基于PCI-9846數字化儀的變頻器輸出性能測試系統

應用領(lǐng)域:

高壓大功率電機變頻調速領(lǐng)域。

挑戰:

單元串聯(lián)型高壓變頻器利用若干低壓功率單元串聯(lián)實(shí)現高壓輸出，這種結構使其具有良好的容錯性能；將發(fā)生故障的單元屏蔽后，通過(guò)一定的故障處理方法，可以使系統繼續降低容量運行，保證生產(chǎn)的穩定運行。本文設計的系統主要針對采用三種不同的故障處理方法時(shí)，對單元串聯(lián)型高壓變頻器輸出電能質(zhì)量的各項指標進(jìn)行實(shí)時(shí)監測和分析，尤其是單元發(fā)生故障后，系統輸出電壓的性能指標，應盡量與故障前保持一致，以減小故障對系統工作的影響。

解決方案:

基于PCI-9846的變頻器輸出性能測試系統，利用LabVIEW虛擬儀器軟件平臺搭建系統主控界面，設計了相應的故障處理方法，可以得到不同故障處理方法時(shí)的參考波。在多單元級聯(lián)型變頻器仿真模型上進(jìn)行測試，通過(guò)凌華PCI-9846數字化儀采集三相電壓信號后進(jìn)行分析處理，獲得三相線(xiàn)電壓的幅值，頻率，總諧波含量，三相電壓相位等主要性能指標，從而檢查控制算法在系統正常運行及帶故障運行時(shí)的輸出情況。

利用變頻技術(shù)驅動(dòng)電動(dòng)機可以實(shí)現節能，符合我國有關(guān)節能減排的要求和社會(huì )需求。為了使變頻裝置應用在高電壓等級、大容量的場(chǎng)合，通常會(huì )采用高壓大容量的開(kāi)關(guān)器件和多電平的拓撲結構；級聯(lián)型變流器是一種有很好應用前景的多電平變換器，級聯(lián)型變頻器的具體應用如級聯(lián)型高壓變頻器拖動(dòng)風(fēng)機、水泵等負載，大多工作在比較重要的場(chǎng)合，在生產(chǎn)或生活中的作用和影響較大，對可靠性要求高，一般要求系統能夠連續運轉，即使在故障后適當降低容量運行，也不能隨時(shí)停機。在利用高壓變頻裝置驅動(dòng)電動(dòng)機實(shí)現節能目標的同時(shí)，為了保證系統的可靠性，需要高壓變頻裝置具有一定的容錯功能，即在發(fā)生器件或者單元故障時(shí)，能夠自動(dòng)將其屏蔽，通過(guò)調整控制方式，使系統繼續運行。

單元串聯(lián)型高壓變頻器利用若干低壓功率單元串聯(lián)實(shí)現高壓輸出，這種結構使其具有良好的容錯性能；將發(fā)生故障的單元屏蔽后，通過(guò)一定的故障處理方法，可以使系統繼續降低容量運行，保證生產(chǎn)的穩定運行。傳統的故障處理方法是采用屏蔽掉故障單元與另外兩相中相應的非故障單元，以保持變頻器的平衡運行，這樣勢必會(huì )造成非故障單元的浪費，因此對級聯(lián)型變頻器正常工作及故障時(shí)處理方法的研究很有必要。本文設計的基于PCI-9846的變頻器輸出性能測試系統主要針對采用三種不同的故障處理方法時(shí)，對單元串聯(lián)型高壓變頻器輸出電能質(zhì)量的各項指標進(jìn)行實(shí)時(shí)監測和分析，尤其是單元發(fā)生故障后，系統輸出電壓的性能指標，應盡量與故障前保持一致，以減小故障對系統工作的影響。該測試系統利用LabVIEW虛擬儀器軟件平臺搭建系統主控界面，設計了相應的故障處理方法，可以得到不同故障處理方法時(shí)的參考波。在多單元級聯(lián)型變頻器仿真模型上進(jìn)行測試，通過(guò)凌華PCI-9846數字化儀采集三相電壓信號后進(jìn)行分析處理，獲得三相線(xiàn)電壓的幅值，頻率，總諧波含量，三相電壓相位等主要性能指標，從而檢查控制算法在系統正常運行及帶故障運行時(shí)的輸出情況。

一 單元串聯(lián)型高壓變頻器結構及工作原理

單元串聯(lián)型高壓變頻器采用若干個(gè)低壓功率單元串聯(lián)的方式實(shí)現直接高壓輸出，其結構如圖1所示，采用的變壓器為多重化隔離變壓器，一次側輸入高壓，二次側輸出相互隔離的低壓，供給各個(gè)功率單元，即圖中的各個(gè)H橋，系統的三相結構類(lèi)似。每個(gè)功率單元都是一個(gè)三相輸入、單相輸出的交-直-交變頻器，具有統一的結構，功率單元的結構如圖2所示。

圖1:單元串聯(lián)變頻器結構