專利名稱：高壓電泵試驗(yàn)電源系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種試驗(yàn)電源系統(tǒng)，尤其是涉及一種應(yīng)用于高壓電泵的大容量試驗(yàn)電源系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
水泵是一種通用機(jī)械，應(yīng)用非常廣泛，如:化工和石油、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、礦業(yè)和冶金工業(yè)、電力部門、國(guó)防建設(shè)、船舶制造工業(yè)，而且新領(lǐng)域用泵不斷出現(xiàn)，水泵的容量也會(huì)越來越大。選擇合適的水泵試驗(yàn)電源系統(tǒng)就顯得尤為重要。潛水電泵:英文名稱submersiblepump,是輸送液體或使液體增壓的機(jī)械。它將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能或其他外部能量傳送給液體，使液體能量增加，主要用來輸送液體包括水、油、酸堿液、乳化液、懸乳液和液態(tài)金屬等，也可輸送液體、氣體混合物以及含懸浮固體物的液體。衡量水泵性能的技術(shù)參數(shù)有流量、吸程、揚(yáng)程、軸功率、水功率、效率等。根據(jù)不同的工作原理可分為容積水泵、葉片泵等類型。容積泵是利用其工作室容積的變化來傳遞能量。葉片泵是利用回轉(zhuǎn)葉片與水的相互作用來傳遞能量，有離心泵、軸流泵和混流泵等類型。軟起動(dòng)技術(shù)是近些年來逐漸興起的一種電機(jī)控制技術(shù)。軟起動(dòng)裝置串接于電源與被控電機(jī)之間，通過微電腦控制其內(nèi)部的晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通角實(shí)現(xiàn)交流調(diào)壓，使電機(jī)輸入電壓從零以預(yù)設(shè)函數(shù)關(guān)系逐漸上升，直至起動(dòng)結(jié)束，賦予電機(jī)全電壓，即為軟起動(dòng)，在軟起動(dòng)過程中，電機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩逐漸增加，轉(zhuǎn)速也逐漸增加，直到晶閘管全導(dǎo)通，電動(dòng)機(jī)工作在額定電壓的機(jī)械特性上，實(shí)現(xiàn)平滑啟動(dòng)，降低啟動(dòng)電流。避免啟動(dòng)過流跳閘。待電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)啟動(dòng)過程結(jié)束，為電機(jī)正常運(yùn)行提供額定電壓。一種典型的軟起動(dòng)裝置附圖1所示，多個(gè)高壓晶閘管的串聯(lián)應(yīng)用，通過控制晶閘管的導(dǎo)通角來實(shí)現(xiàn)交流調(diào)壓。但是軟啟動(dòng)裝置存在如下一些方面的缺點(diǎn): (1)因?yàn)楝F(xiàn)有軟啟動(dòng)裝置不能調(diào)節(jié)電源頻率，所以不能從零壓零頻啟動(dòng)電機(jī)，不能實(shí)現(xiàn)零沖擊啟動(dòng)；
(2)現(xiàn)有軟啟動(dòng)裝置不能實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)速，而且試驗(yàn)功能非常單一；
(3)現(xiàn)有軟啟動(dòng)裝置在啟動(dòng)電機(jī)之后即會(huì)退出系統(tǒng)，系統(tǒng)將失去保護(hù)功能；
(4)現(xiàn)有軟啟動(dòng)裝置不能長(zhǎng)時(shí)間用在對(duì)起動(dòng)扭矩要求很高的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置上。因?yàn)楝F(xiàn)有軟啟動(dòng)裝置實(shí)際上是靠將自身電壓斜坡式抬升至最大值(而在停機(jī)過程中又逐漸下降至設(shè)定的關(guān)機(jī)水平)來完成工作。由于扭矩與電壓平方成正比，連接電動(dòng)機(jī)不能從一開始就達(dá)到最大扭矩，因此，現(xiàn)有軟啟動(dòng)裝置更適合于風(fēng)扇、傳送帶、電梯等輕型易起動(dòng)的設(shè)備。目前，國(guó)內(nèi)尚無專用于水泵試驗(yàn)的試驗(yàn)電源系統(tǒng)，只有以下幾篇關(guān)于電機(jī)試驗(yàn)電源技術(shù)方面的文獻(xiàn)。文獻(xiàn)I為康爾良于2008年11月25日申請(qǐng)，并于2009年08月19日公告，公告號(hào)為CN201294457Y的中國(guó)實(shí)用新型專利《一種變頻電機(jī)試驗(yàn)電源》。該專利提出了一種變頻電機(jī)試驗(yàn)電源的技術(shù)方案，但其為用于電機(jī)的試驗(yàn)電源，涉及一種具有輸出兩種波形的試驗(yàn)用電源，屬于電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)制造技術(shù)領(lǐng)域。目的是解決目前生產(chǎn)的試驗(yàn)電源只單一具有輸出SPWM波形或正弦波波形的功能問題，該專利包括SPWM生成電路和LC濾波環(huán)節(jié)，SPWM生成電路通過接第一三相開關(guān)控制輸出SPWM波形，SPWM生成電路輸出的SPWM經(jīng)LC濾波環(huán)節(jié)后，通過第二三相開關(guān)控制輸出正弦波波波形。這樣該裝置可實(shí)現(xiàn)一個(gè)試驗(yàn)電源具有輸出兩種波形的功能，滿足了電機(jī)試驗(yàn)的要求。文獻(xiàn)2為哈爾濱五聯(lián)電氣設(shè)備有限責(zé)任公司于2006年03月21日申請(qǐng)，并于2007年04月04日公告，公告號(hào)為CN2886913Y的中國(guó)實(shí)用新型專利《電機(jī)試驗(yàn)站靜止變頻器裝置主電源》。該裝置工作原理為IOkV電壓經(jīng)過輸入開關(guān)柜送到輸入變壓器降壓并成星三角兩個(gè)繞組輸出，送至整流器，整流器將交流電壓變成12脈波直流，分兩路輸出，一路直接送至直流流電機(jī)，另外一路送入變頻器，變頻器將直流電壓變成電壓幅值和頻率都可以單獨(dú)調(diào)節(jié)的交流電壓，經(jīng)輸出變壓器變壓后作為電機(jī)試驗(yàn)用電源，可實(shí)現(xiàn)對(duì)交流電機(jī)和直流電機(jī)單獨(dú)進(jìn)行試驗(yàn)。該專利若需實(shí)現(xiàn)10MVA容量的輸出，至少需2套這種裝置并聯(lián)才能實(shí)現(xiàn)，因其單套就多了輸入變壓器、整流器、濾波器，投資成本高，控制、操作、維護(hù)稍顯復(fù)雜。該專利是電機(jī)專用，是考慮電機(jī)試驗(yàn)的特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)于水泵類負(fù)載是否能夠滿足控制要求尚待驗(yàn)證。如電機(jī)試驗(yàn)是都是空載啟動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)電流小，因此器件保護(hù)裕量較小。電機(jī)需要進(jìn)行疊頻等效溫升試驗(yàn)，因此該主電源結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本大。電機(jī)需要進(jìn)行1.3倍過電壓試驗(yàn)，為達(dá)到該要求，電源的電壓調(diào)節(jié)較復(fù)雜。而電泵試驗(yàn)特點(diǎn)是需帶載啟動(dòng)，電源需對(duì)啟動(dòng)電流進(jìn)行較好的調(diào)節(jié)和控制，且采用直接負(fù)載方法進(jìn)行溫升試驗(yàn)。因此，文獻(xiàn)2用于電泵試驗(yàn)時(shí)，要做很大的改動(dòng)，且改動(dòng)工作量很大，不利于實(shí)現(xiàn)大功率，同時(shí)設(shè)備多，成本大。文獻(xiàn)I和文獻(xiàn)2存在以下一些方面的缺點(diǎn):
(1)需單獨(dú)配置輸入變壓器、整流器、濾波器、及輸出變壓器，增加了大量的投資成本；
(2)對(duì)于容量大的水泵比如10MVA容量，需兩套以上同等變頻電源裝置，因此柜體數(shù)量增加了一倍，需要試驗(yàn)站的平面面積相應(yīng)的增大，即增加了大量的投資成本，且需對(duì)兩套以上變頻電源裝置進(jìn)行同步控制，在控制上較難實(shí)現(xiàn)；
(3)在同等大容量情況下，所涉及的設(shè)備較多，維護(hù)及保養(yǎng)工作較大；
(4)以上裝置均是以電機(jī)為負(fù)載，因水泵類負(fù)載特殊性，在控制上能否實(shí)現(xiàn)還有待驗(yàn)證。因此，研制一種應(yīng)用于高壓水泵的試驗(yàn)電源系統(tǒng)成為當(dāng)前亟待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種高壓電泵試驗(yàn)電源系統(tǒng)，該系統(tǒng)兼具控制精確、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)大大降低了投資成本，控制難度減弱，維護(hù)保養(yǎng)工作強(qiáng)度也大大降低。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明具體提供了一種高壓電泵試驗(yàn)電源系統(tǒng)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案，一種高壓電泵試驗(yàn)電源系統(tǒng)，包括:輸入開關(guān)柜、高壓變頻器、變壓器、轉(zhuǎn)換柜、輸出開關(guān)柜、測(cè)量接線箱和控制操作系統(tǒng)。高壓電網(wǎng)電源通過所述輸入開關(guān)柜輸出至所述高壓變頻器，為高壓變頻器供電。所述高壓變頻器將高壓電網(wǎng)電源電壓轉(zhuǎn)換成電壓和頻率可調(diào)的電源輸出至所述變壓器，所述轉(zhuǎn)換柜對(duì)所述變壓器輸出的電壓進(jìn)行星型-三角型變換，所述轉(zhuǎn)換柜輸出電 源經(jīng)輸出開關(guān)柜供給負(fù)載進(jìn)行不同電壓等級(jí)的試驗(yàn)。所述輸出開關(guān)柜對(duì)輸出至所述負(fù)載的電源進(jìn)行分/合閘控制，所述測(cè)量接線箱對(duì)輸出開關(guān)柜輸出的電源電壓、電流進(jìn)行測(cè)量并上傳數(shù)據(jù)。所述控制操作系統(tǒng)分別與所述輸入開關(guān)柜、高壓變頻器、變壓器、轉(zhuǎn)換柜、輸出開關(guān)柜和測(cè)量接線箱相連，實(shí)現(xiàn)對(duì)所述輸入開關(guān)柜、高壓變頻器、變壓器、轉(zhuǎn)換柜、輸出開關(guān)柜和測(cè)量接線箱的操作與狀態(tài)的監(jiān)視，并采集、分析和處理數(shù)據(jù)。作為本發(fā)明一種高壓電泵試驗(yàn)電源系統(tǒng)技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述高壓變頻器包括移相變壓器和功率單元。所述移相變壓器采用多重化結(jié)構(gòu)，移相變壓器的網(wǎng)側(cè)通過輸入開關(guān)柜連接高壓電網(wǎng)電源，將網(wǎng)側(cè)的高壓變換成二次側(cè)的多組低電壓。所述移相變壓器的二次側(cè)繞組相互獨(dú)立，并采用延邊三角形接法，相互之間錯(cuò)開固定相位差，工作于多脈沖整流方式。所述移相變壓器的二次側(cè)繞組輸出端分別與對(duì)應(yīng)的所述功率單元的三相輸入端單獨(dú)連接，使每個(gè)所述功率單元的主回路相對(duì)獨(dú)立，并且工作于低電壓狀態(tài)。作為本發(fā)明一種高壓電泵試驗(yàn)電源系統(tǒng)技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述功率單元包括二極管整流橋、H橋單元、直流電容和均壓電阻。所述二極管整流橋與所述移相變壓器對(duì)應(yīng)的二次側(cè)獨(dú)立繞組相連，所述功率單元的二極管整流橋?qū)⒔涣麟娫崔D(zhuǎn)換成直流電源，生成穩(wěn)定的直流電壓，所述直流電容和均壓電阻并聯(lián)在所述功率單元的直流側(cè)，所述功率單元通過所述H橋單元進(jìn)行H橋斬波控制，并輸出連續(xù)可調(diào)的直流電壓，再由多個(gè)所述功率單元的H橋單元串聯(lián)實(shí)現(xiàn)連續(xù)可調(diào)高電壓輸出。作為本發(fā)明一種高壓電泵試驗(yàn)電源系統(tǒng)技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述高壓變頻器的移相變壓器工作在54脈波狀態(tài)，并為27個(gè)功率單元進(jìn)行供電。作為本發(fā)明一種高壓電泵試驗(yàn)電源系統(tǒng)技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述轉(zhuǎn)換柜包括第一轉(zhuǎn)換開關(guān)和第二轉(zhuǎn)換開關(guān)。當(dāng)所述第一轉(zhuǎn)換開關(guān)合上，所述第二轉(zhuǎn)換開關(guān)斷開時(shí)，所述變壓器為星型接法，并輸出IOkV電源電壓，對(duì)IOkV負(fù)載進(jìn)行試驗(yàn)；當(dāng)?shù)诙D(zhuǎn)換開關(guān)合上，所述第一轉(zhuǎn)換開關(guān)斷開時(shí)，所述變壓器為三角型接法，并輸出6kv電源電壓，對(duì)6kV負(fù)載進(jìn)行試驗(yàn)。作為本發(fā)明一種高壓電泵試驗(yàn)電源系統(tǒng)技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述輸入開關(guān)柜用于承載、分合正常運(yùn)行和故·障狀態(tài)下的電流，并實(shí)現(xiàn)過流、速斷、過壓、欠壓保護(hù)功能，所述輸入開關(guān)柜包括斷路器，所述斷路器在故障狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)跳閘保護(hù)，從而切斷與輸入高壓電網(wǎng)電源的連接。作為本發(fā)明一種高壓電泵試驗(yàn)電源系統(tǒng)技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述高壓電泵試驗(yàn)電源系統(tǒng)還包括水冷系統(tǒng)，所述水冷系統(tǒng)對(duì)所述高壓變頻器進(jìn)行冷卻。所述水冷系統(tǒng)還與所述控制操作系統(tǒng)相連，所述控制操作系統(tǒng)對(duì)所述水冷系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)的監(jiān)視與操作，并采集、分析和處理來自所述水冷系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。作為本發(fā)明一種高壓電泵試驗(yàn)電源系統(tǒng)技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述水冷系統(tǒng)包括水冷系統(tǒng)泵組和水風(fēng)換熱器，所述水冷系統(tǒng)通過冷卻水管與所述高壓變頻器內(nèi)功率單元的散熱器相連，對(duì)功率單元進(jìn)行冷卻。所述水冷系統(tǒng)泵組為冷卻水管內(nèi)的水提供動(dòng)力，所述水風(fēng)換熱器對(duì)冷卻水管內(nèi)的水進(jìn)行冷卻。作為本發(fā)明一種高壓電泵試驗(yàn)電源系統(tǒng)技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述負(fù)載為潛水電泵類負(fù)載。作為本發(fā)明一種高壓電泵試驗(yàn)電源系統(tǒng)技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述輸出開關(guān)柜、測(cè)量接線箱合并為一個(gè)柜體。
通過實(shí)施上述本發(fā)明提供的一種高壓電泵試驗(yàn)電源系統(tǒng)的技術(shù)方案，具有如下技術(shù)效果:
(1)本發(fā)明高壓電泵試驗(yàn)電源系統(tǒng)無需單獨(dú)配置輸入變壓器、整流器、濾波器，特別是在大容量的情況下，減少了大量的柜體，減少了用戶的投資成本及維護(hù)保養(yǎng)的工作量；
(2)本發(fā)明高壓電泵試驗(yàn)電源系統(tǒng)具有環(huán)保、節(jié)能操作方便等優(yōu)點(diǎn)，是目前國(guó)內(nèi)最大的采用變頻電源技術(shù)的電泵試驗(yàn)電源系統(tǒng)，達(dá)到國(guó)際上同類電泵試驗(yàn)系統(tǒng)的先進(jìn)水平；
(3)本發(fā)明高壓電泵試驗(yàn)電源系統(tǒng)中的移相變壓器二次側(cè)繞組相互獨(dú)立，為每個(gè)功率單元單獨(dú)供電，各功率單元的主回路相對(duì)獨(dú)立，并且工作于低電壓狀態(tài)；
(4)本發(fā)明高壓電泵試驗(yàn)電源系統(tǒng)中的高壓變頻器響應(yīng)快，運(yùn)行范圍寬，輸出電壓為近似正弦波輸出波形，具有很好的諧波頻譜。


為了更清楚地說明本發(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)中軟起動(dòng)裝置的電路結(jié)構(gòu)原理圖。圖2是本發(fā)明高壓電泵試驗(yàn)電源系統(tǒng)一種具體實(shí)施方式
的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。圖3是本發(fā)明高壓電泵試驗(yàn)電源系統(tǒng)一種具體實(shí)施方式
輸入開關(guān)柜的電氣連接結(jié)構(gòu)圖。圖4是本發(fā)明高壓電泵試驗(yàn)電源系統(tǒng)一種具體實(shí)施方式
高壓變頻器的電氣連接結(jié)構(gòu)圖。圖5是是本發(fā)明高壓電泵試驗(yàn)電源系統(tǒng)一種具體實(shí)施方式
高壓變頻器中功率單元的電路結(jié)構(gòu)原理圖。圖6是本發(fā)明高壓電泵試驗(yàn)電源系統(tǒng)一種具體實(shí)施方式
變壓器的電氣連接結(jié)構(gòu)圖。圖7是本發(fā)明高壓電泵試驗(yàn)電源系統(tǒng)一種具體實(shí)施方式
轉(zhuǎn)換柜的電氣連接結(jié)構(gòu)圖。圖8是本發(fā)明高壓電泵試驗(yàn)電源系統(tǒng)一種具體實(shí)施方式
輸出開關(guān)柜的電氣連接結(jié)構(gòu)圖。圖9是本發(fā)明高壓電泵試驗(yàn)電源系統(tǒng)一種具體實(shí)施方式
測(cè)量接線箱的電氣連接結(jié)構(gòu)圖。圖10本發(fā)明高壓電泵試驗(yàn)電源系統(tǒng)一種具體實(shí)施方式
水冷模塊的電氣連接結(jié)構(gòu)圖。圖中:1_輸入開關(guān)柜，2-高壓變頻器，3-變壓器，4-轉(zhuǎn)換柜，5-輸出開關(guān)柜，6_測(cè)量接線箱，7-水冷系統(tǒng)，8-控制操作系統(tǒng)，9-移相變壓 器，10-功率單元，11-二極管整流橋，12-H橋單元，13-水冷系統(tǒng)泵組，14-水風(fēng)換熱器。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，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2至附圖10所示，給出了本發(fā)明一種高壓電泵試驗(yàn)電源系統(tǒng)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)一步說明。針對(duì)上述問題，如附圖2所示，本發(fā)明提供了一種高壓電泵試驗(yàn)電源系統(tǒng)的具體實(shí)施方式
，用于大容量高壓電泵的電源試驗(yàn)。高壓電泵試驗(yàn)電源系統(tǒng)，具體包括:輸入開關(guān)柜1、高壓變頻器2、變壓器3、轉(zhuǎn)換柜4、輸出開關(guān)柜5、測(cè)量接線箱6和控制操作系統(tǒng)8。高壓電網(wǎng)電源通過輸入開關(guān)柜I輸出至高壓變頻器2，為高壓變頻器2供電。高壓變頻器2將高壓電網(wǎng)電源電壓轉(zhuǎn)換成電壓和頻率可調(diào)的電源輸出至變壓器3。轉(zhuǎn)換柜4對(duì)變壓器3輸出的電壓進(jìn)行星型-三角型變換，轉(zhuǎn)換柜4輸出電源經(jīng)輸出開關(guān)柜5供給負(fù)載進(jìn)行不同電壓等級(jí)的試驗(yàn)。輸出開關(guān)柜5對(duì)輸出至負(fù)載的電源進(jìn)行分/合閘控制，測(cè)量接線箱6對(duì)輸出開關(guān)柜5輸出的電源電壓、電流進(jìn)行測(cè)量并上傳數(shù)據(jù)?？刂撇僮飨到y(tǒng)8分別與輸入開關(guān)柜
1、高壓變頻器2、變壓器3、轉(zhuǎn)換柜4、輸出開關(guān)柜5和測(cè)量接線箱6通過電氣硬連線或通信的方式相連進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入開關(guān)柜1、高壓變頻器2、變壓器3、轉(zhuǎn)換柜4、輸出開關(guān)柜5和測(cè)量接線箱6的操作與狀態(tài)的監(jiān)視，并采集、分析和處理數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)具有環(huán)保、節(jié)能、操作方便、控制精確、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)節(jié)省大量投資成本，大幅度降低維護(hù)保養(yǎng)的工作強(qiáng)度。如附圖3所示，輸入開關(guān)柜I用于承載、分合正常運(yùn)行和故障狀態(tài)下的電流，并實(shí)現(xiàn)過流、速斷、過壓、欠壓保護(hù)功能。輸入開關(guān)柜I包括斷路器QFl，斷路器QFl在故障狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)跳閘保護(hù)，從而切斷與 輸入高壓電網(wǎng)電源的連接。如附圖4所示，高壓變頻器2是本發(fā)明高壓電泵試驗(yàn)電源系統(tǒng)的核心部件，將電網(wǎng)電源通過AC-DC-AC轉(zhuǎn)換成電壓、頻率可調(diào)的三相交流電壓供電機(jī)試驗(yàn)用。高壓變頻器2具體包括:移相變壓器9和功率單元10。移相變壓器9為移相多繞組整流變壓器，并采用多重化結(jié)構(gòu)，移相變壓器9的網(wǎng)側(cè)通過輸入開關(guān)柜I連接高壓電網(wǎng)電源，將網(wǎng)側(cè)的高壓變換成二次側(cè)的多組低電壓。移相變壓器9的二次側(cè)繞組相互獨(dú)立，并采用延邊三角形接法，相互之間錯(cuò)開固定相位差，工作于多脈沖整流方式。移相變壓器9的二次側(cè)繞組輸出端分別與對(duì)應(yīng)功率單元10的三相輸入端單獨(dú)連接，使每個(gè)功率單元10的主回路相對(duì)獨(dú)立，并且工作于低電壓狀態(tài)。如附圖5所示，功率單元10進(jìn)一步包括三相的二極管整流橋11、由絕緣柵級(jí)雙極型晶體管(IGBT)組成的H橋單元12、直流電容C和均壓電阻R。二極管整流橋11與移相變壓器9對(duì)應(yīng)的二次側(cè)獨(dú)立繞組相連，功率單元10的二極管整流橋11將交流電源轉(zhuǎn)換成直流電源，生成穩(wěn)定的直流電壓。直流電容C和均壓電阻R并聯(lián)在功率單元10的直流側(cè)，功率單元10通過H橋單元12進(jìn)行H橋斬波控制輸出連續(xù)可調(diào)的直流電壓，再由多個(gè)功率單元10的H橋單元12串聯(lián)實(shí)現(xiàn)連續(xù)可調(diào)高電壓輸出。其中，6個(gè)二極管構(gòu)成采用三相不可控橋式整流電路結(jié)構(gòu)的二極管整流橋11，4個(gè)IGBT (VTl VT4)構(gòu)成單相的H橋單元電路。功率單元10的交流側(cè)輸入端R、S、T分別連接至相應(yīng)的移相變壓器9 二次側(cè)獨(dú)立繞組的三相輸出端，經(jīng)過二極管整流橋11將交流電源轉(zhuǎn)換成直流電源，功率單元10的直流側(cè)并聯(lián)直流電容C與均壓電阻R，以及H橋單元12，通過H橋單元12引出輸出端LI與L2。高壓變頻器2的移相變壓器9工作在54脈波狀態(tài)，并為27個(gè)功率單元10進(jìn)行供電。如附圖6所示，變壓器3負(fù)責(zé)將高壓變頻器2輸出的電壓進(jìn)行變換，為不同電壓等級(jí)的電機(jī)負(fù)載提供電源。其中，附圖6中的A、B、C為變壓器3的一次側(cè)輸入端，x、a、y、b、z、c為變壓器3的二次側(cè)輸出端。如附圖7所示，轉(zhuǎn)換柜4將變壓器3輸出的電壓進(jìn)行星型-三角型變換，使其可以輸出10kV、6kV的電壓。其中，附圖7中的x、a、y、b、Z、c為轉(zhuǎn)換柜4的電源進(jìn)線端，al、bl、cl為轉(zhuǎn)換柜4的出線端。轉(zhuǎn)換柜4進(jìn)一步包括第一轉(zhuǎn)換開關(guān)QSll和第二轉(zhuǎn)換開關(guān)QS12，當(dāng)?shù)谝晦D(zhuǎn)換開關(guān)QSll合上，第二轉(zhuǎn)換開關(guān)QS12斷開時(shí)，變壓器3為星型接法，并輸出IOkV電源電壓，對(duì)IOkV負(fù)載進(jìn)行試驗(yàn)；當(dāng)?shù)诙D(zhuǎn)換開關(guān)QS12合上，第一轉(zhuǎn)換開關(guān)QSll斷開時(shí)，變壓器3為三角型接法，并輸出6kV電源電壓，對(duì)6kV負(fù)載進(jìn)行試驗(yàn)。如附圖8所示，輸出開關(guān)柜5通過斷路器QF2對(duì)輸出至電機(jī)負(fù)載的電源電壓進(jìn)行分/合閘控制。如附圖9所示，測(cè)量接線箱6負(fù)責(zé)對(duì)輸出電源的電壓、電流進(jìn)行測(cè)量，并將測(cè)量參數(shù)上傳至用戶的測(cè)量系統(tǒng)供其電機(jī)試驗(yàn)用。作為一種較佳的實(shí)施方式，若為滿足現(xiàn)場(chǎng)平面布局尺寸要求，輸出開關(guān)柜5、測(cè)量接線箱6可以進(jìn)一步合并為一個(gè)柜體。輸入開關(guān)柜1、轉(zhuǎn)換柜4、輸出開關(guān)柜5、測(cè)量接線箱6可以通過電氣硬連線或其他通信的方式與控制操作系統(tǒng)8實(shí)現(xiàn)聯(lián)控，控制操作系統(tǒng)8分別對(duì)輸入開關(guān)柜1、轉(zhuǎn)換柜4、輸出開關(guān)柜5、測(cè)量接線箱6進(jìn)行控制，以實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)系統(tǒng)的操作與狀態(tài)的監(jiān)視。如附圖10所示，高壓變頻器2采用水冷方式，高壓電泵試驗(yàn)電源系統(tǒng)還進(jìn)一步包括水冷系統(tǒng)7，水冷系統(tǒng)7對(duì)高壓變頻器2進(jìn)行冷卻。水冷系統(tǒng)7還與控制操作系統(tǒng)8相連，控制操作系統(tǒng)8對(duì)水冷系統(tǒng)7進(jìn)行 狀態(tài)的監(jiān)視與操作，并采集、分析和處理來自水冷系統(tǒng)7的數(shù)據(jù)。水冷系統(tǒng)7進(jìn)一步包括水冷系統(tǒng)泵組13和水風(fēng)換熱器14。水冷系統(tǒng)7通過冷卻水管與高壓變頻器2內(nèi)功率單元10的散熱器相連，對(duì)功率單元10進(jìn)行冷卻。水冷系統(tǒng)泵組13為冷卻水管內(nèi)的水提供動(dòng)力，水風(fēng)換熱器14對(duì)冷卻水管內(nèi)的水進(jìn)行冷卻。水冷系統(tǒng)7需滿足被冷卻設(shè)備(系統(tǒng)電壓IOkV)正常運(yùn)行的冷卻環(huán)境一冷卻進(jìn)水溫度彡48°C，出水溫度彡56 °C。作為一種典型的實(shí)施方式，負(fù)載進(jìn)一步為潛水電泵類負(fù)載，且容量可根據(jù)負(fù)載實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)的匹配。本發(fā)明具體實(shí)施方式
所描述的高壓電泵試驗(yàn)電源系統(tǒng)無需單獨(dú)配置輸入變壓器、整流器、濾波器，特別是在大容量的情況下，減少了大量的柜體，也減少了用戶的投資成本及維護(hù)保養(yǎng)的工作量。移相變壓器9的二次側(cè)繞組相互獨(dú)立，為每個(gè)功率單元10單獨(dú)進(jìn)行供電，各功率單元10的主回路相對(duì)獨(dú)立，并且工作于低電壓狀態(tài)。同時(shí)，高壓變頻器2的響應(yīng)速度快，運(yùn)行范圍寬，輸出電壓為近似正弦波輸出波形，具有很好的諧波頻譜。該電源系統(tǒng)具有環(huán)保、節(jié)能操作方便等優(yōu)點(diǎn)，是目前國(guó)內(nèi)最大的采用變頻電源技術(shù)的電泵試驗(yàn)電源系統(tǒng)，達(dá)到國(guó)際上同類電泵試驗(yàn)系統(tǒng)的先進(jìn)水平。本說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。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)明的精神實(shí)質(zhì)和技術(shù)方案的情況下，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
1.一種高壓電泵試驗(yàn)電源系統(tǒng)，其特征在于，包括:輸入開關(guān)柜(I)、高壓變頻器(2)、變壓器(3)、轉(zhuǎn)換柜(4)、輸出開關(guān)柜(5)、測(cè)量接線箱(6)和控制操作系統(tǒng)(8)，高壓電網(wǎng)電源通過所述輸入開關(guān)柜(I)輸出至所述高壓變頻器(2 )，為高壓變頻器(2 )供電；所述高壓變頻器(2)將高壓電網(wǎng)電源電壓轉(zhuǎn)換成電壓和頻率可調(diào)的電源輸出至所述變壓器(3)，所述轉(zhuǎn)換柜(4 )對(duì)所述變壓器(3 )輸出的電壓進(jìn)行星型-三角型變換，所述轉(zhuǎn)換柜(4 )輸出電源經(jīng)輸出開關(guān)柜(5)供給負(fù)載進(jìn)行不同電壓等級(jí)的試驗(yàn)；所述輸出開關(guān)柜(5)對(duì)輸出至所述負(fù)載的電源進(jìn)行分/合閘控制，所述測(cè)量接線箱(6)對(duì)輸出開關(guān)柜(5)輸出的電源電壓、電流進(jìn)行測(cè)量并上傳數(shù)據(jù)；所述控制操作系統(tǒng)(8)分別與所述輸入開關(guān)柜(I)、高壓變頻器(2)、變壓器(3)、轉(zhuǎn)換柜(4)、輸出開關(guān)柜(5)和測(cè)量接線箱(6)相連，實(shí)現(xiàn)對(duì)所述輸入開關(guān)柜(I)、高壓變頻器(2)、變壓器(3)、轉(zhuǎn)換柜(4)、輸出開關(guān)柜(5)和測(cè)量接線箱(6)的操作與狀態(tài)的監(jiān)視，并采集、分析和處理數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高壓電泵試驗(yàn)電源系統(tǒng)，其特征在于:所述高壓變頻器(2)包括移相變壓器(9)和功率單元(10);所述移相變壓器(9)采用多重化結(jié)構(gòu)，移相變壓器(9)的網(wǎng)側(cè)通過輸入開關(guān)柜(I)連接高壓電網(wǎng)電源，將網(wǎng)側(cè)的高壓變換成二次側(cè)的多組低電壓；所述移相變壓器(9)的二次側(cè)繞組相互獨(dú)立，并采用延邊三角形接法，相互之間錯(cuò)開固定相位差，工作于多脈沖整流方式；所述移相變壓器(9)的二次側(cè)繞組輸出端分別與對(duì)應(yīng)的所述功率單元(10)的三相輸入端單獨(dú)連接，使每個(gè)所述功率單元(10)的主回路相對(duì)獨(dú)立，并且工 作于低電壓狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高壓電泵試驗(yàn)電源系統(tǒng)，其特征在于:所述功率單元(10)包括二極管整流橋(11)、H橋單元(12)、直流電容(C)和均壓電阻(R)，所述二極管整流橋(11)與所述移相變壓器(9 )對(duì)應(yīng)的二次側(cè)獨(dú)立繞組相連，所述功率單元(10 )的二極管整流橋(11)將交流電源轉(zhuǎn)換成直流電源，生成穩(wěn)定的直流電壓，所述直流電容(C)和均壓電阻(R)并聯(lián)在所述功率單元(10)的直流側(cè)，所述功率單元(10)通過所述H橋單元(12)進(jìn)行H橋斬波控制，并輸出連續(xù)可調(diào)的直流電壓，再由多個(gè)所述功率單元(10)的H橋單元(12)串聯(lián)實(shí)現(xiàn)連續(xù)可調(diào)高電壓輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高壓電泵試驗(yàn)電源系統(tǒng)，其特征在于:所述高壓變頻器(2)的移相變壓器(9)工作在54脈波狀態(tài)，并為27個(gè)功率單元(10)進(jìn)行供電。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述的一種高壓電泵試驗(yàn)電源系統(tǒng)，其特征在于:所述轉(zhuǎn)換柜(4)包括第一轉(zhuǎn)換開關(guān)(QSll)和第二轉(zhuǎn)換開關(guān)(QS12)，當(dāng)所述第一轉(zhuǎn)換開關(guān)(QSll)合上，所述第二轉(zhuǎn)換開關(guān)(QS12)斷開時(shí)，所述變壓器(3)為星型接法，并輸出IOkV電源電壓，對(duì)IOkV負(fù)載進(jìn)行試驗(yàn)；當(dāng)?shù)诙D(zhuǎn)換開關(guān)(QS12)合上，所述第一轉(zhuǎn)換開關(guān)(QSll)斷開時(shí)，所述變壓器(3)為三角型接法，并輸出6kV電源電壓，對(duì)6kV負(fù)載進(jìn)行試驗(yàn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高壓電泵試驗(yàn)電源系統(tǒng)，其特征在于:所述輸入開關(guān)柜(I)用于承載、分合正常運(yùn)行和故障狀態(tài)下的電流，并實(shí)現(xiàn)過流、速斷、過壓、欠壓保護(hù)功能，所述輸入開關(guān)柜(I)包括斷路器(QF1)，所述斷路器(QFl)在故障狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)跳閘保護(hù)，從而切斷與輸入高壓電網(wǎng)電源的連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4、6中任一權(quán)利要求所述的一種高壓電泵試驗(yàn)電源系統(tǒng)，其特征在于:所述高壓電泵試驗(yàn)電源系統(tǒng)還包括水冷系統(tǒng)(7)，所述水冷系統(tǒng)(7)對(duì)所述高壓變頻器(2)進(jìn)行冷卻，所述水冷系統(tǒng)(7)還與所述控制操作系統(tǒng)(8)相連，所述控制操作系統(tǒng)(8)對(duì)所述水冷系統(tǒng)(7 )進(jìn)行狀態(tài)的監(jiān)視與操作，并采集、分析和處理來自所述水冷系統(tǒng)(7 )的數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種高壓電泵試驗(yàn)電源系統(tǒng)，其特征在于:所述水冷系統(tǒng)(7)包括水冷系統(tǒng)泵組(13)和水風(fēng)換熱器(14)，所述水冷系統(tǒng)(7)通過冷卻水管與所述高壓變頻器(2)內(nèi)功率單元(10)的散熱器相連，對(duì)功率單元(10)進(jìn)行冷卻，所述水冷系統(tǒng)泵組(13)為冷卻水管內(nèi)的水提供動(dòng)力，所述水風(fēng)換熱器(14)對(duì)冷卻水管內(nèi)的水進(jìn)行冷卻。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至4、6、8中任一權(quán)利要求所述的一種高壓電泵試驗(yàn)電源系統(tǒng)，其特征在于:所述負(fù)載為潛水電泵類負(fù)載。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種高壓電泵試驗(yàn)電源系統(tǒng)，其特征在于:所述輸出開關(guān)柜(5)、測(cè)量接線箱 (6)合并為一個(gè)柜體。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高壓電泵試驗(yàn)電源系統(tǒng)，高壓電網(wǎng)電源通過輸入開關(guān)柜輸出至高壓變頻器，為高壓變頻器供電。高壓變頻器將高壓電網(wǎng)電源電壓轉(zhuǎn)換成電壓和頻率可調(diào)的電源輸出至變壓器，轉(zhuǎn)換柜對(duì)變壓器輸出的電壓進(jìn)行星型-三角型變換，轉(zhuǎn)換柜輸出電源經(jīng)輸出開關(guān)柜供給負(fù)載進(jìn)行不同電壓等級(jí)的試驗(yàn)。輸出開關(guān)柜對(duì)輸出至負(fù)載的電源進(jìn)行分/合閘控制，測(cè)量接線箱對(duì)輸出開關(guān)柜輸出的電源電壓、電流進(jìn)行測(cè)量并上傳數(shù)據(jù)?？刂撇僮飨到y(tǒng)分別與輸入開關(guān)柜、高壓變頻器、變壓器、轉(zhuǎn)換柜、輸出開關(guān)柜和測(cè)量接線箱相連，實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)裝置的操作與監(jiān)控。本發(fā)明系統(tǒng)具有環(huán)保、節(jié)能、操作方便、控制精確、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)節(jié)省大量投資成本，大幅度降低維護(hù)保養(yǎng)的工作強(qiáng)度。
文檔編號(hào)H02M5/42GK103248240SQ20131012488
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月11日
發(fā)明者肖泉華, 曹洋, 梁金成, 黃志國(guó), 王世平, 鄧飛, 郭延軍, 黃歡, 范偉, 彭勃, 任濤, 鄧霆, 彭力, 肖偉, 歐海平, 何偉, 楊鳴遠(yuǎn), 龔精學(xué), 高峰雷, 張緯曄 申請(qǐng)人:株洲變流技術(shù)國(guó)家工程研究中心有限公司