBT等作為核心變流器件)； 半控整流器(主要采用可控的晶閘管和不可控的二極管組合作為核心變流器件)； 不可控整流器(主要采用不可控的二極管等作為核心變流器件)。如果從整流器的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來(lái)區(qū)分，大致可分為以下7種主要類型 單相(三相)半波整流器； 單相(三相)全波整流器； 單相(三相)橋式整流器； 三相全控橋式同相逆并聯(lián)整流器； 雙反星形帶平衡電抗器可控整流器； 雙反星形帶平衡電抗器全電路同相逆并聯(lián)可控整流器(Δ/Υ丄Y+Y丄Y)； 多相整流器(多相整流可以大幅降低高次諧波電流，減少對(duì)電網(wǎng)的污染)。整流器出廠電流功率考核主要是對(duì)整流器的主電路通一定時(shí)間的大電流，用以驗(yàn)證整流器在通以大電流工作情況下電流輸出是否穩(wěn)定以及溫升情況是否穩(wěn)定。為了確保產(chǎn)品出廠后質(zhì)量和性能的穩(wěn)定，制造商一般都需要對(duì)整流器進(jìn)行一定時(shí)間的電流功率考核測(cè)試。而目前，雖然市場(chǎng)上針對(duì)整流器出廠電流功率考核測(cè)試系統(tǒng)的搭建方式和考核方法不盡相同，但是基本的系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)大多相同。如圖1和圖2所示是現(xiàn)有技術(shù)中典型的二電平大功率整流器和三電平大功率整流器這兩種基本整流器出廠功率考核系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。 圖中，二電平大功率整流器的功率考核試驗(yàn)系統(tǒng)包括電網(wǎng)電源1、調(diào)壓器2、二繞組變壓器 3、二電平大功率整流器和直流負(fù)載。三電平大功率整流器的功率考核試驗(yàn)系統(tǒng)包括電網(wǎng)電源1、調(diào)壓器2、三繞組變壓器4、三電平大功率整流器和兩組直流負(fù)載。目前行業(yè)中通用的大功率整流器出廠功率考核試驗(yàn)系統(tǒng)及試驗(yàn)方法存在的主要問(wèn)題是考核功率大。例如1臺(tái)輸入電壓為3AC690V，容量S為IMVA的整流器的電流功率考核試驗(yàn)耗能計(jì)算。整流輸出DC 電壓UDC = 1. 35U ^ 1. 35X690 = 932V額定輸出DC 電流:IDC = S/UDC = 1000000 + 932 = 1073A考核電流按1. 2倍額定電流計(jì)算I = 1. 2Idc = 1. 2X 1073 ^ 1288A以負(fù)載阻抗為0. 05 Ω作為參考電流功率考核負(fù)載，其考核功率為P = I2R = 1288 X 1288 X 0. 05 ^ 83KW因此，從上述可知，現(xiàn)有技術(shù)的各種大功率整流器功率考核試驗(yàn)系統(tǒng)和方法主要存在著以下缺點(diǎn)(1)純電阻負(fù)載考核方式其發(fā)熱量和電能的浪費(fèi)都很大；同時(shí)考核過(guò)程中產(chǎn)生的熱量還需要及時(shí)的散發(fā)出去，散熱系統(tǒng)的建設(shè)也間接的增大了試驗(yàn)考核系統(tǒng)搭建的成本。(2)電源系統(tǒng)的搭建成本高大功率的考核，勢(shì)必需要大功率電源進(jìn)行供電，大功率電源系統(tǒng)的搭建成本很高(比如一套普通的1. 5MVA電源系統(tǒng)，其搭建成本大概需要80 萬(wàn)左右)。(3)如果采用不可控(或滿開(kāi)放)整流方式進(jìn)行電流功率考核，由于輸入電壓低， 所以負(fù)載端的大電流輸出，勢(shì)必也需要試驗(yàn)電源系統(tǒng)的大電流輸入，這樣也就無(wú)形中對(duì)試驗(yàn)電源系統(tǒng)的配置容量提出了更高的要求，也就再次導(dǎo)致了設(shè)備成本投入的增加。(4)對(duì)拖回饋考核方式搭建成本昂貴，占地面積大、檢修和保養(yǎng)復(fù)雜、成本高，如果沒(méi)有絕對(duì)的利潤(rùn)空間作為支撐，基本上都不會(huì)采用。(5)存在安全隱患大功率電源系統(tǒng)必然要涉及到高電壓和大電流，其各種安全防護(hù)措施也就必須相應(yīng)的到位。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種大功率整流器功率考核試驗(yàn)系統(tǒng)及其方法，該系統(tǒng)及其方法能夠克服現(xiàn)有技術(shù)試驗(yàn)系統(tǒng)及其方法成本昂貴、檢修保養(yǎng)復(fù)雜、存在安全隱患等技術(shù)問(wèn)題，很好地滿足了大功率整流器的工作特性和考核要求，保證了測(cè)試質(zhì)量、提升了測(cè)試效率、節(jié)約了設(shè)備投入成本、降低了測(cè)試安全隱患，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排。本發(fā)明具體提供了一種大功率整流器功率考核試驗(yàn)系統(tǒng)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案，一種大功率整流器功率考核試驗(yàn)系統(tǒng)，包括電網(wǎng)電源、調(diào)壓器、高壓小電流測(cè)試裝置、低壓大電流測(cè)試裝置，所述的高壓小電流測(cè)試裝置包括第一變壓器、整流器、阻抗負(fù)載，所述的低壓大電流測(cè)試裝置包括第二變壓器、整流器、分流器，電網(wǎng)電源與調(diào)壓器相連，調(diào)壓器的輸出端可選擇地與第一變壓器或第二變壓器相連，整流器的交流輸入端可選擇地與第一變壓器或第二變壓器的輸出端相連，整流器的直流輸出端可選擇地與阻抗負(fù)載或分流器相連。作為本發(fā)明一種大功率整流器功率考核試驗(yàn)系統(tǒng)技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，阻抗負(fù)載為高阻抗小電流負(fù)載，分流器為微阻抗大電流負(fù)載。第一變壓器也進(jìn)一步為高壓小電流變壓器，第二變壓器進(jìn)一步為低壓大電流變壓器。整流器進(jìn)一步為二電平整流器或三電平整流器或三電平以上的多電平整流器。本發(fā)明還另外提供了一種大功率整流器功率考核試驗(yàn)方法的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案，一種利用上述大功率整流器功率考核試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行大功率整流器功率考核試驗(yàn)的方法，包括以下步驟高壓小電流測(cè)試步驟連接整流器的主電路和控制線路，并在整流器直流輸出端連接阻抗負(fù)載，通過(guò)控制調(diào)壓器的輸出電壓大小來(lái)調(diào)節(jié)第一變壓器的輸出電壓給整流器供電，試驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)使整流器的電力電子變流器件處于盡可能的滿開(kāi)放導(dǎo)通狀態(tài)，同時(shí)確保阻抗負(fù)載通過(guò)穩(wěn)定的直流電流(推薦過(guò)電流在IOA左右)，并使整流器維持一定時(shí)間的穩(wěn)定工作狀態(tài)；低壓大電流測(cè)試步驟連接整流器的主電路和控制線路，并在整流器直流輸出端連接分流器，通過(guò)控制調(diào)壓器輸出電壓的大小來(lái)調(diào)節(jié)第二變壓器輸出電壓的大小來(lái)給整流器供電，試驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)使整流器的電力電子變流器件處于盡可能的滿開(kāi)放導(dǎo)通狀態(tài)，通過(guò)控制調(diào)壓器輸出的電壓來(lái)調(diào)節(jié)第二變壓器的輸出電壓，同時(shí)隨著第二變壓器輸出電壓的增大，整流器的負(fù)載分流器的過(guò)電流也隨之增大，一直調(diào)節(jié)到試驗(yàn)考核電流值大小為止，負(fù)載大電流導(dǎo)通穩(wěn)定后，使整流器維持一定時(shí)間的穩(wěn)定工作狀態(tài)。作為本發(fā)明一種大功率整流器功率考核試驗(yàn)方法技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，在進(jìn)行高壓小電流測(cè)試步驟的過(guò)程中，監(jiān)測(cè)整流器的輸入電壓和輸出電流參數(shù)的穩(wěn)定性和各部件及部件連接口的溫升穩(wěn)定情況作為整流器達(dá)到出廠高壓小電流功率考核要求的判據(jù)；在進(jìn)行低壓大電流測(cè)試步驟的過(guò)程中，監(jiān)測(cè)整流器的輸入電壓和輸出電流參數(shù)的穩(wěn)定性和各部件及部件連接口的溫升穩(wěn)定情況作為整流器達(dá)到出廠低壓大電流功率考核要求的判據(jù)。作為本發(fā)明一種大功率整流器功率考核試驗(yàn)方法技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，在進(jìn)行低壓大電流測(cè)試步驟的過(guò)程中，整流器的電力電子變流器件應(yīng)盡量處于滿開(kāi)放導(dǎo)通狀態(tài)。作為本發(fā)明一種大功率整流器功率考核試驗(yàn)方法技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，在高壓小電流測(cè)試步驟中，推薦使整流器維持10 20分鐘的穩(wěn)定工作狀態(tài)；在低壓大電流測(cè)試步驟中，推薦使整流器維持20 40分鐘的穩(wěn)定工作狀態(tài)。作為一種更優(yōu)的實(shí)施方式，在高壓小電流測(cè)試步驟中，使整流器維持15分鐘的穩(wěn)定工作狀態(tài)；在低壓大電流測(cè)試步驟中，使整流器維持30分鐘的穩(wěn)定工作狀態(tài)。當(dāng)然，也可以根據(jù)整流器的實(shí)際性能要求適當(dāng)?shù)靥岣哌@些測(cè)試過(guò)程中的考核等級(jí)。作為本發(fā)明一種大功率整流器功率考核試驗(yàn)方法技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，在高壓小電流測(cè)試步驟中，調(diào)節(jié)第一變壓器的輸出電壓達(dá)到整流器額定電壓的1. 1倍給整流器供電；在低壓大電流測(cè)試步驟中，調(diào)節(jié)試驗(yàn)考核電流值達(dá)到整流器額定電流的1. 2倍。通過(guò)實(shí)施上述本發(fā)明一種大功率整流器功率考核試驗(yàn)系統(tǒng)及其方法的技術(shù)方案， 可以達(dá)到如下技術(shù)效果(1)功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、設(shè)備投入成本低、可靠性高，實(shí)際應(yīng)用穩(wěn)定性高；(2)節(jié)能減排，降低試驗(yàn)操作安全隱患，減少生產(chǎn)成本的投入；(3)試驗(yàn)系統(tǒng)考核覆蓋率高，確保了本套大功率整流器的出廠功率考核試驗(yàn)系統(tǒng)及試驗(yàn)方法可以經(jīng)受試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用的各項(xiàng)考核；(4)滿足了大功率整流器的工作特性和考核要求，保證了測(cè)試質(zhì)量、提升了測(cè)試效率，簡(jiǎn)化了試驗(yàn)員的操作入門門檻；


為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是現(xiàn)有技術(shù)二電平整流器功率考核試驗(yàn)系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)三電平整流器功率考核試驗(yàn)系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；圖3是本發(fā)明一種大功率整流器功率考核試驗(yàn)系統(tǒng)及其方法二電平整流器功率考核試驗(yàn)系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；圖4是本發(fā)明一種大功率整流器功率考核試驗(yàn)系統(tǒng)及其方法三電平整流器功率考核試驗(yàn)系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；其中1-電網(wǎng)電源，2-調(diào)壓器，3-二繞組變壓器，4-三繞組變壓器，DUT-整流器， RD-直流負(fù)載，TMl、TM4-調(diào)壓器，TM2、TM5-第一變壓器，TM3、TM6-第二變壓器，RD1、RD3、 RD4-阻抗負(fù)載，RD2、RD5、RD6-分流器。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。如附圖3和附圖4所示，給出了本發(fā)明一種大功率整流器功率考核試驗(yàn)系統(tǒng)及其方法應(yīng)用于二電平和三電平整流器功率考核試驗(yàn)的具體實(shí)施例，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖3和圖4所示的一種大功率整流器功率考核試驗(yàn)系統(tǒng)的具體實(shí)施方式
，包括 電網(wǎng)電源、調(diào)壓器、高壓小電流測(cè)試裝置、低壓大電流測(cè)試裝置，所述的高壓小電流測(cè)試裝置包括第一變壓器、整流器、阻抗負(fù)載，所述的低壓大電流測(cè)試裝置包括第二變壓器、整流器、分流器，電網(wǎng)電源與調(diào)壓器相連，調(diào)壓器的輸出端可選擇地與第一變壓器或第二變壓器相連，整流器的交流輸入端可選擇地與第一變壓器或第二變壓器的輸出端相連，整流器的直流輸出端可選擇地與阻抗負(fù)載或分流器相連。阻抗負(fù)載進(jìn)一步為高阻抗小電流負(fù)載，分流器進(jìn)一步為微阻抗大電流負(fù)載。第一變壓器進(jìn)一步為高壓小電流變壓器，第二變壓器進(jìn)一步為低壓大電流變壓器。整流器進(jìn)一步為二電平整流器或三電平整流器或三電平以上的多電平整流器。本發(fā)明具體實(shí)施方式
所描述的大功率整流器出廠功率考核試驗(yàn)系統(tǒng)根據(jù)大功率整流器的工作特性和出廠功率考核要求，將出廠功率考核試驗(yàn)方法分為低壓大電流測(cè)試步驟和高壓小電流測(cè)試步驟兩個(gè)部分。下面通過(guò)典型的二電平大功率整流器和三電平大功率整流器這兩種基本整流器出廠功率考核系統(tǒng)功能拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖進(jìn)行描述，其系統(tǒng)功能拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖3和圖4所示。高壓小電流測(cè)試步驟的目的在于給大功率整流器輸入額定電壓，并在直流端連接可以維持輸出直流電壓穩(wěn)定的小功率阻抗負(fù)載，以考核整流器電力電子變流器件、容性器件、感抗器件、阻抗器件等的耐受電壓能力，以及產(chǎn)品內(nèi)部各器件間的電氣絕緣性能等。如圖3所示，將被試品二電平大功率整流器(大功率的整流器DUT)的相關(guān)主電路和控制線路連接好，連接合適的高阻抗小電流負(fù)載。通過(guò)控制調(diào)壓器TMl的輸出電壓大小來(lái)調(diào)節(jié)高壓小電流的第一變壓器TM2輸出電壓達(dá)到被試大功率的整流器DUT的額定電壓 (推薦為額定電壓值的1. 1倍)給整流器DUT供電，試驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)使整流器的電力電子變流器件處于盡可能的滿開(kāi)放導(dǎo)通狀態(tài)。還要進(jìn)一步確保高阻抗小電流的阻抗負(fù)載RDl通過(guò)穩(wěn)定的直流電流(推薦負(fù)載過(guò)電流控制在IOA左右，具體以被試品輸出直流電流值穩(wěn)定為參考值)，并使被試大功率的整流器DUT維持該穩(wěn)定工作狀態(tài)一段時(shí)間(一般情況為10 20 分鐘，推薦值為15分鐘左右，當(dāng)然，也根據(jù)整流器的實(shí)際性能要求適當(dāng)?shù)靥岣呖己说燃?jí))。 同時(shí)，考核試驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)注意監(jiān)測(cè)整流器DUT的輸入電壓和輸出電流參數(shù)穩(wěn)定且無(wú)明顯波動(dòng)，各部件溫升情況穩(wěn)定等作為被試大功率整流器達(dá)到出廠高壓小電流功率考核要求的判據(jù)。如圖4所示，將被試品三電平大功率整流器的相關(guān)主電路和控制線路連接好，連接合適的高阻抗小電流負(fù)載。通過(guò)控制調(diào)壓器TM4的輸出電壓大小來(lái)調(diào)節(jié)高壓小電流的第一變壓器TM5輸出電壓達(dá)到被試大功率的整流器DUT的額定電壓(推薦為額定電壓值的 1. 1倍)給整流器DUT供電，試驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)使整流器的電力電子變流器件處于盡可能的滿開(kāi)放導(dǎo)通狀態(tài)。還要進(jìn)一步確保高阻抗小電流的阻抗負(fù)載RD3或RD4通過(guò)穩(wěn)定的直流電流 (推薦負(fù)載過(guò)電流控制在IOA左右，具體以被試品輸出直流電流值穩(wěn)定為參考值)，并使被試大功率的整流器DUT維持該穩(wěn)定工作狀態(tài)一段時(shí)間(一般情況為10 20分鐘，推薦值為15分鐘左右，當(dāng)然，也根據(jù)整流器的實(shí)際性能要求適當(dāng)?shù)靥岣呖己说燃?jí))。同時(shí)，考核試驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)注意監(jiān)測(cè)整流器DUT的輸入電壓和輸出電流參數(shù)穩(wěn)定且無(wú)明顯波動(dòng)，各部件溫升情況穩(wěn)定等作為被試大功率整流器達(dá)到出廠高壓小電流功率考核要求的判據(jù)。低壓大電流測(cè)試步驟的目的在于以分流器作為整流器的直流端負(fù)載，給大功率整流器輸入一個(gè)較小的輸入電壓，并使電力電子變流器件處于盡可能的滿開(kāi)放導(dǎo)通狀態(tài)， 以確保直流負(fù)載端可以大電流通過(guò)；以考核整流器電力電子變流器件、感抗器件、部件連接口等的電流特性，以及考核過(guò)程中溫升情況的穩(wěn)定性等。如圖3所示，將被試品二電平大功率整流器的相關(guān)主電路和控制線路接好，連接合適的分流器(微阻抗大電流負(fù)載)作為考核負(fù)載。通過(guò)控制調(diào)壓器TMl輸出電壓的大小來(lái)調(diào)節(jié)低壓大電流的第二變壓器TM3輸出電壓的大小來(lái)給被試大功率的整流器DUT供電； 同時(shí)，試驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)使整流器DUT的電力電子變流器件處于盡可能的滿開(kāi)放導(dǎo)通狀態(tài)。通過(guò)控制調(diào)壓器TMl輸出的電壓來(lái)調(diào)節(jié)第二變壓器TM3的輸出電壓，同時(shí)隨著第二變壓器TM3 輸出電壓的增大，被試的整流器DUT的負(fù)載分流器RD2的過(guò)電流也隨之增大，一直調(diào)節(jié)到試驗(yàn)考核的電流值大小為止(一般控制在額定電流大小的1. 2倍；當(dāng)然，只要被試整流器性能允許，也可以將電流做的更大一些，本發(fā)明具體實(shí)施方式
中的最大考核電流可以做到 8000A)。當(dāng)分流器負(fù)載大電流導(dǎo)通穩(wěn)定后，使被試大功率的整流器DUT維持該穩(wěn)定工作狀態(tài)一段時(shí)間(一般情況為20 40分鐘，推薦值為30分鐘左右，當(dāng)然，也根據(jù)整流器的實(shí)際性能要求適當(dāng)?shù)靥岣呖己说燃?jí))。同時(shí)，考核過(guò)程中應(yīng)注意監(jiān)測(cè)整流器DUT的輸入電壓、輸出電流參數(shù)穩(wěn)定無(wú)明顯波動(dòng)，各部件及部件連接口溫升情況穩(wěn)定等作為被試大功率整流器達(dá)到出廠低壓大電流功率考核要求的判據(jù)。在低壓大電流測(cè)試步驟中選用分流器作為整流器的低壓大電流負(fù)載，雖然分流器也是一種阻抗器件，但是它的電壓和電流特性不同于常規(guī)的大功率電阻，分流器的穩(wěn)流性能更好，壓降更低(常規(guī)大功率電阻在電壓很低的情況下很難穩(wěn)住電流)。如圖4所示，將被試品三電平大功率整流器的相關(guān)主電路和控制線路接好，連接合適的分流器(微阻抗大電流負(fù)載)作為考核負(fù)載。通過(guò)控制調(diào)壓器TM4輸出電壓的大小來(lái)調(diào)節(jié)低壓大電流的第二變壓器TM6輸出電壓的大小來(lái)給被試大功率的整流器DUT供電； 同時(shí)，試驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)使整流器DUT的電力電子變流器件處于盡可能的滿開(kāi)放導(dǎo)通狀態(tài)。通過(guò)控制調(diào)壓器TM4輸出的電壓來(lái)調(diào)節(jié)第二變壓器TM6的輸出電壓，同時(shí)隨著第二變壓器TM6 輸出電壓的增大，被試的整流器DUT的負(fù)載分流器RD5或RD6的過(guò)電流也隨之增大，一直調(diào)節(jié)到試驗(yàn)考核的電流值大小為止。當(dāng)分流器負(fù)載大電流導(dǎo)通穩(wěn)定后，使被試大功率的整流器DUT維持該穩(wěn)定工作狀態(tài)一段時(shí)間(一般情況為20 40分鐘，推薦值為30分鐘左右， 當(dāng)然，也根據(jù)整流器的實(shí)際性能要求適當(dāng)?shù)靥岣呖己说燃?jí))。本發(fā)明具體實(shí)施方式
所描述的大功率整流器功率考核試驗(yàn)系統(tǒng)及其方法試驗(yàn)原理如下所述。在高壓小電流測(cè)試步驟中，以試驗(yàn)過(guò)程中被試大功率的整流器DUT的電力電子變流器件處于盡可能的滿開(kāi)放導(dǎo)通狀態(tài)；現(xiàn)以被試大功率整流器的輸入電壓為三相交流，輸出直流電流IOA為例。整流輸出DC 電壓Udc = 1. ;35U輸出DC 電流=Idc = P/UDC = P/l. 35U = 10被試整流器考核功率P = 10X1. 35U = 13. 5U注U-表示被試的整流器DUT的輸入電壓。在低壓大電流測(cè)試步驟中，以試驗(yàn)過(guò)程中被試大功率的整流器DUT的電力電子變流器件處于盡可能的滿開(kāi)放導(dǎo)通狀態(tài)，負(fù)載分流器為75mV/4000A ；現(xiàn)以考核電流4000A為例。整流輸出DC 電壓UDC = IdcX 75mV/4000A被試整流器負(fù)載考核功率P= UdcX Idc = IDCXIDCX75mV/4000A= 4000 X 4000 X 0. 075/4000 = 300W注IDe-表示被試整流器DUT功率考核輸出電流。因?yàn)楸辉嚧蠊β收髌髦械碾娏﹄娮幼兞髌骷?、感抗器件、阻抗器件等上面?huì)產(chǎn)生一定的壓降；同時(shí)，由于負(fù)載直流壓降很小，所以被試的整流器DUT上產(chǎn)生壓降的比例會(huì)較高，故300W的負(fù)載考核功率肯定不是試驗(yàn)系統(tǒng)的整個(gè)消耗功率(不同的整流主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其壓降差別也會(huì)較大，因此也導(dǎo)致理論計(jì)算很難控制)。但是，從對(duì)本發(fā)明的試驗(yàn)驗(yàn)證中可以看出，與常規(guī)功率考核相比，其考核功率還是有明顯的數(shù)量級(jí)下降(大概還不到常規(guī)考核功率的1/5)。雖然將本發(fā)明大功率整流器功率考核試驗(yàn)系統(tǒng)和方法分為了高壓小電流測(cè)試系統(tǒng)及步驟和低壓大電流測(cè)試系統(tǒng)及步驟兩個(gè)部分，從表面上看試驗(yàn)系統(tǒng)和方法變得更加復(fù)雜了，但是由此卻帶來(lái)了預(yù)料不到的技術(shù)效果。首先，在試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)上，由于系統(tǒng)總?cè)萘啃枨蟮玫搅藬?shù)量級(jí)的下降(有的容量需求降低到原需求的1/5，甚至更高)，這樣自然也就會(huì)極大的降低試驗(yàn)系統(tǒng)的搭建成本。 其次，容量降低了，設(shè)備的體積自然也會(huì)下降，這樣也就可以節(jié)約出不少的試驗(yàn)空間。在試驗(yàn)方法上，首先，由于高壓小電流測(cè)試步驟雖然電壓等級(jí)高，但是電流??；所以可以選用線徑比較小的導(dǎo)線進(jìn)行主電路的連接，這樣也就可以簡(jiǎn)化和方便接線操作，減少接線時(shí)間，同時(shí)還可以適當(dāng)降低操作過(guò)程中的安全隱患。其次，低壓大電流測(cè)試步驟雖然導(dǎo)通電流很大，但壓降很??；由于導(dǎo)通電流很大， 所以試驗(yàn)過(guò)程中需要選用線徑很大的導(dǎo)線，導(dǎo)致連接操作比較復(fù)雜，但是小的壓降(DUT輸入電壓一般可控制在IOV以內(nèi))杜絕了安全隱患，自然也可以減輕操作人員的精神負(fù)擔(dān)，提高操作效率。同時(shí)，因?yàn)榈蛪捍箅娏鳒y(cè)試步驟的電壓很低，考核功率也很小，所以在整流器性能允許的情況下將電流適當(dāng)?shù)刈龃?常規(guī)試驗(yàn)方法由于壓降大，受制于試驗(yàn)電源容量有限的影響，一般電流都不會(huì)做的很大)，這樣也就在同樣的考核時(shí)間內(nèi)還提高了考核等級(jí)， 這也就可以做到同等考核要求的情況下節(jié)約出一部分的考核時(shí)間。本發(fā)明可以達(dá)到如下技術(shù)效果(1)功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、設(shè)備投入成本低、可靠性高，實(shí)際應(yīng)用穩(wěn)定性高；(2)節(jié)能減排，降低試驗(yàn)操作安全隱患，減少生產(chǎn)成本的投入；(3)試驗(yàn)系統(tǒng)考核覆蓋率高，確保了本套大功率整流器的出廠功率考核試驗(yàn)系統(tǒng)及試驗(yàn)方法可以經(jīng)受試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用的各項(xiàng)考核；(4)滿足了大功率整流器的工作特性和考核要求，保證了測(cè)試質(zhì)量、提升了測(cè)試效率，簡(jiǎn)化了試驗(yàn)員的操作入門門檻。本發(fā)明大功率整流器功率考核試驗(yàn)系統(tǒng)和方法也適用于多電平(三電平以上)整流器的出廠功率考核測(cè)試，同時(shí)也適用于整流模塊的出廠功率考核測(cè)試。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同替換、等效變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種大功率整流器功率考核試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于包括電網(wǎng)電源、調(diào)壓器、高壓小電流測(cè)試裝置、低壓大電流測(cè)試裝置，所述的高壓小電流測(cè)試裝置包括第一變壓器、整流器、阻抗負(fù)載，所述的低壓大電流測(cè)試裝置包括第二變壓器、整流器、分流器負(fù)載，電網(wǎng)電源與調(diào)壓器相連，調(diào)壓器的輸出端可選擇地與第一變壓器或第二變壓器相連，整流器的交流輸入端可選擇地與第一變壓器或第二變壓器的輸出端相連，整流器的直流輸出端可選擇地與阻抗負(fù)載或分流器負(fù)載相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大功率整流器功率考核試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于所述的阻抗負(fù)載為高阻抗小電流負(fù)載，所述的分流器為微阻抗大電流負(fù)載。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種大功率整流器功率考核試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于所述的第一變壓器為高壓小電流變壓器，所述的第二變壓器為低壓大電流變壓器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種大功率整流器功率考核試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于所述的整流器為二電平整流器或三電平整流器或三電平以上的多電平整流器。
5.一種利用權(quán)利要求1所述的大功率整流器功率考核試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行大功率整流器功率考核試驗(yàn)的方法，其特征在于，包括以下步驟高壓小電流測(cè)試步驟連接整流器的主電路和控制線路，并在整流器直流輸出端連接阻抗負(fù)載，通過(guò)控制調(diào)壓器的輸出電壓大小來(lái)調(diào)節(jié)第一變壓器的輸出電壓給整流器供電， 試驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)使整流器的電力電子變流器件處于盡可能的滿開(kāi)放導(dǎo)通狀態(tài)，同時(shí)確保阻抗負(fù)載通過(guò)穩(wěn)定的直流電流，并使整流器維持一定時(shí)間的穩(wěn)定工作狀態(tài)；低壓大電流測(cè)試步驟連接整流器的主電路和控制線路，并在整流器直流輸出端連接分流器，通過(guò)控制調(diào)壓器輸出電壓的大小來(lái)調(diào)節(jié)第二變壓器輸出電壓的大小來(lái)給整流器供電，通過(guò)控制調(diào)壓器輸出的電壓來(lái)調(diào)節(jié)第二變壓器的輸出電壓，同時(shí)隨著第二變壓器輸出電壓的增大，整流器的負(fù)載分流器的過(guò)電流也隨之增大，一直調(diào)節(jié)到試驗(yàn)考核電流值大小為止，負(fù)載大電流導(dǎo)通穩(wěn)定后，使整流器維持一定時(shí)間的穩(wěn)定工作狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種大功率整流器功率考核試驗(yàn)方法，其特征在于在進(jìn)行高壓小電流測(cè)試步驟的過(guò)程中，監(jiān)測(cè)整流器的輸入電壓和輸出電流參數(shù)的穩(wěn)定性和各部件及部件連接口的溫升穩(wěn)定情況作為整流器達(dá)到出廠高壓小電流功率考核要求的判據(jù)；在進(jìn)行低壓大電流測(cè)試步驟的過(guò)程中，監(jiān)測(cè)整流器的輸入電壓和輸出電流參數(shù)的穩(wěn)定性和各部件及部件連接口的溫升穩(wěn)定情況作為整流器達(dá)到出廠低壓大電流功率考核要求的判據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種大功率整流器功率考核試驗(yàn)方法，其特征在于在進(jìn)行低壓大電流測(cè)試步驟的過(guò)程中，所述整流器的電力電子變流器件應(yīng)盡可能地處于滿開(kāi)放導(dǎo)通狀態(tài)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5、6、7中任一權(quán)利要求所述的一種大功率整流器功率考核試驗(yàn)方法， 其特征在于在所述的高壓小電流測(cè)試步驟中，使整流器維持10 20分鐘的穩(wěn)定工作狀態(tài)，并根據(jù)整流器的實(shí)際性能要求適當(dāng)?shù)靥岣呖己说燃?jí)；在所述的低壓大電流測(cè)試步驟中， 使整流器維持20 40分鐘的穩(wěn)定工作狀態(tài)，并根據(jù)整流器的實(shí)際性能要求適當(dāng)?shù)靥岣呖己说燃?jí)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種大功率整流器功率考核試驗(yàn)方法，其特征在于在所述的高壓小電流測(cè)試步驟中，調(diào)節(jié)第一變壓器的輸出電壓達(dá)到整流器額定電壓的1. 1倍給整流器供電，并根據(jù)整流器的實(shí)際性能要求適當(dāng)?shù)靥岣呖己说燃?jí)；在所述的低壓大電流測(cè)試步驟中，調(diào)節(jié)試驗(yàn)考核電流值到整流器額定電流的1.2倍，并根據(jù)整流器的實(shí)際性能要求適當(dāng)?shù)靥岣呖己说燃?jí)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種大功率整流器功率考核試驗(yàn)方法，其特征在于在所述的高壓小電流測(cè)試步驟中，使整流器額定考核電壓下維持15分鐘的穩(wěn)定工作狀態(tài)，并根據(jù)整流器的實(shí)際性能要求適當(dāng)?shù)靥岣呖己说燃?jí)；在所述的低壓大電流測(cè)試步驟中，使整流器在額定考核電流下維持30分鐘的穩(wěn)定工作狀態(tài)，并根據(jù)整流器的實(shí)際性能要求適當(dāng)?shù)靥岣呖己说燃?jí)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種大功率整流器功率考核試驗(yàn)系統(tǒng)及其方法，包括電網(wǎng)電源、調(diào)壓器、高壓小電流測(cè)試裝置、低壓大電流測(cè)試裝置，高壓小電流測(cè)試裝置包括第一變壓器、整流器、阻抗負(fù)載，低壓大電流測(cè)試裝置包括第二變壓器、整流器、分流器負(fù)載。電網(wǎng)電源與調(diào)壓器相連，調(diào)壓器的輸出端可選擇地與第一變壓器或第二變壓器相連，整流器的交流輸入端可選擇地與第一變壓器或第二變壓器的輸出端相連，整流器的直流輸出端可選擇地與阻抗負(fù)載或分流器負(fù)載相連。其方法包括高壓小電流測(cè)試和低壓大電流測(cè)試兩個(gè)步驟。該系統(tǒng)及其方法滿足了大功率整流器工作特性考核要求，保證了測(cè)試質(zhì)量、提升了效率、簡(jiǎn)化了操作步驟、節(jié)約了設(shè)備成本、降低了操作安全隱患。
文檔編號(hào)G01R31/00GK102411102SQ20111021670
公開(kāi)日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2011年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月29日
發(fā)明者余志濤, 彭淼淼, 曹金洲, 蘇建輝, 高峰 申請(qǐng)人:株洲南車時(shí)代電氣股份有限公司