專利名稱：一種新型電封閉交流變頻異步測功機系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測量變速器(如齒輪變速器、液力變矩器、車輛變速器和分動器等)轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、功率、效率及特性等的電封閉交流變頻異步電機式電力測功機系統(tǒng)。
目前，變速器傳統(tǒng)的測量系統(tǒng)主要有以下兩種類型，一是功率流開放式測功機系統(tǒng)，二是功率流封閉式測功機系統(tǒng)。功率流開放式測功機系統(tǒng)，它的試驗設(shè)備由三部分組成，厚動機、受試齒輪裝置及耗能負載裝置。其功率只是由原動機流向耗能負載裝置，功率流是開放型的，試驗?zāi)芰孔兂蔁崮苋勘幌牡?。采用的耗能負載裝置有機械制動器、磁粉制動器、電渦流測功器、水力測功器及電力測功器等。這類試驗系統(tǒng)的主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)較簡單，配置靈活，設(shè)備投資相對較低。但它最大的缺點是造成很大的能源浪費。為了收回試驗?zāi)芰?，?jié)約能源，人們普遍用功率流封閉式測功機系統(tǒng)，即功率由原動機流向加載裝置，除系統(tǒng)必需的功率損耗外，其余功率由加載裝置返回給原動機，構(gòu)成功率流的封閉系統(tǒng)。又包括兩種類型，分別是機械功率流封閉式及電功率流封閉式。兩者相比，電封閉系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為簡單，加載方便，測量準確度較高。電封閉系統(tǒng)主要有以下兩種，一是直流電機式電封閉系統(tǒng)，它由兩臺它勵直流測功電機組成的直流電封閉測功系統(tǒng)。兩臺電機的轉(zhuǎn)動部分互相連接，電樞繞組并聯(lián)投入公共的直流電網(wǎng)。調(diào)節(jié)兩臺電機的勵磁電流，使一臺作電動機運行，另一臺作發(fā)電機加載。發(fā)電機發(fā)出的電能經(jīng)電樞繞組回饋給直流電網(wǎng)。這種系統(tǒng)的優(yōu)點是節(jié)約能源，結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)速和加載方便，但由于直流電機有整流子，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，極限容量及極限轉(zhuǎn)速受到很大的限制，難以滿足高速度、大容量測量的要求。測量的高精度要求也難以達到。
以上技術(shù)來源于1988年12月機械工業(yè)出版社出版朱孝錄等編著的“齒輪的試驗技術(shù)與設(shè)備”一書。二是交流異步電機式電封閉系統(tǒng)，雖然直流電機調(diào)速性能好，但是構(gòu)造復(fù)雜。與直流電機相比，交流鼠籠式異步電機結(jié)構(gòu)簡單，堅固可靠，維護容易，高速性能好。因此交流調(diào)速始終是人們長期以來追求的目標。由于電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，性能優(yōu)越的交流變頻器得到了廣泛的應(yīng)用，在許多領(lǐng)域已經(jīng)取代直流調(diào)速。現(xiàn)有的電封閉交流變頻異步測功機系統(tǒng)，包括有變頻器、鼠籠式異步測功電機、聯(lián)軸器，一臺變頻器與一臺鼠籠式異步測功電機在電路上相連，另一臺變頻器與另一臺鼠籠式異步測功電機在電路上相連，兩臺測功電機通過聯(lián)軸器與被試機械的轉(zhuǎn)動部分互相連接，兩臺變頻器與三相電網(wǎng)相連接，由三相電網(wǎng)供電，調(diào)節(jié)變頻器的頻率，使一臺由變頻器供電的測功電機作電動機運行，通過被試機械拖動另一臺由變頻器供電的測功電機作發(fā)電機運行，將發(fā)電能量通過變頻器回饋給三相電網(wǎng)，構(gòu)成功率流的電封閉系統(tǒng)。瑞士AVL公司生產(chǎn)的測功機就是這種類型，可以直接用來組成這種電封閉系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的優(yōu)點是，試驗?zāi)芰康玫交厥?，?jié)省了能源；采用了結(jié)構(gòu)簡單，堅固可靠，維護容易，高速性能好的鼠籠式異步測功電機，測量設(shè)備的大容量、高速度、高精度要求較易達到；采用了成熟的、性能優(yōu)越的變頻調(diào)速技術(shù)，保護功能強，設(shè)備的可靠性好，自動化水平高。另外，這種電封閉的構(gòu)成是將作發(fā)電加載運行的測功機發(fā)出的電功率通過變頻器返回到三相交流電網(wǎng)，再由電網(wǎng)對測功電動機供電，它是通過三相電網(wǎng)構(gòu)成的電功率封閉系統(tǒng)。這種系統(tǒng)目前也存在兩個方面的問題，一是必須采用具有四象限運行的變頻器或者是專門的逆變回網(wǎng)裝置，而不能采用量大面廣，價格相對便宜得多的普通型PWM變頻器。更大的問題是電功率通過變頻器逆變回網(wǎng)會給電網(wǎng)帶來程度不同的諧波污染。而且設(shè)備容量越大，影響也越嚴重。為了抑制諧波對電網(wǎng)的干擾，必須采取一系列的抗干擾措施，增加了設(shè)備總投資，而且問題仍得不到徹底解決，因此，防止造成電網(wǎng)公害始終是這類系統(tǒng)所面臨的問題。
本發(fā)明的目的在于提供供變速器試驗用的電功率內(nèi)部循環(huán)的一種電封閉交流變頻異步測功機系統(tǒng)。
本發(fā)明包括有逆變器、鼠籠式異步測功電機、頻率控制器、聯(lián)軸器，一臺逆變器與一臺鼠籠式異步測功電機在電路上相連，另一臺逆變器與另一臺鼠籠式異步測功電機在電路上相連，兩臺逆變器之間連接有頻率控制器，兩臺測功電機通過聯(lián)軸器與被試機械的轉(zhuǎn)動部分互相連接，其特征在于還包括一臺整流單元，整流單元的輸入端接三相交流電網(wǎng)，輸出端構(gòu)成直流匯流排，兩臺逆變器并聯(lián)連接到直流匯流排上，當電封閉交流變頻異步測功機系統(tǒng)工作時，兩臺逆變器的輸出為兩臺測功電機提供交流變頻電源，通過頻率控制器增加一臺測功電機的頻率或減小另一臺測功電機的頻率時，可使其中一臺作電動機運行，另一臺超同步速作發(fā)電機加載運行，所發(fā)出的交流電通過逆變器返回給電動機，于是構(gòu)成了異步發(fā)電機和異步電動機內(nèi)部的電功率循環(huán)的電封閉系統(tǒng)，而不需要將發(fā)電能量回饋給交流電網(wǎng)，從交流電網(wǎng)經(jīng)整流單元輸入的電功率僅用以補充內(nèi)部的功率損耗，從而解決了給電網(wǎng)帶來諧波污染問題。
本發(fā)明的特征還在于由逆變器供電的鼠籠式異步測功電機有三臺或多臺，每臺逆變器都并聯(lián)接在直流匯流排上，測功電機通過聯(lián)軸器與被試機械的轉(zhuǎn)動部分互相連接。在汽車齒輪器、分動器試驗中，有時就需要一臺測功機作電動機拖動兩臺測功電機發(fā)電，以及反過來兩臺測功機作電動機拖動一臺測功電機發(fā)電。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較有以下特點①發(fā)電機發(fā)出的電能返回到電動機的輸入端而不是被消耗掉，大大節(jié)省了能源。特別是在產(chǎn)品的耐久試驗中節(jié)省的能源經(jīng)濟價值十分可觀；②系統(tǒng)采用的是結(jié)構(gòu)簡單、堅固的鼠籠式異步電機。測試系統(tǒng)的高轉(zhuǎn)速、高精度和高可靠性是直流測功系統(tǒng)所不能相比的；③發(fā)電機發(fā)出的電能，通過逆變器構(gòu)成發(fā)電機與電動機內(nèi)部電功率循環(huán)，而不需通過逆變回網(wǎng)裝置返回交流電網(wǎng)。這便消除了對交流電網(wǎng)的諧波污染，省去了逆變回網(wǎng)裝置昂貴的設(shè)備投資費用。降低了損耗，提高了系統(tǒng)效率。簡化了控制環(huán)節(jié)，提高了設(shè)備運行的可靠性；
④系統(tǒng)可采用商品化普通型系列的整流單元、逆變器組成，極易實現(xiàn)大容量化，系列化，成本相對便宜得多。
本發(fā)明適用于齒輪器、液力變矩器、車輛變速器、分動器以及各類車輛傳動裝置等機械設(shè)備的功率、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、效率及特性的測量和工作狀態(tài)的模擬試驗。配有計算機接口，可實現(xiàn)全自動控制及檢測。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理框圖。
圖2是本發(fā)明有三臺測功電機的連接示意圖。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細說明。
本發(fā)明如圖1所示，包括有逆變器2和3、鼠籠式異步測功電機4和5、頻率控制器6、聯(lián)軸器8和9，逆變器2與鼠籠式異步測功電機4相連，逆變器3與另一臺鼠籠式異步測功電機5相連，兩臺逆變器2和3之間連接有頻率控制器6，測功電機4和5通過聯(lián)軸器8和9與被試機械轉(zhuǎn)動部分7互相連接，其特征在于還包括一臺整流單元1，整流單元1的輸入端接三相交流電網(wǎng)，輸出端構(gòu)成直流匯流排，兩臺逆變器2和3并聯(lián)接入直流匯流排。當電封用交流變頻異步測功機系統(tǒng)工作時，三相電網(wǎng)經(jīng)整流單元1，為逆變器2和3提供直流電源，逆變器2和3為測功電機4和5提供交流變頻電源，通過頻率控制器6，增加一臺測功電機4的頻率或減少另一臺測功電機5的頻率時，可使測功電機4作電動機運行，另一臺測功電機5超同步速度作發(fā)電機加載運行，所發(fā)出的交流電通過逆變器3返回給逆變器2，再輸送給電動機4，于是構(gòu)成了異步發(fā)電機和電動機內(nèi)部電功率循環(huán)的電封閉系統(tǒng)，而不需要將發(fā)電能量回饋給交流電網(wǎng)，從交流電網(wǎng)經(jīng)整流單元輸入的電功率僅用以補充內(nèi)部的功率損耗，主要包括整流單元、逆變器的電阻損耗，測功電機的銅耗、鐵耗、機械耗等，從而解決了給電網(wǎng)帶來的諧波污染問題，同時還節(jié)省了能量回網(wǎng)裝置的昂貴費用。
本發(fā)明的特征還在于鼠籠式異步測功電機有三臺或多臺，如附圖2所示為三臺，其中一臺由逆變器供電的鼠籠式異步測功電機4和另外兩臺分別由各自的逆變器供電的鼠籠式異步測功電機5和10通過聯(lián)軸器8、9和11與被試機械的轉(zhuǎn)動部分互相連接，當電封閉交流變頻異步測功機系統(tǒng)工作時，增加4的頻率或減小5和10的頻率可使4作電動機運行，5和10超同步速度作發(fā)電機加載運行，或者反過來，減小4的頻率或增加5和10的頻率可使5和10作電動機運行，4超同步速度作發(fā)電機加載運行，這樣就構(gòu)成了一臺測功電動機和多臺測功發(fā)電機或多臺測功電動機和一臺測功發(fā)電機內(nèi)部電功率循環(huán)的電封閉系統(tǒng)。在汽車齒輪器、分動器試驗中，有時就需要一臺測功電動機拖動兩臺測功發(fā)電機發(fā)電，以及反過來，兩臺測功電動機拖動一臺測功發(fā)電機發(fā)電。
實施例采用一臺15KW整流單元，對兩臺7.5KW逆變器提供直流電源，逆變器的輸出為兩臺7.5KW鼠籠式異步測功電機提供交流變頻電源。兩臺測功電機通過被試齒輪器同軸連接。啟動頻率控制器使測功發(fā)電機的定子電流頻率慢慢下降，發(fā)出的電功率通過逆變器返回到電動機，形成功率流的電封閉系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1．一種電封閉交流變頻異步測功系統(tǒng)，包括有逆變器2和3、鼠籠式異步測功電機4和5、頻率控制器6、聯(lián)軸器8和9，逆變器2與鼠籠式異步測功電機4相連，逆變器3與鼠籠式異步測功電機5相連，兩臺逆變器2和3之間連接有頻率控制器6，測功電機4和5通過聯(lián)軸器8和9與被試機械轉(zhuǎn)動部分7互相連接，本發(fā)明的特征在于還包括一臺整流單元1，整流單元1的輸入端接三相交流電網(wǎng)，輸出端構(gòu)成直流匯流排，兩臺逆變器2和3并聯(lián)接入直流匯流排。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電封閉交流測功機系統(tǒng)，其特征在于鼠籠式異步測功電機有三臺或多臺，其中一臺由逆變器供電的鼠籠式異步測功電機4和另外兩臺分別由各自的逆變器供電的鼠籠式異步測功電機5和10，測功電機4、5、10通過聯(lián)軸器8、9、11與被試機械的轉(zhuǎn)動部分互相連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電封閉交流變頻異步測功機系統(tǒng),包括有逆變器2和3、鼠籠式異步測功電機4和5、頻率控制器6、聯(lián)軸器8和9,逆變器2與鼠籠式異步測功電機4相連,逆變器3與另一臺鼠籠式異步測功電機5相連,兩臺逆變器2和3之間連接有頻率控制器6,測功電機4和5通過聯(lián)軸器8和9與被試機械轉(zhuǎn)動部分7互相連接,其特征在于還包括一臺整流單元1,整流單元1的輸入端接三相交流電網(wǎng),輸出端構(gòu)成直流匯流排,兩臺逆變器2和3并聯(lián)接入直流匯流排。
文檔編號G01L3/00GK1224153SQ98112319
公開日1999年7月28日 申請日期1998年1月20日 優(yōu)先權(quán)日1998年1月20日
發(fā)明者張桂香, 曾利權(quán), 賴烈恩, 周臘吾, 龔金科, 高文捷 申請人:湖南大學(xué)