[发明专利]一种基于并网逆变器的变频器电力电子可控负载法

说明书

本发明公开了一种基于并网逆变器的变频器电力电子可控负载法。目前变频器测试时，耗能型负载不仅完全浪费了测试过程的电能量，而且难以准确模拟变频器所带辅机的负载特性。本发明采用在变频器的输出端直接接三相并网逆变器作为变频器的模拟负载，其主电路结构为从前往后依次设置的前置变压器、不控整流器、中间直流电容、逆变器、滤波器和后置变压器；通过给定不同的三相并网逆变器的电流给定信号，来模拟不同的负载电流特性；采用两相旋转坐标系中基于PI调节器的电流内环策略来控制三相并网逆变器。本发明能运用于大功率变频器的测试上，在整个过程中，几乎所有能量也都能回馈给电网；可以实现无功功率平衡控制。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别是一种基于并网逆变器的变频器电力电子可控负载法。

背景技术

无论是由于工艺还是节能的需要，变频器在火力发电厂汽轮发电机组的辅机上得到了大量的应用。变频器输入电源电压波动会影响变频器的稳定运行，为提升低压变频器的高、低电压穿越能力，目前常采用附加电压支撑装置方式解决晃电对变频器稳定运行的影响。

为检验一类辅机低压变频器本身抗电压波动水平和在配置附加支撑装置后的高、低压穿越能力是否符合相关规范要求，需要开展输入电源电压波动工况下的运行测试。变频器测试时可以采用磁滞测功机、励磁电机等模拟负载，但是耗能型负载不仅完全浪费了测试过程的电能量，而且受到控制响应速度和品质影响，难以准确模拟变频器所带辅机的负载特性。另一方面，耗能型负载的受到散热等因素限制而功耗水平有限，仅限于小功率变频器简单测试应用，无法应用于大功率变频器的测试，而且在测试过程中剩余电能不能回馈到电网，造成了能源的浪费。同时，这种测试方式难以模拟变频器所带辅机负载的准确特性。

发明内容

为准确模拟变频器实际运行工况，满足大功率变频器满额运行时的测试负载要求，本发明提供一种基于并网逆变器的变频器电力电子可控负载法，可以模拟变频器所带的实际辅机负载特性，并实现测试装置功率回馈电网的绿色测试。

本发明所采用的技术方案是：一种基于并网逆变器的变频器电力电子可控负载法，其在变频器的输出端直接接三相并网逆变器作为变频器的模拟负载，构成变频器测试用负载系统，其主电路结构为从前往后依次设置的前置变压器、不控整流器、中间直流电容、逆变器、滤波器和后置变压器；三相并网逆变器的输出电流由电流给定信号决定，通过给定不同的三相并网逆变器的电流给定信号，来模拟不同的负载电流特性；采用两相旋转坐标系中基于PI调节器的电流内环策略来控制三相并网逆变器。

电机的负载转矩与频率有关系，简单来说，转矩与频率的0、1、2、-1次方的某一种成比例。而负载转矩又与电流成正比，所以由变频器的频率信号经过处理后得到不同负载的电流给定信号，以此来模拟不同的负载特性。这个电流给定信号就是有功电流给定信号。

无功电流给定信号可设为0，这样三相逆变器的功率因数为1。当然，有些场合需要输出无功功率，那么可以根据需要设定无功电流给定信号。

传统测试方法中，由于电机绕组时间常数的存在，限制了其控制响应速度，不能快速、准确模拟各类辅机负载特性；从能量转换的角度，变频器直接接电动机和发电机，可以把两者的作用视为互相抵消。因此，本发明提出无需电动机和发电机，在变频器的输出端直接接三相并网逆变器作为变频器的模拟负载，从而构成了一种新的变频器测试用负载系统。分析表明，并网逆变器负载可以提供可调的工作电流来模拟负载波动，证明了采用并网逆变器负载法来构建变频器测试系统的可行性。并网逆变器负载具有的可控性能，可以模拟不同类型的负载特性。其中，逆变器作为能量回馈给电网的通道，实现测试装置功率回馈电网的绿色测试。

该电力电子可控负载法可以模拟不同的负载特性，它具有负载的精确、快速和任意负载特性的模拟能力。另外，并网逆变器负载也很容易提高功率等级，满足大功率变频器的测试要求。

进一步，所述的两个变压器具有隔离功能，使变频器、逆变器和电网三者之间隔离，使负载系统的安全性得到提高并简化设计。