一种变频器节能测试老化回馈系统及方法

技术领域

本发明涉及电源测试领域，特别涉及一种变频器节能测试老化回馈系统及方法。

背景技术

变频器电源板目前在实际生产测试老化中，需要通过接外挂空调外机的方式用于模拟测试，来测试当前模块电源板，不能监控当前变频电源板的工作状态，即不能测试当前正转还是反转，同样也不能直观的反映当前变频器板的输出，无法能量化当前变频器输出参数。测试时间长，空调外机启动时间局限性导致测试时间大约在1分30秒左右。

发明内容

本发明提供一种变频器节能测试老化回馈系统及方法，旨在解决现有变频器电源板测试老化时测试时间长，无法监控工作状态等问题。

本发明提供一种变频器节能测试老化回馈系统，包括上位机、输出固定频率载波的变频电源、将载波平滑滤波成三相正弦波的滤波模块、模拟空调外机的节能负载模块、将能量回馈到电网的回馈并网逆变器模块，所述上位机连接变频电源并控制变频电源的输出参数，所述上位机与节能负载模块建立通讯，所述变频电源的输入端连接电网，所述滤波模块连接变频电源的输出端，且所述滤波模块的输出端连接节能负载模块，所述回馈并网逆变器模块分别连接节能负载模块和电网，所述节能负载模块实时监控变频电源状态并测量变频电源的正转、反转、相电压、相电流、功率、频率参数。

作为本发明的进一步改进，所述滤波模块为由低频电感、电容构成的前级低频滤波器。

作为本发明的进一步改进，所述节能负载模块由电压环锁相、三相PFC整流电路构成。

作为本发明的进一步改进，所述回馈并网逆变器模块包括DC转AC模块，所述DC转AC模块一端单相输入DC电压，其另一端连接并回馈至电网。

作为本发明的进一步改进，所述节能负载模块包括死区模块、数字比较功能模块。

本发明还提供一种变频器节能测试老化回馈方法，包括以下步骤：

S1.上位机设定并控制变频电源的输出参数；

S2.开启变频电源输出载波为固定频率的方波，经过滤波平滑成三相正弦波参数输入到节能负载模块；

S3.节能负载模块模拟空调外机的工作模式，并根据输入的参数工作并输出直流电压送入回馈并网逆变器模块；

S4.回馈并网逆变器模块将单向输入的直流电压通过DC转AC模块转换后，将能量回馈至电网。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S1中，上位机设定工作模式、启动电压、开关、设定功率大小等参数，并通过与节能负载模块建立通讯，根据反馈的信息控制变频电源的输出参数。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S3具体包括：

S31.节能负载模块利用空间矢量对滤波后的变频器输出进行锁相，通过旋转空间坐标将当前负载模拟成空调外机的工作模式；

S32.对三相输入电流的相位进行超前或滞后拉载调整，整流后输出为直流电压。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S3还包括：

S33.节能负载模块通过互补方式加入死区模块以及数字比较功能模块。

本发明的有益效果是：本系统可以模拟电机实现正转反转、相电压、相电流以及频率测量，通过DC总线输出加上节能逆变模块将能量回馈电网达到测试老化验证并且节能的目的。

附图说明

图1是本发明一种变频器节能测试老化回馈系统的结构框架图；

图2是本发明中节能负载模块的第一电路图；

图3是本发明中节能负载模块的第二电路图；

图4是本发明中节能负载模块的第三电路图；

图5是本发明中节能负载模块的第四电路图；

图6是本发明中滤波模块的电路图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

实施例一：

本发明的一种变频器节能测试老化回馈系统引入模拟空调外机，可以量化测试输出参数以及将测试时间缩短控制在30秒，可以验证当前测试过程中接线是否接反，能够将电源板输出的能量回馈到电网。

如图1所示，该系统包括上位机、输出固定频率载波的变频电源1、将载波平滑滤波成三相正弦波的滤波模块2、模拟空调外机的节能负载模块3、将能量回馈到电网的回馈并网逆变器模块4，上位机连接变频电源并控制变频电源的输出参数，上位机与节能负载模块3建立通讯，变频电源1的输入端连接电网，滤波模块2连接变频电源1的输出端，且滤波模块2的输出端连接节能负载模块3，回馈并网逆变器模块4分别连接节能负载模块3和电网，节能负载模块3实时监控变频电源1状态并测量变频电源1的正转、反转、相电压、相电流、功率、频率参数。。

其中各个模块的功能如下：

PC上位机模块主要通过CAN总线地址码寻址，并与指定负载模块通讯、设定工作模式、启动电压、开关、设定功率大小等参数，与节能负载模块3通讯用于控制变频器电源板的输出参数。

滤波模块2将变频电源1输出的载波为50HZ固定频率的方波，通过前级低频滤波器分别将三相载波平滑滤波成三相交流正弦波(U、V、W)输入到节能负载模块3，其中滤波模块2为由低频电感、电容构成的前级低频滤波器。如图3所示，滤波模块2包括三组前级低频滤波器，每组前级低频滤波器包括四个并联的电容，一个低频电感，四个电容并联后再与一个低频电感串联。

如图2至图5，节能负载模块3由电压环锁相、三相PFC整流电路构成，利用空间矢量对滤波后的变频器输出进行锁相，用DSP芯片数字算法模拟空调外机工作，对三相输入电流的相位进行调整实现超前或滞后拉载，整流后输出为直流电压400Vdc。

回馈并网逆变模块4包括DC转AC模块，DC转AC模块一端单相输入DC电压，其另一端连接并回馈至电网；单相输入DC能源通过DC转AC模块将能量回馈至电网，从而达到节能的目的，DC转AC模块可以为常用的DC/AC转换电路。

本系统中变频电源通过CAN协议总线，由上位机PC设定操作并且能够具体的量化测试参数以及老化参数。通过节能负载模块3能够实时可靠的反映当前的电源板的工作状态。其次通过输出DC总线电压通过节能逆变模块组成节能回馈系统将能量回馈电网，从而达到节能的目的。

实施例二：

本发明的一种变频器节能测试老化回馈方法，包括以下步骤：

S1.上位机设定并控制变频电源的输出参数：上位机设定工作模式、启动电压、开关、设定功率大小等参数，并通过与节能负载模块3建立通讯，根据反馈的信息控制变频电源的输出参数；

S2.开启变频电源输出载波为50HZ固定频率的方波，经过滤波平滑成三相正弦波参数输入到节能负载模块3；

S3.节能负载模块3模拟空调外机的工作模式，并根据输入的参数工作并输出400V直流电压送入回馈并网逆变器模块4；

S4.回馈并网逆变器模块4将单向输入的直流电压通过DC转AC模块转换后，将能量回馈至电网。

其中步骤S3具体还包括：

S31.节能负载模块3利用空间矢量对滤波后的变频器输出进行锁相，通过旋转空间坐标将当前负载模拟成空调外机的工作模式；

S32.对三相输入电流的相位进行超前或滞后拉载调整，整流后输出为直流电压。

输入参数经过电压环锁相、通过三相PFC整流输出400V DC，采样SVPWM空间矢量算法，通过旋转空间坐标将当前负载模拟成空调外机的工作模式，400V DC输出送入下一级逆变器模块构成回路。

如图2所示，三相PFC整流电路通过SVPWM空间矢量算法实现，总体实现方式为三相桥式电路共有6个开关器件，场效应管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6，依据同一桥臂上下管不能同时导通的原则，则开关器件共有8种组合方式，排出每个桥臂同时导通与同时不导通情况，分为6个扇区。

S33.节能负载模块3通过互补方式加入死区模块以及数字比较功能模块。

每相桥臂分为上下管不能同时导通，DSPePWm模块自动死区功能模块以及数字比较功能模块，即比较保护功能，对模块的可靠性能有所提升。

该方法采用数字算法模拟空调电机工作，上位机CAN总线通过通讯指令控制变频电源按照设定输出参数工作，测量当前变频器输出正转反转、电流、电压频率等功率参数，通过三相PFC技术整流输出400VDC，通过并网逆变器将能量回馈电网。

引入节能负载模块6230(模拟空调外机)之后可以通过CAN协议指令通过CP恒功率模式来工作，提供测试效率，可以将测试时间缩短在35秒左右，通过软件算法可以测量当前变频板输出是否存在接线错误也就是正转还是反转，通过CAN总线协议，将当前变频器电源板输出电压、电流、功率以及频率等等实时直观反馈给测试以及老化使用者，同样节能负载模块3采用数字算法进行模拟电机的拉载模式，对输入电流的相位进行调整实现超前或滞后拉载，整流后输出为直流电压400Vdc，利用并网逆变器的原理把能量馈送到电网，实现节能的目的。同时为解决现有系统无法实现变频锁相，工作带载，只能模拟固定频率的电机工作的问题，将电源板测试老化程序修改为固定频率输出的方波经过整流模块变成正弦波输入到模拟负载中实现带载回馈节能的目的。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。