一种变频测试系统及变频测试方法与流程

本发明属于变频测试，具体涉及一种变频测试系统及变频测试方法。

背景技术：

1、当前世界电网主流供电频率为50hz和60hz，然而在诸多特殊应用场景中，存在非标准供电频率的需求。例如，铁路牵引领域广泛采用16.7hz供电频率；海上风电低频输电场景中，通过将输电频率降低至50/3hz或20hz等分频方案。此外，部分出口电器产品还需模拟不同国家的电网指标进行测试。而在面向上述非50hz和60hz供电市场的产品时，其性能测试及出厂验收工作，须在能够输出对应目标频率的测试系统上开展，以确保产品在实际应用频率环境中各项性能指标符合设计标准及市场需求。因此，研发具备可变频率输出能力的变频测试系统具有重要的工程应用价值。

2、目前，变频测试系统普遍采用基于单元串联多重化拓扑的变频器作为核心电源装置。该类变频器利用低压单相变频器串联来弥补功率器件耐压能力的不足，其每相由多个低压功率单元串联组成，各功率单元由一台多绕组的移相隔离变压器供电，并通过高速微处理器实现系统控制。上述方案通过移相变压器的多重化结构实现输入谐波抑制，例如在专利cn201520459756.2、cn201410088248.8和cn201210016035.5中，均采用移相变压器配合多个功率单元串联或并联的方式来实现输入谐波抑制与高压输出。具体地，专利cn201520459756.2中，移相变压器具有三个副边绕组，每个副边绕组连接一个高压功率单元，通过提高单元输出电压来减少整机功率单元数量；专利cn201410088248.8中，移相变压器的副边绕组共有3n个，每个副边绕组对应连接一个可控整流功率单元，主控制装置根据三相电网电压确定电网相位信息，功率单元控制装置则根据副边绕组输出电压确定功率单元侧相位信息并进行校正处理；专利cn201210016035.5中，采用三绕组整流变压器，并通过设置一个以上的移相组使各二次绕组形成相位差，实现多相整流。

3、上述现有变频器方案的共同技术路径，均依赖于多绕组的移相变压器为各功率单元分别供电，通过变压器副边绕组的相位偏移实现输入侧谐波相消。然而，该类方案中，当需要进行功率扩容升级时，不仅需要增加功率单元的数量，还需对移相变压器重新进行绕组设计与结构变更，往往需对整套功率模块重新开展结构与电气设计。这一架构上的固有限制导致研发及改造成本高、设计工作量大，严重制约了测试系统功率等级的灵活扩展能力。

技术实现思路

1、本发明提供一种变频测试系统及变频测试方法，用于解决现有技术中的问题。

2、为达到以上目的，本技术采取的技术方案是，提供了一种变频测试系统，包括：进线开关、预充回路、降压变压器、第一储能变流器阵列、第二储能变流器阵列和交流断路器，其中：

3、所述进线开关的一端用于连接电网，所述进线开关的另一端连接所述预充回路的一端，所述预充回路的另一端连接所述降压变压器的高压侧；

4、所述降压变压器的低压侧连接所述第一储能变流器阵列中各台储能变流器的交流侧；所述第一储能变流器阵列中各台储能变流器的直流侧与所述第二储能变流器阵列中各台储能变流器的直流侧一一对应连接，以使得通过所述第一储能变流器阵列中的储能变流器将交流电变换为直流电，并通过所述第二储能变流器阵列中的储能变流器将直流电变换为目标频率的交流电；

5、所述第二储能变流器阵列中各台储能变流器的交流侧并联连接后，经所述交流断路器连接至待测试设备。

6、优选的，所述预充回路包括相互并联的预充电阻和旁路开关。

7、优选的，所述变频测试系统还包括控制装置，其中：

8、所述控制装置分别与所述进线开关、所述旁路开关、所述第一储能变流器阵列及所述第二储能变流器阵列的控制端信号连接，用于控制所述进线开关与所述旁路开关的分合闸，以及所述第一储能变流器阵列和所述第二储能变流器阵列中各台储能变流器的启停及运行参数设定，其中，所述运行参数包括电压控制模式、目标频率和目标电压中的至少之一，所述电压控制模式包括直流电压控制模式和交流电压控制模式。

9、优选的，所述控制装置还与所述交流断路器的控制端信号连接，用于控制所述交流断路器的分合闸。

10、优选的，所述第一储能变流器阵列和所述第二储能变流器阵列各包括n台储能变流器，n≥2；和/或，

11、所述第一储能变流器阵列和所述第二储能变流器阵列中的各台储能变流器均为双向储能变流器。

12、优选的，所述第二储能变流器阵列中各台储能变流器的交流侧通过交流母线并联连接后，经滤波器接入所述交流断路器。

13、优选的，所述交流断路器具体为并联的多台交流断路器。

14、本技术实施例还提供了一种基于本技术变频测试系统的变频测试方法，包括：

15、将所述第一储能变流器阵列设置为直流电压控制模式并设定目标直流电压，将所述第二储能变流器阵列设置为交流电压控制模式并设定目标频率及目标交流电压；

16、控制所述进线开关合闸，以使得电网电能经所述预充回路为所述第一储能变流器阵列的直流侧电容进行预充电后，所述第一储能变流器阵列启机，并控制所述第一储能变流器阵列维持直流电压为所述目标直流电压；

17、控制所述第二储能变流器阵列启机，并控制所述第二储能变流器阵列按照所述目标频率及所述目标交流电压输出交流电；

18、控制所述交流断路器合闸，以将所述第二储能变流器阵列输出的交流电接入待测试设备进行测试。

19、优选的，在测试完成后，所述方法还包括：

20、控制所述交流断路器分闸；

21、顺序控制所述第二储能变流器阵列停机、所述第一储能变流器阵列停机，并控制所述进线开关分闸。

22、优选的，在所述变频测试系统包括控制装置的情况下，所述方法由所述控制装置执行。

23、采用本技术实施例所提供的变频测试系统，其包括：进线开关、预充回路、降压变压器、第一储能变流器阵列、第二储能变流器阵列和交流断路器，其中：进线开关的一端用于连接电网，进线开关的另一端连接预充回路的一端，预充回路的另一端连接降压变压器的高压侧；降压变压器的低压侧连接第一储能变流器阵列中各台储能变流器的交流侧；第一储能变流器阵列中各台储能变流器的直流侧与第二储能变流器阵列中各台储能变流器的直流侧一一对应连接，以使得通过第一储能变流器阵列中的储能变流器将交流电变换为直流电，并通过第二储能变流器阵列中的储能变流器将直流电变换为目标频率的交流电；第二储能变流器阵列中各台储能变流器的交流侧并联连接后，经交流断路器连接至待测试设备。由于采用了第一储能变流器阵列与第二储能变流器阵列分离的背靠背拓扑结构，因此实现了整流与逆变功能的物理解耦，避免了传统大功率变频电源设计中复杂的移相变压器和多绕组整流器设计，显著简化了系统结构；又由于第一储能变流器阵列和第二储能变流器阵列中的储能变流器为标准化模块，因此通过并联扩容即可满足不同功率等级的测试需求，极大提升了系统的容量扩展灵活性。