CA168首页 > 自动化新闻 > 独家原创 > 新闻详情

变频器测量与试验(二)

发布日期:2018-01-23 浏览次数:5541
 0.2  变频器试验标准及方法

 

 

10.2.1 变频器试验条件

(1)电气使用条件

变频器试验时应考虑试验电源频率变化、电压变化、电压不平衡、电源阻抗、电源谐波及一些异常条件等:如频率为fLN±2%;额定输入电压的变化限值为±10%;电源电压不平衡度不超过基波额定输入电压(VLN1)的3%。

 

(2)环境使用条件

主要包括使用气候条件和机械安装条件,如环境温度+5℃~+40℃;湿度应小于90%,变频器应安装于室内坚固的基座上,在其安装区域内装置或安装在柜内器件对变频器通风或冷却系统不会造成严重的影响。

 

 

10.2.2  试验类型

变频器试验类型包括:

①型式试验。对按照某一设计制造的一个或数个部件进行的试验,用于说明该设计满足特定的技术要求。

②出厂试验。在制造期间或制造之后对各个部件进行的试验,用于确定其是否符合某一准则。

③抽样试验。在一批产品中对随机抽取的产品进行的试验。

④选择(专门)试验。除型式试验和出厂试验之外,经过制造厂和用户协商而进行的试验。

⑤车间试验。为了验证设计,在制造厂的实验室里对部件或设备进行的试验。

⑥验收试验。按合同上规定的、用以向用户证明该部件满足其技术规格中某些条件的试验。

⑦现场调试试验。在现场对部件或设备进行的试验,用于验证安装和运行的正确性。

⑧目击试验。在厂方和用户在场的情况下进行的上述任何一种试验。

 

 

10.2.3  试验标准和项目

(1)国家标准

全国半导体电力变流器标准化技术委员会从完善产品全过程的质量控制出发,针对相应的调速装置试验方法、调速装置环境条件规程、调速装置技术条件、调速装置验收规程、调速装置安全规程等制定的一些配套标准,已制订了6项电气传动调速系统的国家及行业标准:GB/T3886.1-2002、JB/T10251-2001、GB/T12668.1-2003、GB/T12668.2-2003、GB12668.3-2004、GB/T12668.4。

 

《GB/T12668.2-2003调速电气传动系统第2部分:一般要求–低压交流变频电气传动系统额定值的规定》适用于一般用途的交流调速传动系统,该系统由电力设备(包括变流器部分、交流电动机和其它设备,但不限于馈电部分)和控制设备(包括开关控制—如通/断控制,电压、频率或电流控制,触发系统、保护、状态监控、通信、测试、诊断、生产过程接口/端口等)组成。本标准不适用于牵引传动和电动车辆传动;适用于连接交流电源电压1kV以下、50Hz或60Hz,负载侧频率达600Hz的电气传动系统。本标准给出了关于变频器额定值、正常使用条件、过载情况、浪涌承受能力、稳定性、保护、交流电源接地和试验等性能的要求。

 

(2)变频器标准试验项目

变频器标准试验项目见表10-1。

 

表10-1  变频器标准试验项目

试验

型式试验

出厂试验

专门试验

试验方法

绝缘(见注)

×

×

 

GB/T3859.1中6.4.1

轻载和功能

×

×

 

GB/T3859.1中6.4.2

额定电流

×

   

GB/T3859.1中6.4.3

过电流能力

   

×

GB/T3859.1中6.4.10

纹波电压和电流的测量

   

×

GB/T3859.1中6.4.17

功率损耗的确定

×

   

GB/T3859.1中6.4.5

温升

×

   

GB/T3859.1中6.4.6

功率因数的测定

   

×

GB/T3859.1中6.4.7

固有电压调整率的测定

   

×

GB/T3859.1中6.4.8

检验辅助备件

×

×

 

GB/T3859.1中6.4.11

检验控制设备性能

×

×

 

GB/T12668.2中7.3.3

检验保护器件

×

×

 

GB/T3859.1中6.4.13

电磁干扰性

×

   

GB/T12668.3中第5章

电磁发射

×

   

GB/T12668.3中第6章

音频噪声

   

×

GB/T3859.1中6.4.16

附加试验

   

×

GB/T3859.1中6.4.21

① 绝缘试验的目的在于检查变频器的绝缘状况,为了防止不必要的破坏,在试验之前,可先用1000V兆欧表测量受试部分的绝缘电阻。在环境温度20±5℃和相对湿度为90%的情况下,其数值应不小于1MΩ,但所测绝缘电阻只作为耐压试验的参考,不作考核。

 

② 轻载和功能试验的目的是为了验证变频器电气线路的所有部分以及冷却系统的连接是否正确,能否与主电路一起正常运行,设备的静态特性是否能满足规定要求。本试验作为出厂试验时,变频器仅在额定输入电压下运行,而型式试验时,则应在额定电压的最大值和最小值下检验设备的功能。

 

③ 额定电流试验是为了检验变频器能否在额定电流下可靠运行。

 

④ 过电流能力试验是负载试验的一部分,是在额定运行情况下,在规定的时间间隔施加规定的短时过电流值,变频器均能正常工作。

⑤ 纹波电压和电流的测量是在用户提出要求时才予以实施,并按GB/T3859.2电气试验方法和产品分类标准的规定进行。

 

⑥ 功率损耗可以在测量的基础上进行计算,或者直接测定。间接冷却的变流器的功率损耗可以从测得的热转移媒质所转移的热量(用量热的方法)和估算通过变频器机壳的热流量来计算。

 

⑦ 温升试验的目的在于测定变频器在额定条件下运行时,各部件的温升是否超过规定的极限温升。试验应在规定的额定电流和工作制,以及在最不利的冷却条件下进行。

 

⑧ 一般情况下,不需要测量功率因数,当要求测量时,应测定总功率因数。

 

⑨ 固有电压调整率测量是在变频器电压等于额定值下,根据轻载试验、额定电流试验取得的数据计算的(见GB/T3859.2)。

 

⑩ 辅助部件的检验主要在于对变频器电气元件、风机等辅助装置的性能进行检验。但只要这些元件具备出厂合格证,可只检验其在变频器中的运行功能,不必重复进行出厂试验。

 

⑾ 控制设备的性能检验最好采用类似额定功率的电动机对设备进行检验,也可采用较低功率的电动机在反馈量适当换算的情况下来进行。

 

⑿ 保护器件的检验主要包括各种过电流保护装置的过流整定;快速熔断器和快速开关的正确动作;各种过电压保护设施的正确动作;装置冷却系统的保护设施的正常动作;作为安全操作的接地装置和开关的正确设置以及各种保护器件的互相协调。

 

⒀ 电磁抗扰性的验验是通过试验验证变频器各个子部件的性能,如电力电子电路、驱动电路、保护电路、控制电路及显示和控制面板对电磁干扰的抗扰度。电磁干扰有低频干扰和高频干扰。低频干扰包括:谐波、换相缺口电压畸变、电压波动、电压跌落和短时中断、电压不平衡和频率变化。高频干扰包括:对公共环境、工业环境及对电磁场的抗扰度。

 

⒁ 对变频器电磁发射的要求是:应尽可能地与其实际的工作环境条件相适应,为了确保基本的保护要求,分别规定了对公共环境、工业环境的低频基本发射限值和高频基本发射限值。

 

⒂ 音频噪声试验应在周围2m内没有声音反射面的场所进行,测试时应尽可量避免周围环境噪声对测量结果的干扰。

 

⒃ 附加试验是上述试验项目未包括的其他性能有要求,应在定货时提出,并取得协议。

 

 

10.2.4  变频器相关试验

(1)稳态性能

变频器稳态性能试验包括:试验变频器传动变量,如输出转速、转矩等的稳态性能,用选取的偏差带(稳态)来评价反馈控制系统的稳态性能,应满足规定的工作和使用偏差的变量范围。

 

(2)动态试验

①电流限值和电流环。这些试验用来表征变频器的动态性能,与被传动设备无关。应在接近0、50%、100%基本转速下进行,试验有以下三项:

 

● 电流限值。增大负载,就要使变频器达到其预设的电流限值点。(另一种方法是:增大转速阶跃量至足够大的转动惯量,产生一个瞬态负载,使变频器达到设定的电流限值点)。这时就可对电流上升时间、超调量和持续时间以及阻尼特性进行分析。

 

● 电流环带宽。通过对电流设定和电流测量(反馈)之间响应的谐波分析,可以确定电流环的带宽。必须检查幅值和位移,该试验应在线性或准线性区域内进行。

 

● 对电流设定的阶跃响应。

 

②转速环。提供并正确选择转速给定的阶跃以适应下列试验,该测试可在空载或轻载条件下进行。

● 达到电流限值并进行检查。

 

● 在未达到任何限值情况下,测量传动输出转速响应(通常在50%、100%基本转速下进行)。

 

③转矩脉动。若轴上耦合有相当灵敏的转速测量器件,通过在空载条件下转速的变化,可测量出气隙转矩脉动的相关等级。

 

④自动再启动。若设有自动再启动功能的,则应在规定的断电期间对其进行检验。这种功能应与紧急停车相协调。

 

④能耗制动和能耗减速。能耗制动和能耗减速是两个操作功能,其特性应由用户和制造厂来商定。

 

 

10.2.5  变频器负荷特性测试

(1)变频器负荷特性测试平台

测试部分的功能是对已维修完成的变频器性能测试,测试变频器的最佳负载是交流电动机。根据变频器的使用说明,一般要求变频器负载不低于额定功率的10%,采用3kw左右的电动机来实现15kW以下等级变频器的负载测试。用15kW的电动机来实现150kW以下等级变频器的负载测试。电动机负载可使用一台磁粉制动机来模拟电动机负载,磁粉制动机可以通过改变输入电压来改变磁粉的间隙,从而达到改变负载的目的。以实现模拟变频器实际负载的目的,当然还需要检测其它一些辅助参数,如输入电压、电流、输出电压、电流,以及三相的平衡情况,输出波形的谐波分量。测试平台需要的设备有:

 

①三相交流电动机:主要参数:3kW,15kW。

②磁粉制动器:主要参数:350N.m。

③电流传感器:主要参数:测量范围内0~50A,输出0~50mA。

④电压传感器:主要参数:测量范围内0~1000V,输出0~100mA。

⑤模拟电流显示表头:主要参数:0~50A,输入0~50mA。

⑥模拟电压显示表:主要参数:0~1000V,输入0~100mA。

⑦1:3减速器。

⑧小水泵:用途:磁粉制动机的冷却。

⑨16位16通道A/D转换卡:主要参数为输入0~10V。

⑩16位D/A转换卡:主要参数为输出0~10V。

⑾信号部分:输入、输出信号分别为0~10V电压信号、0~20mA电流信号、开关量和脉冲信号。

⑿计算机和多功能打印机各1台

 

测试平台的结构示意图如图10-6所示

(2)单台滑差电动机堵转负荷特性测试

本方法是直接采用单台滑差电动机,将滑差电动机主轴输出通过机械与机座硬连接,此时,输出主轴的速度一直为零。通过在励磁线圈上加载直流电压来调节励磁电流的大小和输出转矩大小,从而用于调节负载的大小,如图10-7所示。

 

 

该方法需要一台0~60~90V/2~8A(最大)的直流可调电压源,如果无合适的电源,可以采用调压器加整流滤波电路来实现,另外,由于滑差电动机一般附带了调速器,因此可以通过取消原滑差电动机调速器中的电压闭环控制部分改制成单相SCR调压电路来实现。这种方法的缺点是电压输出为非线性,在起始段,输出电压变化缓慢,加载较慢,在高输出电压时,输出电压变化较快,负载调整比较困难。

 

该方法的优点是简单,成本低,适用于中小功率变频器的中高速加载试验场合。由于不能够实现快速的加卸载,故不能实现动态性能测试,也不能实现发电状态的性能测试。由于在低速时滑差电动机的滑差离合器相对运行速度低,不能够实现低速加载。

 

(3)两台异步电动机通过滑差电动机对拖负荷特性测试

本方法是采用一台滑差电动机与另外一台异步电动机同轴连接,两台电动机可以通过两台变频器分别来驱动,如图10-8所示。本方法可以通过在励磁线圈上加载直流电压来调节负载大小,也可以通过调节两台电动机的相对速度来调整负载大小,可以实现反向电动运行的加载,也可以实现同相发电运行的加载,并可以实现零速或者低速加载。缺点是由于滑差电动机加载采用电磁感应和滑差实现,加载响应速度慢,不能够实现快速加载,因此还不能够满足高精度、快速的性能测试。

(4)两个交流电动机对拖负荷特性测试

本方法是采用两台同功率的异步电动机同轴连接,两台电动机通过两台变频器分别来驱动,如图10-9所示。其中一台电动机通过测试变频器驱动,另外一台电动机通过具有精确转矩控制功能的闭环矢量控制变频器来驱动。改变转矩的大小和方向,就可以实现作为被测电动机的负载,就可以验证被测试变频器的性能。

本方法可以实现反向电动运行的加载,也可以实现同相发电运行的加载。由于为闭环转矩控制,可以实现零速、低速和高速的高转矩、高精度加载。由于电动机连接为机械硬连接,由于异步电动机的转矩响应相比滑差电动机快,加载响应速度也快,可以满足大多数场合的测试要求,但是对于高精度、快速的性能测试还不能够完全满足。

 

(5)交直流电动机对拖负荷特性测试


本方法是采用一台直流电动机和另外一台异步电动机同轴连接,如图10-10所示。其中异步交流电动机通过被测变频器来驱动,直流电动机通过一台可以四象限运行的直流调速器来驱动。直流电动机通过精确的转矩控制,改变测试转矩的大小和方向,就可以实现被测电动机负载任意变化,就可以验证被测试变频器的性能。

 

 

本方法可以实现反向电动运行的加载,也可以实现同相发电运行的加载。由于为直流电动机闭环转矩控制,可以实现零速、低速和高速的高转矩、高精度的加载。由于电动机连接为机械硬连接,直流电动机的转矩响应快,加载响应速度也快,基本可以满足绝大多数场合的测试要求,是目前最理想的测试方法。

 
[新闻搜索] [] [告诉好友] [打印本文] [关闭窗口] [返回顶部]
0条 [查看全部]  网友评论

视觉焦点