（中车永济电机有限公司 陕西西安 710018）
摘要：本文根据企业未来电力电子产品的发展方向，分析了产品试验需要，提出一套电源范围宽、负载系统灵活多样、系统集成度高、操作简便、功能齐全和性能稳定的小功率电力电子产品试验系统设计思路和技术方案。
关键词：试验系统；电力电子；系统结构
1 设计思路
变流产品按照供电方式分为直流供电和交流供电两种类型，试验测试系统设计直流供电系统试验平台和交流供电系统试验平台两个试验系统，不同类型的变流器可共用同一试验电源及相应负载系统。
从系统的结构层次设计(图1)，电力电子测试系统平台纵向可以分为电源系统、负载系统、测量系统和控制系统；横向可以分为交流测试系统、直流测试系统。
电源系统包括单相交流电源、三相交流电源、直流电源，可以提供多种类型电源。
负载系统包括静态阻抗负载和动态负载，实现模拟两种负载工况模式。
控制系统包括电源、负载和电力电子被试品（如：变流器、TCU、ACU）的管理、软件监控功能。
电力电子测试系统是真实模拟变流器和电机的模型实现，接入牵引控制单元TCU或辅助控制单元ACU,通过试验台软件控制提供变流器需要的电压，然后通过试验测试台I/O接口设备和信号调理设备，进行控制单元TCU/ACU的控制算法与验证，同时可验证变流器、电机等参数选型的正确性，实现研发前期对产品性能测试和功能测试。
图1 试验系统架构 图2 试验系统框图
2 技术方案
电力电子测试系统采用负载回馈方案，试验系统由电源系统、负载系统、控制系统、测量系统等部分组成(图2)。
2.1电源系统
2.1.1交流供电系统试验平台
根据不同类型牵引供电系统，提供不同电压等级交流电，可以进行低于这三种电压等级交流供电变流器的研究性试验。
第一路：工业电网提供三相50Hz/10KV，经额定容量300KVA、10KV/2KV三相变单相变压器，再通过额定容量300KVA单相调压器输出0~2700VAC可调单相交流电压；
第二路：工业电网提供三相50Hz/10KV，经10KV/400V变压器、低压配电柜，再通过额定容量300KVA、380V/0~430V调压器，输出0~2700VAC三相可调交流电压；
第三路：工业电网提供三相50Hz/10KV，经10KV/400V变压器、低压配电柜，再通过额定容量60KVA、380V/0~430V调压器，输出0~1200VAC可调三相交流电压。
2.1.2直流供电系统试验平台
根据不同类型牵引供电系统，提供不同电压等级直流电，可以进行低于这两种电压等级直流供电变流器的研究性试验。
第一路：工业电网提供三相50Hz/10KV，经10KV/400V变压器、低压配电柜，再通过额定容量100KVA、380V/0~430V调压器，380V/2*1150V变压器，输出电压0~3000VDC可调12脉波直流电源；
第二路：工业电网提供三相50Hz/10KV，经10KV/400V变压器、低压配电柜，再通过额定容量300KVA、380V/0~430V调压器，380V/2*2000V变压器，额定容量300KVA，输出电压0~5400VDC可调12脉波直流电源。
2.2负载系统
2.2.1 动态负载
设计共三套负载拖动机组，可以调节测功机控制柜的转速给定值和转矩限幅值，使负载电机随着被试电机的转速运行，提供一定的转矩。
①380V/100KW永磁同步电动机与400V/100KW异步电动机同轴对联；②380V/600V/1140V/100KW三相异步电机与400V/100KW异步电动机同轴对联；③400V/300KW测功机。
2.2.2 静态负载
通过电阻柜和空心电抗器组成的静态阻抗负载
2.3控制系统
采用基于以太网构建控制系统，包括操作台控制、电源系统控制、负载系统控制；控制系统的控制方式为本机控制和控制台集中控制，通过控制台的指令电器，经过计算机充裕控制与联锁，对电源系统的10KV高压开关柜、变压器、调压器开关柜及相应的保护，对负载系统的负载电机，测功机控制器及相应开关的控制和保护，对风机、油泵的控制和保护，电源系统和负载系统的逻辑联锁。
控制系统包括中央控制计算机，分布式控制PLC，工业交换机，计算机实现控制、数据采集、数据存储以及后期分析功能，由PLC完成试验设备的逻辑控制和联锁保护，以通讯方式与计算机相连，变频电源、功率分析仪等设备都采用以太网方式通讯，与温度巡检仪采用R485通讯。
紧急按钮不采用网络方式，而采用直接控制电缆连接方式，在网络通讯不工作的状况下，依然能够安全断开试验系统主回路，保证试验设备和人员的安全。
图3 控制系统图
2.4测量系统
测量系统由功率分析仪和测量回路的传感器组成，通过以太网通信网络将原始数据传输到试验上位机，上位机通过数据软件对原始数据进行处理并进行相关运算分析。
测量系统主要功能：①10KV高压电压，电流测量及分析；②变压器、调压器电压和电流测量及分析；③负载电机转速、转矩的测量；④负载电机温度、风量、测量；⑤供油系统油流的测量
3 小结
永济电机公司已经完成电力电子多功能试验系统平台投建，并通过了动车组、电力机车及船舶变流产品的验证达到预期的设计要求，为永济电机公司未来电力电子变流产品研发提供了试验平台。
参考文献：
［1］天津电气传动设计研究所． 电气传动自动化技术手册( 第 2
版) ［M］． 机械工业出版社，2008．
［2］顾绳谷． 电机及拖动基础［M］． 机械工业出版社，2001．
作者简介：尚锋亮（1977-06-01），男，汉族，籍贯：山西省运城地区永济市，当前职称：工程师，学历：大学本科，研究方向：电力电子试验检测
论文作者:尚锋亮,黄超,张修同,田鹏刚,葸代其
论文发表刊物:《电力设备》2017年第35期
论文发表时间:2018/5/8
标签：系统论文; 负载论文; 调压器论文; 变流器论文; 电压论文; 测量论文; 电源论文; 《电力设备》2017年第35期论文;