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高壓變頻器帶電抗器并網回饋測試平臺的應用

目前國內高壓變頻器正朝著小型化、大容量化方向發展,國內知名的高壓變頻器廠家均已做到10MW以上,甚至有做到20MW,其實這得益于電力電子器件飛速發展帶來的結果,但是國內大容量高壓變頻器出廠一般都沒有條件做滿功率測試,大容量高壓變頻器在現場調試時又容易出現問題,或許是大電流時報驅動故障,或許是散熱不滿足要求等等,這樣會投入大量的人力、物力去現場解決,其實很多原因都是廠內不能模擬現場滿功率運行的工況。

1引言

目前國內高壓變頻器正朝著小型化、大容量化方向發展,國內知名的高壓變頻器廠家均已做到10MW以上,甚至有做到20MW,其實這得益于電力電子器件飛速發展帶來的結果,但是國內大容量高壓變頻器出廠一般都沒有條件做滿功率測試,大容量高壓變頻器在現場調試時又容易出現問題,或許是大電流時報驅動故障,或許是散熱不滿足要求等等,這樣會投入大量的人力、物力去現場解決,其實很多原因都是廠內不能模擬現場滿功率運行的工況。

在高壓變頻器行業內,整機老化的負載方式主要有兩種:空電機負載和能量回饋型負載。空電機負載一般是高壓變頻器拖動一臺高壓電機,電機空載運行,運行時電流為電機空載電流,老化效果理想。能量回饋型負載主要指高壓變頻器拖動原動機,由原動機拖動發電機發電,然后通過四象限變頻器將電能回饋到電網;此種方式雖然將能量回饋到電網,但是損耗仍然很高。采用高壓變頻器帶電抗器并網回饋的方式,可避免上述兩種整機老化存在的問題,而且操作簡單,節電率高,系統損耗占高壓變頻器額定容量的8%以內,具有相當可觀的經濟價值。

2測試平臺主回路工作原理

2.1原理介紹

高壓母線經過進線開關QF11送達待測高壓變頻器的輸入開關,高壓變頻器合上輸入開關之后即將高壓送到移相隔離變壓器,變壓器副邊輸出580V或690V給功率模塊供電,功率模塊經過交直交變換,并且每一相將多個功率模塊串聯,通過模塊串聯倍壓的技術方案,優化的PWM算法,直接實現直接高壓輸出,此時高壓變頻器控制系統對電網電壓、電抗器輸出電流、輸出電壓進行采樣,并對采樣信號進行處理,同時控制高壓變頻器的輸出脈沖,當并網條件滿足的時候合上QF12,此時通過串聯電抗器后直接并網,實現能量回饋。

2.2主要保護特性

3關鍵技術難點及解決方案

高壓變頻器帶電抗器并網瞬間的沖擊電流必須小,主隔離變承受的最大(峰峰值)沖擊電流要求最好控制在一定范圍之內,這就對軟件方面提出很高的要求,主要體現在以下幾點:

1)網側鎖相必須精準無誤;

2)變頻器輸出相位、頻率與網側一致,輸出電壓幅值與網側差別不大,誤差要求控制在500V以內;

3)仿真模型中主隔離變參數按照實際參數設置,記錄并網瞬時電流是否超過繼保設置的保護電流;

4)平臺能量回饋效率高,要求系統額定損耗占系統額定容量的8%以內,這就要求系統有功電流、無功電流分開控制,并分別對網測進行補償,使系統從電網獲取的能量盡量少。為了解決上述關鍵技術問題,需要搭建詳細的仿真模型,而仿真結果是平臺設計的理論指導,因此需要按照我司實際的變壓器參數進行詳細仿真。

仿真結果:

1)變壓器二次側的并網電流沖擊大概在55A,電壓壓降150V左右,滿足并網要求;

2)當模型采用有功電流和無功電流共同輸出時,有功電流在滿足額定電流情況下,補償部分的無功支撐電壓,可以達到滿載運行的目的;

3)測試平臺可以滿足在額定電流范圍內各個功率段的滿載測試。


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