半导体变流器电气试验方法

半导体变流器电气试验方法

国家标准 GB/13422一2013 代替GBT4221992 半导体变流器电气试验方法 Semiconduetorconverters一Electricaltestmethods 2013-07-19发布 2013-12-02实施 国家质量监督检监检疫总局 发布 国家标准花管理委员会国家标准
GB/T13422一2013 目 次 前言 范围 规范性引用文件 术语和定义 试验的一般要求 概述 试验的一般要求 试验方法 -般电气试验 直流电路电气试验 5.2 交流电路电气试验 5.3 附录A(规范性附录)功率损耗的确定 6 附录B(资料性附录儿种典型的试验电路 附录c(资料性附录)脉动直流量的纹波和负载突加和突减时的瞬态电压波形 图1电压不平衡因数确定 图B.1整流器试验电路 图B.2逆变器试验电路(单相 18 图B.3变频器试验电路(单相输出 图B.4整流器并联试验电路 19 图c.1脉动直流量的纹波 20 图c.2负载突加和突碱时的瞬态电压波形 2
GB/T13422一2013 前 言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草 本标准代替GB/T134221992(半导体电力变流器电气试验方法》 本标准与GB/T13422一1992相比,主要技术变化如下 修改了标准名称 修改了“主题内容和适用范围"”(见第1章,1992年版第1章): 调整了“引用文件”见第2章,1992年版第2章) 调整并修改了“术语”见第3章,1992年版第3章); 删除了“试验项目与要求”(1992年版的4.1) 修改了“电气试验的一般要求”见第4章,1992年版的4.2); 修改了“试验方法”(见第5章,1992年版第5章); 增加了“可听噪声测量”和“电磁兼容试验”见5.1.16和5.1.17); 修改了损耗功率测定的基本假设和不可控整流器短路损耗功率的测定方法(见A.1和A.3.1 1992年版的Al和A3.1); 修改了附录B的标题(见附录B,1992年版附录B); 修改了附录c的标题及其中的文字符号(见附录C,1992年版附录C) 本标准由电器工业协会提出 本标准由全国电力电子学标准化技术委员会(sAC/Tc60)归口 本标准主要起草单位;西安电力电子技术研究所、广东志成冠军集团有限公司、漳州科华技术有限 责任公司、青岛经济技术开发区创统科技发展有限公司、卧龙电气集团北京华泰变压器有限公司、北京 景新电气技术开发有限责任公司 本标准主要起草人;蔚红旗,李民英,郑旺发、隋学礼、何宝振、罗本东、周敏 本标准所代替标准的历次版本发布情况为 -GB/T13422一1992
GB/T13422一2013 半导体变流器电气试验方法 范围 本标准规定了半导体变流器的一般电气试验方法 本标准适用于各种普通变流器,包括整流器、逆变器,兼有整流和逆变两种运行方式的变流器以及 各种电力电子开关 专用变流器也可参照使用 本标准不适用于机动车用变流器和航空电器用机载变流器 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的 凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件 凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 电工术语电力电子技术(IEc60050-551:1998和IEc60050-551-20. GB/T2900.332004 2001,IDT GB/T3859.1一2013半导体变流器通用要求和电网换相变流器第1-1部分;基本要求规范 IEC60146-1-l:2009,MOD GB/T3859.22013半导体变流器通用要求和电网换相变流器第1-2部分;应用导则 IEC/TR60146-l-2:201l,MOD) 半导体变流器 包括直接直流变流器的半导体自换相变流器 GB/T385942004 IEC60146-2:l999,IDT GB/T17626.22006电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验(IEC61000-4-2;2001 IDT 试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验 GB/T17626.4一2008 电磁兼容 IEC61000-4-4:2004,IDT 浪涌冲击)抗扰度试验(IEC61000-4-5 GB/T17626.52008电磁兼容 试验和测量技术 2005,IDT 试验和测量技术振荡波抗扰度试验(idtIEc61000-4-12 GB/T17626.12一1998电磁兼容 1995 GB17799.42001 电磁兼容通用标准工业环境中的发射标准(idtIEC61000-6-4:1997 术语和定义 GB/T290.38.cGB/T3859.l.GB/T38598.忽和cB/T3859.1界定的以及下列术语和定义适用于 本文件 为了便于使用,以下重复列出了GB/T2900.33.GB/T3859.1和GB/T3859.4中的 些术语 和定义 直流纹波因数d.e.ripplefactor 脉动直流量的峰值和谷值之差的一半与该直流量的平均值之比 [[GB/T2900.332004,定义551-17-29]
GB/T13422一2013 3.2 谐波含量 harmOniccOntent 周期量中的谐波分量之和 [GB/2900.33一2004,定义551-20-12 总谐波因数totalharmomicfactor;TH 交流量中的谐波含量的方均根值与该交流量的方均根值之比 [GB/T2900.332004,定义551-20-15] conversionfactor 变流因数 基波输出功率或直流输出功率与基波输人功率或直流输人功率之比 [[GB/T2900.33一2004,定义551-17-10叮 3.5 功率效率power effieieney 输出有功)功率与输人(有功)功率之比 注:计算变流器的(功率)效率时,应包括其直流侧交流分量产生的功率,而变流因数则不考虑这部分功率 因此 对于交流/直流变流而言,变流因数的值比(功率)效率的值小 [GB/T3859.1一2013,定义3.7.12] 不平衡度unbalanceratio 三相系统中,电流或电压基波分量的最大和最小方均根值之差,与相应的三相基波分量方均根值的 平均值之比 [GB/T3859.4一2004,定义3.5.15 3.7 unbalancefactor 不平衡因数 负序分量与正序分量之比 [GB/T3859.4一2004,定义3.5.16们 3.8 直流电压调整值diretotageregulaton 不包括稳定措施(如果有)的校正作用,在相同的触发延迟角下,约定空载直流电压与负载下直流电 压之差 [GB/T2900.33一2004,定义551-17-21 固有直流电压调整值inherentdireetoltageregulaton 不包括交流系统阻抗的影响时的直流电压调整值 [GB/T2900.332004,定义551-17-22] 输出电压稳态偏差steady-stateoutputvotagedeviation 在规定的输人电压最大值和最小值以及规定的最大负载和最小负载(轻载)下,输出电压相对于规 定电压的最大稳态差值 3.11 voltagedeviation 输出电压瞬态偏差 transientoutput 负载变化(突加或突减)时,输出电压最大瞬时值与相应的稳态偏差的差值
GB/T13422一2013 3.12 电压恢复时间votagereoverytime 从突加或突减变化(负载或供电电源电压变化，二者不同时发生)的瞬间起,到输出电压变化达到并 保持在规定的稳态偏差内的起始瞬间止的时间间隔 试验的一般要求 概述 本标准给出了半导体变流器的一般电气试验方法,试验电路参见附录B 本标准未给出的特定电 气试验方法和试验类型的划分应在产品标准中规定 所有试验的结果应按照产品标准的规定判定 4.2试验的一般要求 4.2.1正常环境条件 -般而言,正常环境条件包括 -环境温度:15C一35C; 相对湿度:45%一75%; 大气压力;86kPa~106kPa 如果不能在上述正常环境条件下试验,应对试验结果进行折算 4.2.2正常电气条件 -般而言,正常电气条件包括: 输人电压允差的上限值为额定电压的十10%,下限值为额定电压的-15%; -输人频率允差为额定频率的士2%; 三相输人电压不平衡度应不超过5% 4.2.3其他要求 使用的测量仪器、仪表和设备应具有满足测量要求的准确度,且进行有效的量值溯源 4.2.4 试验安全 应采取措施,确保操作人员,试验人员和设备的安全 试验方法 5.1 般电气试验 5.1.1绝缘电阻测量 -般情况下,按照GB/T3859.1一2013中的7.2.3.1测量绝缘电阻 测量位置: 彼此无电联结的电路之间; -电路与机壳之间 绝缘电阻只作为绝缘电压试验的参考,不作为考核
GB/T13422一2013 5.1.2绝缘电压试验 -般情况下,按照GB/T3859.1一2013中的7.2.2试验 采用水冷却方式的变流器一般在无水的情况下试验 当不便施加交流试验电压时,可施加与规定的交流试验电压峰值相等的直流试验电压 试验电压从零上升至其规定值的时间应不小于10s,或者自该规定值的50%开始,以每级为该规 定值的5%逐级增加至其该规定值 出厂试验时,如果试验电压在1s内足以上升至其规定值,可不必逐级增加试验电压 5.1.3可触及金属部分的接地电阻测量 可采用直接测量法测量 测量前,应将变流器与供电电源和负载断开,并清理规定的测量点处的污秽(如果有 测量时,仪表端子分别连接至接地端子和机壳(或应接地的导电金属件 5.1.4轻载试验 试验程序 -调整输人电压达到额定值(型式试验应在额定输人电压的最大值和最小值下试验); -调整输出电压达到额定值(负载电流满足试验要求即可); 检查显示仪表,触发设备、保护装置、冷却设备和故障检测单元能否正常工作 5.1.5电压均衡度(均压因数)测量 测量可结合轻载试验或额定电流试验进行 可分别测量每个臂的串联阀器件电压分配情况 测量程序 -调整输人电压达到额定值,负载电流达到满足试验要求的最小规定值,相控变流器的相位应使 输出电压处于最不利的情况(相位角接近90'); -测量各串联阀器件承受的反向或断态重复峰值电压; 按照式(1)计算电压均街度K. K =习U./(n,xU 式中: 习U 各串联阀器件承受峰值电压的总和,单位为伏(V); U 各串联阀器件中,分担最大电压份额的器件承受的峰值电压,单位为伏(V); -串联阀器件数量 1 5.1.6电流均衡度均流因数)测量 测量可结合额定电流试验进行 在等效的情况下,可分别测量每个臂的并联阀器件电流分配情况 测量程序 调整变流器电流至不低于其额定值的80%; 测量各并联阀器件承载的电流; 按照式(2)计算电流均衡度Ki 习I./n K= ，×I 式中: 习I 各并联阀器件承载的平均电流的总和,单位为安(A); 各并联阀器件中,分担最大电流份额的器件承载的平均电流,单位为安(A) IM
GB/T13422一2013 并联阀器件数量 n 5.1.7额定电流试验低压电流试验 如果更方便,可采用额定条件下的负载试验代替本试验 试验程序: -将变流器输人端子通过调压器或低压变流变压器连接至足以产生额定连续电流的供电电源， 输出端子直接短路或通过电抗器短路 -通过调压器或相位控制(如果有)调整电压,使输出电流达到额定值; -检查变流器各部分的运行情况 试验时,控制设备(如果有)和辅助装置由独立电源以额定电压供电 5.1.8负载试验 试验程序 -调整输人电压和负载电流达到额定值 -对于输出可调的变流器,调整输出电压达到额定值; 检查变流器各部分的运行情况 5.1.9温升试验 试验应尽可能在与规定的负载等效的情况下进行 试验可与额定电流试验或额定条件下的负载试 验同时进行 温升应在最严酷的额定冷却条件下测量 如果在低于规定的最高温度下试验,应进行修正 环境温度应在试验周期的最后四分之一期间测量 应至少使用两个测温元件对称布置在变流器的 周围,其位置高度约为变流器高度的二分之一,距变流器机柜不超过3001 mm 应注意避免空气流动和 直变流器直接热辐射对测量的影响 试验程序 调整输人电压和负载电流等于规定值 检查各部件的温度,直至达到热平衡 注当温度变化不超过1K/h,即认为达到热平衡 调整过载电流和时间间隔,测量各部件的温度(包括在最高温度下工作的部件的温度); 根据测得的温度,按照GB/T3859.2一2013第7章计算有效结温升 5.1.10效率的确定 效率可采用负载试验的方法或功率损耗测量的方法确定,也可采用计算内部损耗的方法确定 功 率损耗的测量方法见附录A 效率可分为功率效率和变流因数 对于脉波数为6及以上的变流器,可只确定变流因数 对于可工作在整流和逆变状态的可逆变流器,在整流状态下确定效率 负载试验方法是通过在额定负载条件下测量交流和直流功率确定效率 试验程序如下 -调整输人电压、输出电压和负载电流达到额定值; -按照规定的通电时间间隔,测量变流器输人端和输出端的功率 与变流器配套提供的辅助装置(接触器,泵、程序设备、风机等),即使不与变流器使用同一个电源供 电,也应测量其功率 效率刀按照式(3)计算 7=P./(P十P 式中
GB/T13422一2013 变流器输出端功率,单位为瓦(w); P P -变流器输人端功率,单位为瓦(w); -辅助装置要求的功率,单位为瓦(w) P 5.1.11过电压试验 试验时,过电压的建立方法根据产品标准的规定在下列方式中选择,并在规定的测量点测量电压的 瞬时值: 变流器换相过电压; a b)变流变压器网侧的分闸过电压; c) 负载断开时的过电压 在变流器输人端施加短时过电压 d 在变流器输人端施加脉冲电压 测量程序 调整输人电压,输出电压和负载电流达到规定值; 建立对应于上述a),b),c),d)和e)的过电压; 在规定的测量点测量最高瞬时电压 对于b),c),e)的情况,试验应重复(不少于3次)进行,以确保施加合适的试验电压 5.1.12输出电压测量 采用直接测量输出电压的方法 测量程序 调整变流器输人电压和负载电流达到规定值; 测量输出电压 5.1.13过载试验 试验一般结合温升试验和额定电流试验或负载试验进行 试验程序 调整负载电流达到额定值; 在变流器温度达到热平衡后,增加负载电流至规定的过载值; -经过规定的时间间隔后,降低负载电流至额定值 如果与额定电流试验或负载试验同时进行， 按照5.1.12测量输出电压; -过载后,确认温升试验,额定电流试验或负载试验要求的测量参数在规定范围内,保护动作和 信号显示符合要求 5.1.14短路试验 试验可结合轻载试验和功能试验(见GB/T3859.12013巾7.3.1),额定电流试验或负载试验 进行 试验程序 -调整输人电压和负载电流达到额定值 -对于输出电压可调的变流器,调整输出电压达到额定值,测量规定的测量点处的电流; -闭合短接开关或其他短接装置,测量规定的测量点处的电流,检查故障回路的切断和保护装置 的动作是否正常; -更换熔断器或接通快速开关、断路器,重新启动变流器运行 如果与额定电流试验或负载试验
GB/T13422一2013 同时进行,按照5.1.12测量输出电压; 确认额定电流试验或负载试验要求的测量参数在规定范围内,保护动作和信号显示符合要求 5.1.15触发设备性能检查 主要检查触发设备的静态和动态性能,包括能否在要求的供电电源电压变化范围内可靠工作 检查应尽可能在实际负载条件下进行 可结合轻载试验或额定电流试验检查 如果制造厂商的场 地无实际负载条件,可与用户协商在现场安装后进行 5.1.16可听噪声测量 采用直接测量可听噪声的方法 报警声(无论任何原因,如果有)不包括在测量范围内 渊量程序" 将变流器置于预期使用的正常位置,在正常运行方式的稳态条件、规定输人电压和额定电阻性 负载下运行; -自动投切的风机(如果有)应处于合闸状态 将声级计分别置于距变流器放置底平面高1m,距其外壳前、后,左、有各1m处测量(环境嗓 声应不高于10dB(A) 电磁兼容试验 5.1.17 5.1.17.1静电放电抗扰度试验 按照GB/T17626.22006中规定进行 5.1.17.2振荡波抗扰度试验 按照GB/T17626.12一1998中规定进行 5.1.17.3电快速瞬变脉冲群抗扰度试验 按照GB/T17626.4一2008中规定进行 5.1.17.4浪涌(冲击)抗扰度试验 按照GB/T17626.52008中规定进行 5.1.17.5电磁辐射试验 按照GB17799.4一2001中规定进行 5 直流电路电气试验 2 5.2.1直流输出电压(或电流)稳态偏差的确定 采用直接测量输出电压(或电流),然后计算的方法确定 测量程序 -调整输人电压和负载电流达到额定值,测量输出电压U.(或电流I.) -调整输人电压分别达到规定的最小值和最大值,在规定的负载电流(或电压)最大值和最小值 下,测量相应的输出电压(或电流); -取输出电压(或电流)的最大值和最小值作为测量结果 如果产品标准另有规定,按照产品标准的规定测量输出电压(或电流
GB/T13422一2013 对于300kw以上的变流器,可采用产品标准规定的方法测量 稳态偏差对称的情形 直流输出电压稳态偏差d和直流输出电流稳态偏差d分别按照式(4),式(5)计算 d=士(U-U)/2 d=士(Im一lm/2 式中: U 测得的输出电压最大值,单位为伏(V): 测得的输出电压最小值.单位为伏(V); Umim 测得的输出电流最大值,单位为安(A); Ima 测得的输出电流最小值,单位为安(A) Imm b)稳态偏差不对称的情形 直流输出电压的正稳态偏差十d和负稳态偏差一d分别按照式(6),式(7)计算 十dl'=Um一U 一dl'=Un一U 式中 U -当输人电压和负载电流为额定值时,测得的输出电压 单位为伏(V) 直流输出电流的正稳态偏差十d'和负稳态偏差一d分别按照式(8),式(9)计算 8 十d'=I -d'=Im一 式中: 当输人电压和负载电流为额定值时,测得的输出电流 单位为安(A) e)以百分数形式表示的稳态偏差 以百分数形式表示的直流输出电压稳态偏差d",和直流输出电流稳态偏差d"分别按照式10,式 11)计算 d-×100% l0) d'-×100% 11 式中: 输出电压的额定值,单位为伏(V); U I 输出电流的额定值,单位为安(A 5.2.2直流输出电压(或电流)整定范围的确定 采用直接测量输出电压(或电流),然后计算的方法确定 测量程序: -调整输人电压达到规定的最小值,输出电压或电流)整定调节器置于最大值位置,输出电流 或电压)达到规定值(可为额定值、中位值,最大值和最小值 按照产品标准的规定),测量相 应的输出电压(或电流); 调整输人电压达到规定的最大值,输出电压(或电流)整定调节器置于最小值位置,输出电流 或电压)达到规定值(可为额定值、中位值、最大值和最小值 按照产品标准的规定),测量相 应的输出电压(或电流); -取输出电压(或电流)的最大值和最小值作为测量结果 对于300kw以上的变流器,可采用产品标准规定的方法测量
GB/13422一2013 直流输出电压整定值的正稳态偏差十d和负稳态偏差-d,分别按照式(12),式(13)计算: 十d,=U、-U 12 d,=Um一UN 13 式中: U -测得的输出电压最大值,单位为伏(V); Umax -测得的输出电压最小值,单位为伏(V) Umim 输出电压的额定值,单位为伏(V) U 直流输出电流整定值的正稳态偏差十d和负稳态偏差一叫分别按照式(I),式15)计算 (14 十d=1a一、 (15) l,=Imin一IN 式中: 测得的输出电流最大值,单位为安(A); I Immn -测得的输出电流最小值,单位为安(A); -输出电流的额定值,单位为安(A I 以百分数形式表示的直流输出电压整定值的正稳态偏差十d"和负稳态偏差一d"分别按照式 (16),式(17)计算 十u ×100% (16 十d",= 二ur ×100% 一d",= 以百分数形式表示的直流输出电流整定值的正稳态偏差十"和负稳态偏差一"分别按照式(18) 式(19)计算 十d "×100% 18 十d" -d ×100% (19 -d"一 直流输出电压瞬态偏差和电压恢复时间的确定 5.2.3 采用直接测量输出电压.然后计算的方法确定 测量程序 调整输人电压和负载电流达到额定值,测量输出电压U.整定值可调时,U 应在整定范 围内); -使负载电流由规定的最小值阶跃变化至最大值,测量输出电压和负载电流 -使负载电流由规定的最大值阶跃变化至最小值,测量输出电压和负载电流 根据瞬态电压波形(见图C.2),确定直流输出电压的瞬态偏差十d，和一d 以及电压恢复时 间 如果产品标准另有规定按照产品标准的规定测量输出电压和负载电流 以百分数形式表示的直流输出电压的正瞬态偏差十d"和负瞬态偏差-"分别按照式(20),式(21 计算 十d-X1w% 20 d -d"= "×100% 21l U
GB/T13422一2013 5.2.4纹波因数测量 采用直接测量脉动电压(或电流)交流分量的瞬时最大值和最小值的方法确定 测量程序: 调整输人电压达到额定值,输出电压(或电流)应在规定值范围内 -对于输出电压(或电流)可调的变流器,调整输出电压(或电流)达到额定值; -测量规定的时间间隔内的脉动电压(或电流)瞬时最大值与最小值之差Ap(见图C.1. 如果产品标准对输人电压另有规定,根据产品标准的规定,按照上述程序测量 电压纹波因数和电流纹波因数o分别按照式22)、式(23)计算 /2 ×100% 22 ou s/ 23 ×100% 6 式中 脉动直流量的最大值(峰值)与最小值(谷值)之差 p U、 额定输出电压平均值,单位为伏(V); 额定输出电流平均值,单位为安(A I 5.2.5整流器并联试验 整流器并联试验电路见图B.4 试验程序(以两个变流器并联为例). -调整每个整流器的输人电压达到额定值; -对于输出电压可调的整流器,调整输出电压达到额定值; 连接公共负载,负载电流应不小于两个变流器额定输出电流之和的90%; -测量每个整流器的输出电流 5.2.6固有电压调整值测量 采用负载试验法或轻载和额定电流试验法确定 a)负载试验法 按照GB/T3859.1一2013确定 b 轻载和额定电流试验法 测量程序 -按照GB/T3859.2一2013中4.7确定电感性电压调整值d、和da; -考虑半导体器件的门槛电压,计算固有电压调整值 交流电路电气试验 5.3.1交流输出电压稳态偏差的确定 采用直接测量输出电压,然后计算的方法确定 测量程序: -调整输人电压和负载电流达到额定值,测量输出电压U.; -调整输人电压分别达到规定的最大值和最小值,在规定的负载电流最大值和最小值下,测量相 应的输出电压; -取输出电压的最大值和最小值作为测量结果; 10
GB/T13422一2013 -分别按照式(4),(6),(7)和(10)计算交流输出电压的稳态偏差(这时,式中的U、,Umn、,U 和 U、均应为方均根值) 对于100kVA以上的变流器,可采用产品标准规定的方法测量 5.3.2交流输出电压整定范围的确定 采用直接测量输出电压,然后计算的方法确定 测量程序 -调整输人电压达到规定的最小值,输出电压整定调节器置于最大值位置,输出电流达到规定值 可为额定值、中位值、最大值和最小值 按照产品标准的规定),测量相应的输出电压; 湖整输人电压达到规定的最大值,输出电压整定调节器置于最小值位置,输出电流达到规定值 可为额定值、中位值.最大值和最小值 按照产品标准的规定),测量相应的输出电压 取输出电压的最大值和最小值作为测量结果 分别按照式(12).(13).(16)和(17)计算交流输出电压整定值的稳态偏差(这时,式中的U nK、 和U、均应为方均根值》. U 对于100kVA以上的变流器,可采用产品标准规定的方法测量 交流输出电压瞬态偏差和电压恢复时间的确定 5.3.3 采用直接测量输出电压,然后计算的方法确定 对于脉宽调制或脉宽控制变流器,可采用产品标准 规定的方法 测量程序 -调整输人电压和负载电流达到额定值,测量输出电压U.整定值可调时,U 应在整定范 围内); -使负载电流阶跃变化至规定的最大值,测量输出电压和负载电流 -使负载电流阶跃变化至规定的最小值,测量输出电压和负载电流 根据瞬态电压波形(见图C.2),确定交流输出电压的瞬态偏差十d，和一d 以及电压恢复时 间t, 按照5.2.3确定以百分数形式表示的交流输出电压瞬态偏差 如果产品标准另有规定,按照产品标准的规定测量输出电压和负载电流 5.3.4交流输出电压变化范围的确定 采用直接测量输出电压的方法确定 测量程序 -调整输人电压和负载电流达到额定值; -输出电压调节器分别置于最大值和最小值位置,测量相应的输出电压; -取输出电压的最大值和最小值作为测量结果 如果产品标准另有规定,按照产品标准的规定测量输出电压 5.3.5交流输出电压的频率及其稳态偏差的确定 采用直接测量输出电压频率,然后计算的方法确定 测量程序 调整输出电压和负载电流达到额定值,测量输出电压频率f.; -调整输出电压分别达到规定的最大值和最小值,在额定负载电流下,测量相应的输出电压 频率; 11
GB/T13422一2013 -取输出电压频率的最大值和最小值作为测量结果 如果产品标准另有规定,按照产品标准的规定测量输出电压频率 稳态偏差对称的情形 a 交流输出电压频率的稳态偏差d按照式(24)计算: (24 d=士fm一fimm/2 式中: -测得的输出电压频率的最大值,单位为赫兹(Hz); nmmn -测得的输出电压频率的最小值,单位为赫兹(Hz) fnmm 稳态偏差不对称的情形 b 交流输出电压频率的正稳态偏差十d'和负稳态偏差一d'分别按照式(25)、式(26)计算 25) 十d/=/im一/ 26 -d/=fmn一f 式中 当输人电压和负载电流为额定值时,测得的输出电压颗率,单位为赫兹(H2》. 以百分数形式表示的稳态偏差 c 以百分数形式表示的交流输出电压频率稳态偏差d"按照式(27)计算; -×100% (27) f-员 式中: 输出电压频率的额定值,单位为赫兹(Hz). 5.3.6交流输出电压的频率变化范围的确定 采用直接测量输出电压频率的方法确定 测量程序: 一调整输人电压频率和负载电流达到额定值(如果输人电压频率不可调,且产品标准未另行规 定,供电电网的频率允差符合4.2.2时,可直接连接至供电电网); 输出电压频率调节器分别置于规定的最大值和最小值位置,测量相应的输出电压频率 -取输出电压频率的最大值和最小值作为测量结果 5.3.7交流输出电压与频率的关系的确定 采用直接测量输出电压及其频率,然后计算的方法确定 测量程序 -在额定输人电压下,调整输出电压达到规定的最大值,测量输出电压频率,计算输出电压与频 率的比值; -调整输人电压分别达到规定的最大值和最小值,测量相应的输出电压及其频率,计算相应的输 出电压与频率的比值; -取输出电压与频率的比值的最大值和最小值作为测量结果 如果产品标准另有规定,按照产品标准的规定确定输出电压与频率的关系 5.3.8 谐波测量 5.3.8.1交流输出电压谐波 采用直接测量输出谐波分量的方均根值的方法确定 12
GB/T13422一2013 测量程序: -调整输人电压和负载电流达到额定值,输出电压应在规定值范围内 测量输出电压基波和谐 波分量的方均根值; -调整负载电流分别达到规定的最大值和最小值,在额定输人电压下测量相应的输出电压基波 和谐波分量的方均根值; -调整输人电压分别达到规定的最大值和最小值,在额定负载电流下测量相应的输出电压基波 和谐波分量的方均根值 5.3.8.2变流器注入电网的电流谐波 采用在变流器输人端直接测量电流谐波分量的方均根值的方法确定 对于整流器,也可在测量电 感性直流电压的基础上按照GB/T3859.1一2013中6.3.1确定 测量程序 -调整输出电压达到规定的最小值; -调整负载电流达到额定值,测量电流谐波分量的方均根值 必要时,在轻载下测量电流谐波分量的方均根值 g 5. 3. 交流电压畸变因数测量 5.3.9.1交流输出电压畸变因数 采用直接测量的方法确定 测量程序 -调整输人电压和负载电流达到额定值,输出电压应在规定值范围内 -调整负载电流分别达到额定值、规定的最大值和最小值,在规定的时间间隔内,测量相应的输 出电压畸变因数%; 取输出电压畸变因数% 的最大值作为测量结果 5.3.9.2变流器引起的电网畸变因数 采用直接测量的方法确定 在保证准确度的情况下,也可采用其他方法确定 测量程序 -变流器不连接至电网时,测量电网输出端子处的畸变因数1 将变流器连接至电网,在规定的时间间隔内,测量电网输出端子处的畸变因数(如果产品标 准另有规定,按照产品标准的规定测量); 变流器引起的电网畸变因数7按式(28)计算: y=/一万 28 5.3.10三相电压不平衡测量 电压不平衡能以术语电压不平衡度或电压不平衡因数给出 如果没有其他要求,推荐使用电压不 平衡度 三相输出电压不平衡应在规定负载范围的两种负载下测量,首选对称负载条件下的空载和满载 如果规定了负载不对称与电压不平衡的关系,应进行验证 电压不平衡度可采用如下方法确定 在负载对称的情况下,调整输人电压达到额定值; -调整负载电流分别达到额定值,规定的最大值和最小值,测量相应的三相输出线电压 13
GB/T13422一2013 -按3.6确定电压不平衡度,取其最大值作为测量结果 电压不平衡因数能由如下方法确定(见图1) 5xun 60 3xu 图1电压不平衡因数确定 根据测得的线电压U、,Vw和wU,画出如图1中虚线表示的三角形 以w为底边,在其两侧各 做一个顶点分别为o和P的等边三角形 矢量PU和oU的幅值分别表示输出线电压的正序分量和负 序分量幅值的厅倍 电压不平衡因数能由ou与之比计算 O=U.儿 PU 式中 U 输出电压的负序分量 U 输出电压的正序分量 5.3.11功率因数测量 可采用负载试验法确定,也可采用轻载试验和额定电流试验确定 试验时,变流器连接至规定内阻的交流供电电源 a)负载试验法 采用直接测量输人参数,然后计算的方法确定功率因数 测量程序 -调整输人电压和负载电流达到额定值; -对于输出电压可调的变流器,调整输出电压达到额定值; 在变流器输人端测量输人电压U.U，和U 电流I、和I 以及有功功率P 按式(29)计算功率因数入 入=Pw/(!×U十×U;十l×U (29 式中: P -变流器输人有功功率,单位为瓦(w); 变流器输人端的相电流,单位为安(A); 、I、Ie 1 14
GB/T13422一2013 UA、,U.U -变流器输人端的相电压,单位为伏(V). b)轻载和额定电流试验法 采用轻载和额定电流试验法确定整流器的功率因数时,可根据测得的电抗或直流电压调整值UnN 和变压器的磁化电流,按GB/T3859.2一2013中4.6计算 15
GB/T13422一2013 附 录A 规范性附录 功率损耗的确定 A.1概述 确定功率损耗的目的在于确定变流器的效率 变流器的效率刀可按式(A.1),式A.2)计算: 对于整流器 -×100% A.1 P干P 对于逆变器 100% A.2 7= P十P 式中: 直流功率 Pa P 损耗之和， 交流侧输出基波功率 P 损耗的测量应在变流器中所有部位的温度达到对应于额定值的热平衡温度后进行 试验时,可使用变流变压器或试验变压器 如果使用变流变压器,测得的是整个设备的功率损耗 变流变压器的损耗应修正到75C时的值 如果使用试验变压器,该变压器应具有与原配置的变流变压 器相同的脉波数和换相数 确定功率损耗时的基本假设见GB/T3859.12013中7.4.1.1 A.2轻载功率损耗的确定 轻载功率损耗测量可与轻载试验结合进行 如果可行,应在变流器作整流运行时测量功率损耗 测量程序如下: -轻载试验程序见5.1.4 直流侧连接电阻性负载 流过变流器的电流应不低于变流器轻载电 压开始上升时的过渡电流 -测量输人功率; -测量辅助装置和触发设备(如果有)消耗的功率以及其他不取决于变流器负载的功率损耗 -测量输出功率 对于脉波数为6及以上的变流器,允许使用直流电流表和直流电压表测量输 出功率,但应予以说明,以免与直流功率混淆 轻载功率损耗等于测得的变流器输人功率减去输出功率 空载功率损耗等于空载时的输人功率 A.3短路功率损耗的确定 A.3.1不可控整流器 按照GB/T3859.2一2013中6.2确定 16
GB/T13422一2013 A.3.2可控变流器 当用户与制造厂商达成协议,或者当可控变流器的运行条件与不可控整流器在短路损耗方面没有 显著差异时,可按照A.3.1确定短路功率损耗 试验时,应使变流器在整流状态下短路运行 短接电路应包括一个电感,其数值足以使直流电流上 叠加的纹波电流大致等于实际负载条件下预期的纹波电流 辅助装置和触发设备由独立电源以额定电 压供电,它们消耗的功率不计算在短路功率损耗内 如果在规定运行条件下测量短路功率损耗,应适当协调交流电压和相位的控制,以保证在试验过秘 中出现的重叠角大致等于实际负载条件下预期的重叠角 变流器的短路功率损耗等于短路试验时交流供电电源供给的功率减去变流变压器(如果有)铁芯功 率损耗和对应于直流电压平均值的损耗 17
GB/T13422一2013 B 附 录 资料性附录 几种典型的试验电路 整流器、逆变器,变频器和整流器并联试验电路分别如图B.l一图B.4所示 说明: P -频率计 Q,Q,Q 负载 -开关 电压互感器; G P 交流电源; 直流电压表; T P 波形失真仪; P 直流电流表 T、T,T 电流互感器; U 示波器; 功率测量仪器 受试整流器 P P、P 整流器试验电路 图B.1 说明: 负载; 功率表; 转换开关 P、P Q" 电容器; 断路器 C,C 交流电压表; Q P 熔断器; -交流电流表; 分流器; 电源， P -频率计; R 电阻器; G,G P 直流电流表; P0 -波形失真仪; U 受试逆变器 P、P 直流电压表; -谐波分析仪 开关; 示波器; P、P Q~Q,Q、Q 图B.2逆变器试验电路(单相 18
GB/T13422一2013 说明 -功率表 P -负载 电流表; G 交流电源; P 功率测量仪器; 保险丝 F Q,Q-,Q 开关; 频率计 断路器; P、P Q 波形失真仪; 电流互感器" T一T P2、P P.、P 示波器 T -电压互感器; U P 电压表 受试变频器 图B.3变频器试验电路(单相输出 说明 负载; 交流电源; G,G P、P -交流电压表; P、,P,P 直流电流表 直流电压表 P、P QQ -开关; U,U. 受试整流器 图B.4整流器并联试验电路 19
GB/T13422一2013 附录 资料性附录) 脉动直流量的纹波和负载突加和突减时的瞬态电压波形 C1脉动直流量的纹波 脉动直流量的纹波见图c.1 脉动直流量的纹波 图C.1 c.2负载突加和突减时的瞬态电压波形 负载突加和突减时的瞬态电压波形见图C.2 说明 负载突减瞬间 -电压变化达到并保持在规定的稳态偏差内的起始瞬间 负载突减时的瞬态电压波形 图C.2负载突加和突减时的瞬态电压波形 20
GB/T13422一2013 A 说明: 负载突加瞬间 2 -电压变化达到并保持在规定的稳态偏差内的起始瞬间 h)负载突加时的瞬态电压波形 图C.2续

半导体变流器电气试验方法GB/T13422-2013

半导体变流器作为一种高效、可靠的电力变换设备，广泛应用于各种工业和民用领域。其电气试验是保证其正常运行的关键步骤之一。

国家标准GB/T13422-2013规定了半导体变流器电气试验的方法，下面我们将逐一介绍：

• 1.直流侧特性试验：主要包括静态特性试验和动态特性试验。静态特性试验可以测试半导体变流器的整流、逆变等基本特性；动态特性试验则可以测试其响应速度、稳定性等动态性能。
• 2.交流侧特性试验：包括输出电压调节特性试验和负载特性试验。前者可以测试半导体变流器的输出电压调节范围及精度；后者则可以测试其在不同负载情况下的稳定性。
• 3.耐压试验：可以测试半导体变流器的绝缘强度。其具体分为交流侧输入绕组与输出绕组之间的绝缘电阻测定、交流输入端与输出端之间的绝缘电阻测定、直流输入端与输出端之间的绝缘电阻测定三个部分。
• 4.温升试验：可以测试半导体变流器在负载工作状态下的散热能力。其可以通过测量变流器表面温度及散热器温升来评估变流器的散热能力。

以上就是国家标准GB/T13422-2013规定的半导体变流器电气试验方法，其科学可靠、操作简单，是保证半导体变流器正常运行的重要手段。

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