本发明公开一种变频电源试验系统及其试验控制方法，试验系统包括变压器、第一变频电源和第二变频电源，其中第一变频电源作为被测对象，第二变频电源作为模拟负荷；第一变频电源和第二变频电源分别包括电网侧变流器和负荷侧变流器；第一变频电源和第二变频电源的电网侧变流器的交流侧分别通过变压器连接电网，直流侧连接负荷侧变流器的直流侧；第一变频电源的负荷侧变流器的交流侧与第二变频电源的负荷侧变流器的交流侧相连。本发明利用变频电源模拟变频电源所带负荷，通过控制方法的调整实现对系统中两变频电源的分别试验，可简化多待测变频电源试验时的流程，提高测试效率，且成本较低。
1.一种变频电源试验系统，其特征是，包括变压器、第一变频电源和第二变频电源，其中第一变频电源作为被测对象，第二变频电源作为模拟负荷；
第一变频电源和第二变频电源分别包括电网侧变流器和负荷侧变流器；第一变频电源和第二变频电源的电网侧变流器的交流侧分别通过变压器连接电网，第一变频电源和第二变频电源的电网侧变流器的直流侧分别连接相应变频电源的负荷侧变流器的直流侧；第一变频电源的负荷侧变流器的交流侧与第二变频电源的负荷侧变流器的交流侧相连。
2.根据权利要求1所述的变频电源试验系统，其特征是，第一变频电源和第二变频电源中，电网侧变流器的交流侧与变压器之间，以及两变频电源的负荷侧变流器的交流侧之间，分别设有可控开关。
3.根据权利要求1或2所述的变频电源试验系统，其特征是，所述变压器为三绕组变压器，三绕组变压器包括高压侧绕组、第一低压侧绕组和第二低压侧绕组，高压侧绕组连接电网，第一低压侧绕组和第二低压侧绕组分别连接第一变频电源和第二变频电源的电网侧变流器的交流侧。
4.根据权利要求1或2所述的变频电源试验系统，其特征是，所述变压器包括两个双绕组变压器，第一变频电源和第二变频电源的电网侧变流器的交流侧分别通过一个双绕组变压器连接电网。
5.一种权利要求1至4任一项所述变频电源试验系统的试验控制方法，其特征是，包括步骤：S1，启动作为被测对象的第一变频电源的电网侧变流器，控制使得电网侧变流器的直流侧电压稳定；
S2，启动第一变频电源的负荷侧变流器，控制使得负荷侧变流器的交流侧电压和频率稳定；
S3，启动作为模拟负荷的第二变频电源的电网侧变流器，控制使得电网侧变流器的直流侧电压稳定；
S4，启动第二变频电源的负荷侧变流器，控制使得第二变频电源的负荷侧变流器的交流侧电压，跟踪第一变频电源的负荷侧变流器的交流侧电压；
S5，控制使得第二变频电源与第一变频电源并网，然后控制第二变频电源的负荷侧变流器的交流侧电流为0；
S6，设置功率指令，包括设定功率指令中第一变频电源所带负载的容量值；
根据功率指令调节第二变频电源的负荷侧变流器的交流侧电流，使得第二变频电源的负荷侧变流器的交流侧输出功率跟踪功率指令中第一变频电源所带负载的容量值；
S711，对功率指令中的参数值进行至少一次改变，每次改变皆执行步骤S6；检测不同功率指令参数情况下第一变频电源负荷侧变流器交流侧的输出电压，并计算不同功率指令参数情况下输出电压的幅值差；
S712，设置输出电压幅值差的阈值，判断S711计算得到输出电压的幅值差是否大于输出电压幅值差的阈值：若不大于，则判定被测变频电源输出稳定性满足要求；
S721，调整功率指令中的参数，执行步骤S6，控制第二变频电源的负荷侧变流器的交流侧输出功率，使得第一变频电源工作在额定负荷；
S722，在设定时间长度内使第一变频电源维持工作在额定负荷；设定的时间长度结束后，检测第一变频电源温度以及组成部件；根据温度变化情况以及组成部件的损坏情况判断被测变频电源是否满足带载能力；
S731，利用功率指令参数的变化改变第二变频电源的负荷侧变流器的交流侧输出功率，模拟负荷突变的情况；
S732，检测负荷突变时第一变频电源负荷侧变流器的交流侧输出电压的变化幅度，以及输出电压变化后恢复至正常值的时间；
S733，根据S732的检测结果判断被测变频电源的动态特性是否满足要求。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征是，步骤S6中，设定功率指令中第一变频电源所带负载的容量值，包括设定有功功率值和无功功率值。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征是，步骤S712中，输出电压幅值差的阈值为交流电压给定值的5%。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征是，步骤S6中，设置功率指令还包括设置第二变频电源的功率调节速度。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征是，在步骤S73进行变频电源动态响应特性试验时，步骤S731所述功率指令参数的变化包括第一变频电源所带负载的容量值的变化，步骤S6中设置的该变化对应的功率调节速度为1000kW/s。
一种变频电源试验系统及其试验控制方法
技术领域
[0001] 本发明涉及电力电子应用试验技术领域，特别是一种可应用于岸电变频电源的变频电源试验系统及其试验控制方法。
背景技术
[0002] 变频电源广泛应用于岸电、大功率电力电子模拟电源等领域，由于其输出工作频率与国内电网50HZ频率不同，对其进行试验验证时，无法直接与电网连接。
[0003] 对变频电源的试验需要同时满足几个测试目的，包含变频输出精度以及稳定度、变频电源的带载能力，以及变频电源的动态响应特性。
[0004] 现有的试验方法以及试验系统在实现上述测试目的时还存在系统架构较复杂，试验效率较低的缺陷。
发明内容
[0005] 本发明的目的是提供一种变频电源试验系统及其试验控制方法，利用变频电源模拟变频电源所带负荷，进而对变频电源进行试验，可提高测试效率。
[0006] 本发明采取的技术方案为：一种变频电源试验系统，包括变压器、第一变频电源和第二变频电源，其中第一变频电源作为被测对象，第二变频电源作为模拟负荷；
[0007] 第一变频电源和第二变频电源分别包括电网侧变流器和负荷侧变流器；第一变频电源和第二变频电源的电网侧变流器的交流侧分别通过变压器连接电网，直流侧连接负荷侧变流器的直流侧；第一变频电源的负荷侧变流器的交流侧与第二变频电源的负荷侧变流器的交流侧相连。
[0008] 进一步的，第一变频电源和第二变频电源中，电网侧变流器的交流侧与变压器之间，以及两变频电源的负荷侧变流器的交流侧之间，分别设有可控开关。当试验系统出现故障时，可通过可控开关立即切除故障，避免故障造成的影响。
[0009] 优选的，所述变压器为三绕组变压器，三绕组变压器包括高压侧绕组、第一低压侧绕组和第二低压侧绕组，高压侧绕组连接电网，第一低压侧绕组和第二低压侧绕组分别连接第一变频电源和第二变频电源的电网侧变流器的交流侧。
[0010] 优选的，所述变压器包括两个双绕组变压器，第一变频电源和第二变频电源的电网侧变流器的交流侧分别通过一个双绕组变压器连接电网。
[0011] 本发明变频电源试验系统中的两个变频电源设备的角色可互换，从而实现对两变频电源设备的分别试验。本发明可利用两台现有的变频电源，仅需增加一台三绕组变压器或两台双绕组变压器，结合控制方法以及控制策略的调整，即可实现试验功能。
[0012] 本发明还提供一种上述变频电源试验系统的试验控制方法，包括步骤：
[0013] S1，启动作为被测对象的第一变频电源的电网侧变流器，控制使得电网侧变流器的直流侧电压稳定；
[0014] S2，启动第一变频电源的负荷侧变流器，控制使得负荷侧变流器的交流侧电压和频率稳定；
[0015] S3，启动作为模拟负荷的第二变频电源的电网侧变流器，控制使得电网侧变流器的直流侧电压稳定；
[0016] S4，启动第二变频电源的负荷侧变流器，控制使得第二变频电源的负荷侧变流器的交流侧电压，跟踪第一变频电源的负荷侧变流器的交流侧电压；
[0017] S5，控制使得第二变频电源与第一变频电源并网，然后控制第二变频电源的负荷侧变流器的交流侧电流为0；
[0018] S6，设置功率指令，包括设定功率指令中第一变频电源所带负载的容量值；
[0019] 根据功率指令调节第二变频电源的负荷侧变流器的交流侧电流，使得第二变频电源的负荷侧变流器的交流侧输出功率跟踪功率指令中第一变频电源所带负载的容量值；
[0020] S7，对被测变频电源进行试验，包括：
[0021] S71，输出稳定性试验：
[0022] S711，对功率指令中的参数值进行至少一次改变，每次改变皆执行步骤S6；检测不同功率指令参数情况下第一变频电源负荷侧变流器交流侧的输出电压，并计算不同功率指令参数情况下输出电压的幅值差；
[0023] S712，设置输出电压幅值差的阈值，判断S711计算得到输出电压的幅值差是否大于输出电压幅值差的阈值：若不大于，则判定被测变频电源输出稳定性满足要求；
[0024] S72，带载能力试验：
[0025] S721，调整功率指令中的参数，执行步骤S6，控制第二变频电源的交流侧输出功率，使得第一变频电源工作在额定负荷；
[0026] S722，在设定时间长度内使第一变频电源维持工作在额定负荷；设定的时间长度结束后，检测第一变频电源温度以及组成部件；根据温度变化情况以及组成部件的损坏情况判断被测变频电源是否满足带载能力；
[0027] S73，变频电源动态响应特性试验：
[0028] S731，利用功率指令参数的变化改变第二变频电源的交流侧输出功率，模拟负荷突变的情况；
[0029] S732，检测负荷突变时第一变频电源交流侧输出电压的变化幅度，以及输出电压变化后恢复至正常值的时间；
[0030] S733，根据S732的检测结果判断被测变频电源的动态特性是否满足要求。
[0031] 本发明试验方法对第一变频电源和第二变频电源的控制，皆通过向两变频电源的既有控制模块下装控制软件或同时下发控制指令来实现，对变频电源的各种输出控制为现有技术。当一个变频电源试验完毕，需要对原作为模拟负荷的另一变频电源进行试验时，则调换两变频电源下装的控制软件及控制指令，以调换两变频电源在试验中的角色（被测对象-模拟负荷），重新按照本发明的方法进行试验，即可利用同一试验架构完成两变频电源的试验。
[0032] 步骤S5中，控制使得第二变频电源与第一变频电源并网，即将第一变频电源交流侧输出电压与第二变频电源交流侧输出电压并网，具体为，在两变频电源交流侧输出电压相等的前提下，通过解除第二变频电源负荷侧变流器中电力电子开关的闭锁状态，达到并网目的。具体的并网操作为现有技术。
[0033] 进一步的，步骤S6中，设定功率指令中第一变频电源所带负载的容量值，包括设定有功功率值和无功功率值。对第二变频电源的功率指令中的负载容量值为对变频电源进行带载试验时，模拟负载的容量值。如使第一变频电源带纯阻性负载，即可设置功率指令中的有功功率为某一定值，无功功率指令设置为0，如使第一变频电源带纯感性负载，即可设置功率指令中的无功功率为某一定值，有功功率指令设置为0。
[0034] 优选的，步骤S712中，输出电压幅值差的阈值为交流电压给定值的5%。所述交流电压给定值即电压控制目标值，也是步骤S2控制第一变频电源交流侧输出电压稳定后时稳定电压目标值。
[0035] 更进一步的，步骤S6中，设置功率指令还包括设置第二变频电源的功率调节速度。
[0036] 优选的，在步骤S73进行变频电源动态响应特性试验时，步骤S731所述功率指令参数的变化包括第一变频电源所带负载的容量值的变化，步骤S6中设置的该变化对应的功率调节速度为1000kW/s，即每秒钟可将功率指令中的负载容量值从0调节到1000kW，能够用于模拟负荷突变的情况，从而反应变频电源在负荷突变时的性能，用于变频电源动态特性的试验中。
[0037] 本发明的有益效果：
[0038] 1）本发明利用两台变频电源设备，通过不同的功能分配，一台控制为变频电源，一台控制为模拟负荷，以及不同的控制方法实现了整个试验系统的功能，仅增加了一台变压器，设备利用率高；
[0039] 2）本发明的两台变频电源在硬件结构上完全相同，更换两变频电源的控制软件程序或指令后即可以达到相互测试的目的，提高测试效率；
[0040] 3）本发明通过调整对模拟负荷的第二变频电源的控制目标，可以实现各种负荷工况的模拟，可以模拟四象限负荷，以及负荷的突变等，试验功能较齐全。
附图说明
[0041] 图1所示为本发明试验系统结构原理示意图。
具体实施方式
[0042] 以下结合附图和具体实施例进一步描述。
[0043] 实施例1
[0044] 如图1所示，本发明的变频电源试验系统，包括变压器、第一变频电源和第二变频电源，其中第一变频电源作为被测对象，第二变频电源作为模拟负荷；
[0045] 第一变频电源和第二变频电源分别包括电网侧变流器和负荷侧变流器；第一变频电源和第二变频电源的电网侧变流器的交流侧分别通过变压器连接电网，直流侧连接负荷侧变流器的直流侧；第一变频电源的负荷侧变流器的交流侧与第二变频电源的负荷侧变流器的交流侧相连。
[0046] 图1所示的实施例中，第一变频电源和第二变频电源中，电网侧变流器的交流侧与变压器之间，以及两变频电源的负荷侧变流器的交流侧之间，分别设有可控开关。当试验系统出现故障时，可通过可控开关立即切除故障，避免故障造成的影响。
[0047] 变压器为三绕组变压器，三绕组变压器包括高压侧绕组、第一低压侧绕组和第二低压侧绕组，高压侧绕组连接电网，第一低压侧绕组和第二低压侧绕组分别连接第一变频电源和第二变频电源的电网侧变流器的交流侧。
[0048] 实施例2
[0049] 本实施例将实施例1中的三绕组变压器替换为两个双绕组变压器，第一变频电源和第二变频电源的电网侧变流器的交流侧分别通过一个双绕组变压器连接电网。
[0050] 实施例1和实施例2中，本发明变频电源试验系统中的两个变频电源设备的角色可互换，从而实现对两变频电源设备的分别试验。本发明可利用两台现有的变频电源，仅需增加一台三绕组变压器或两台双绕组变压器，结合控制方法以及控制策略的调整，即可实现试验功能。
[0051] 实施例3
[0052] 实施例1和实施例2中，以第一变频电源S1作为被测对象，第二变频电源S2作为模拟负荷，变频电源试验系统的试验控制方法，包括步骤：
[0053] S1，启动作为被测对象的第一变频电源S1的电网侧变流器，控制使得电网侧变流器的直流侧电压稳定；
[0054] S2，启动第一变频电源S1的负荷侧变流器，控制使得负荷侧变流器的交流侧电压和频率稳定；
[0055] S3，启动作为模拟负荷的第二变频电源S2的电网侧变流器，控制使得电网侧变流器的直流侧电压稳定；
[0056] S4，启动第二变频电源S2的负荷侧变流器，控制使得第二变频电源S2的负荷侧变流器的交流侧电压，跟踪第一变频电源S1的负荷侧变流器的交流侧电压；
[0057] S5，控制使得第二变频电源S2与第一变频电源S1并网，然后控制第二变频电源S2的负荷侧变流器的交流侧电流为0；
[0058] S6，设置功率指令，包括设定功率指令中第一变频电源所带负载的容量值；
[0059] 根据功率指令调节第二变频电源S2的负荷侧变流器的交流侧电流，使得第二变频电源S2的负荷侧变流器的交流侧输出功率跟踪功率指令中第一变频电源S1所带负载的容量值；
[0060] S7，对被测变频电源进行试验，包括：
[0061] S71，输出稳定性试验：
[0062] S711，对功率指令中的参数值进行至少一次改变，每次改变皆执行步骤S6；检测不同功率指令参数情况下第一变频电源负荷侧变流器交流侧的输出电压，并计算不同功率指令参数情况下输出电压的幅值差；
[0063] S712，设置输出电压幅值差的阈值，判断S711计算得到输出电压的幅值差是否大于输出电压幅值差的阈值：若不大于，则判定被测变频电源输出稳定性满足要求；
[0064] S72，带载能力试验：
[0065] S721，调整功率指令中的参数，执行步骤S6，控制第二变频电源的交流侧输出功率，使得第一变频电源工作在额定负荷；
[0066] S722，在设定时间长度内使第一变频电源S1维持工作在额定负荷；设定的时间长度结束后，检测第一变频电源S1温度以及组成部件；根据温度变化情况以及组成部件的损坏情况判断被测变频电源S1是否满足带载能力；
[0067] S73，变频电源动态响应特性试验：
[0068] S731，利用功率指令参数的变化改变第二变频电源的交流侧输出功率，模拟负荷突变的情况；
[0069] S732，检测负荷突变时第一变频电源S1交流侧输出电压的变化幅度，以及输出电压变化后恢复至正常值的时间；
[0070] S733，根据S732的检测结果判断被测变频电源的动态特性是否满足要求。
[0071] 本发明中的功率指令，可实时修改，并可通过上位机以实时通讯的方式发送至作为模拟负荷的第二变频电源控制模块。在进行试验时，上位机可与两变频电源分别连接通讯。
[0072] 本发明试验方法对第一变频电源和第二变频电源的控制，皆通过向两变频电源的既有控制模块下装控制软件同时下发控制指令来实现，对变频电源的各种输出控制为现有技术。当一个变频电源试验完毕，需要对原作为模拟负荷的另一变频电源进行试验时，则调换两变频电源下装的控制软件及控制指令，以调换两变频电源在试验中的角色（被测对象-模拟负荷），重新按照本发明的方法进行试验，即可利用同一试验架构完成两变频电源的试验。
[0073] 步骤S5中，控制使得第二变频电源与第一变频电源并网，即将第一变频电源交流侧输出电压与第二变频电源交流侧输出电压并网，具体为，在两变频电源交流侧输出电压相等的前提下，通过解除第二变频电源负荷侧变流器中电力电子开关的闭锁状态，达到并网目的。具体的并网操作为现有技术。
[0074] 步骤S712中，输出电压幅值差的阈值为交流电压给定值的5%。所述交流电压给定值即电压控制目标值，也是步骤S2控制第一变频电源交流侧输出电压稳定后时稳定电压目标值。如通过调节S2的功率，使变频电源工作在各种典型负荷工况，如200kW、 400kW、600kW、800kW，检测变频电源S1的输出电压，如果不同功率值时S1输出电压变化较大，与控制目标（交流电压给定值）480V相差过大，即认为变频电源不稳定，对于本实施例，变频电源的输出电压在各个工况下的差值不应大于480V的5%，即24V。
[0075] 在进行变频电源带载能力试验时，S2即为S1的负载，调节S2的功率，使S1工作在额定负荷情况800kW，此时让该系统连续运行一段时间，在本实施中设定运行72小时，若S1中各组成器件的温度稳定，且没有任何部件损坏，即认为变频电源的带载能力达到了800kW，反之，存在任何器件损坏，即认为变频电源的带载能力达不到800kW。
[0076] 步骤S6中，设定功率指令中第一变频电源所带负载的容量值，包括设定有功功率值和无功功率值。对第二变频电源的功率指令中的负载容量值为对变频电源进行带载试验时，模拟负载的容量值。如使第一变频电源带纯阻性负载，即可设置功率指令中的有功功率为某一定值，无功功率指令设置为0，如使第一变频电源带纯感性负载，即可设置功率指令中的无功功率为某一定值，有功功率指令设置为0。
[0077] 步骤S6中，设置功率指令还包括设置第二变频电源的功率调节速度。在步骤S73进行变频电源动态响应特性试验时，步骤S731所述功率指令参数的变化包括第一变频电源所带负载的容量值的变化，步骤S6中设置的该变化对应的功率调节速度为1000kW/s，即每秒钟可将功率指令中的负载容量值从0调节到1000kW，能够用于模拟负荷突变的情况，从而反应变频电源在负荷突变时的性能，用于变频电源动态特性的试验中。
[0078] 负荷突变的情况下，考核变频电源的动态特性，即变频电源输出电压的变化幅度，以及输出电压变化后恢复到正常值的时间，在本实施例中变化幅度不应超过±10%，恢复到正常值的时间不超过1s，在该范围内，可以认为变频电源的动态性能满足要求，否则不满足要求。
[0079] 以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其限制，参照上述实施例进行的各种形式修改或变更均在本发明的保护范围之内。
