高压变频器试验系统的负载模拟

摘要

高压变频器通过改变大中型异步电动机输入电压的频率，实现电机的无极调速，有效地节约了能源，在国内外备受关注。课题组研制出的6kV/2500kW高压变频器于2006年7月在武汉高压研究院通过了重载试验，即将进入现场运行。针对高压变频器试验过程中所带阻抗型负载的耗能问题以及散热压力，本文利用电力电子技术设计了一种负载模拟装置，使电能最终回馈电网，以减少负载耗能和散热压力，同时还可以进行旋转机械运动特性的模拟。
　　 本文首先介绍了负载模拟的历史、现状和趋势，给出了所设计的负载模拟的通用结构和基本模拟原理。根据通用结构详细分析了各种发电机类型与模拟原理和负载模拟所需要的换流器。由于负载模拟的换流器必须跟发电机相匹配，形成了三种负载模拟方案，对各种方案进行分析，选出了适合作为高压变频器负载的方案。再对所选出的负载模拟方案进行更深一步的分析，最后选择直流发电机带可变电阻型负载和直流发电机带晶闸管有源逆变器型负载作为最终的仿真对象。根据最后所选的负载模拟方案，对主回路中的异步电动机和直流发电机参数进行了设计，同时根据设计出的电机参数，设计出所要模拟负载类型的相关参数。以Matlab/Simulink为平台，建立了直流发电机带晶闸管有源逆变器型负载、直流发电机带可控电阻型负载的仿真模型。根据前面设计出的电机参数和负载参数进行了负载特性的仿真，并对各个仿真结果进行了分析，从仿真的角度验证了负载模拟方案的正确性和主回路参数设计的合理性。