摘要：

　　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。

　　關鍵詞：電機對拖、轉矩控制、能量回饋

　　一、項目概況：

　　此測試平臺系統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、數據采集與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、系統方案介紹

　　測試平臺系統采用10kV高壓電網供電，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之間經過聯軸器聯接。

　　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，產生磁場。M2電動機轉子導體切割磁場產生感應電流，M2電動機處于發電狀態，發電產生的電能通過HD92四象限變頻器直接回饋到10kV電網。

　　圖(3)：測試平臺系統方案設計圖

　　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;

　　(3)階梯仿真負載特性試驗，

　　(4)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

　　根據不同現場工況要求，設計好負載特性以后，讓被試變頻器按用戶規定時間長期運行，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的必要技術數據。

　　4、變頻器用變壓器溫升試驗

　　在實載狀態下，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據。

　　5、變頻器斷相試驗

　　遠程自動操作或手動操作，實現被試變頻器輸入、輸出任意一相斷線(上電、起動與實載狀態下)，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)：高壓變頻器現場圖片

　　整機由三電平功率單元混聯組成，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勢

　　1、矢量控制：匯川HD92四象限高壓變頻器采用業界領先的磁鏈閉環矢量控制技術，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。傳統的V/F控制方式通過調節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，通過指令穩定輸出指定轉矩，轉矩精度±2%，為客戶提供一個穩定的負載。

　　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、合閘沖擊電流小：采用業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，確保在電網容量較小的場合，也能夠順利合閘;

　　5、回饋電網諧波小：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，確保回饋到電網的諧波不超過4%，完全滿足GBT14549-93標準。

　　6、體積小：匯川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，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的選擇。現場應用實踐證明，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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