一種能量回饋型異步電機(jī)測(cè)試平臺(tái)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及異步電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)，尤其是涉及一種能量回饋型異步電機(jī)測(cè)試平臺(tái)。
【背景技術(shù)】
[0002]異步電機(jī)是國(guó)民生產(chǎn)建設(shè)中的重要電氣設(shè)備，被廣泛地應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及日常生活的各種個(gè)領(lǐng)域和部門。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，在我國(guó)電網(wǎng)的總負(fù)荷中，異步電機(jī)約占到了 60%以上，其性能、質(zhì)量與可靠性的提高具有非常重要的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)意義。異步電機(jī)的性能測(cè)試技術(shù)多年來(lái)一直受到廣泛的重視，國(guó)內(nèi)外也一直沒(méi)有中斷過(guò)這一領(lǐng)域的深入研究，提出了許多不同的異步電機(jī)試驗(yàn)平臺(tái)的方案。目前，異步電機(jī)試驗(yàn)平臺(tái)主要分為兩類:第一類是“能量消耗式”，其主要結(jié)構(gòu)是由被試異步電動(dòng)機(jī)聯(lián)軸帶動(dòng)一個(gè)直流發(fā)電機(jī)，直流發(fā)電機(jī)的輸出端接電阻性負(fù)載，通過(guò)調(diào)節(jié)負(fù)載電阻電流來(lái)調(diào)節(jié)它的輸出轉(zhuǎn)矩，可以將“發(fā)電機(jī)-電阻”組合當(dāng)作電動(dòng)機(jī)的模擬機(jī)械負(fù)荷，進(jìn)而對(duì)電動(dòng)機(jī)的性能進(jìn)行系統(tǒng)的檢測(cè)，這種結(jié)構(gòu)屬于典型的能耗系統(tǒng)，勢(shì)必造成電能的浪費(fèi)，系統(tǒng)的效率很差。第二類是“能量回饋式”異步電動(dòng)機(jī)試驗(yàn)平臺(tái)，由異步牽引電機(jī)同軸帶動(dòng)直流發(fā)電機(jī)，并由直流發(fā)電機(jī)給直流電動(dòng)機(jī)供電，直流電動(dòng)機(jī)又同軸帶動(dòng)三相交流同步發(fā)電機(jī)，發(fā)出的電能回饋電網(wǎng)，這種方式機(jī)組多，調(diào)控復(fù)雜，不易穩(wěn)定運(yùn)彳丁，容易出現(xiàn)超調(diào)和振蕩。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的是提供一種能量回饋型異步電機(jī)測(cè)試平臺(tái)，以提高電機(jī)的測(cè)試效率，節(jié)約能源。
[0004]本實(shí)用新型為解決技術(shù)問(wèn)題采用如下技術(shù)方案:一種能量回饋型異步電機(jī)測(cè)試平臺(tái)，其特征在于:該測(cè)試平臺(tái)包括整流器、被測(cè)電機(jī)M1、主控系統(tǒng)、陪測(cè)電機(jī)M2、聯(lián)軸器、供電控制系統(tǒng)和轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)；所述整流器交流側(cè)連接在交流電網(wǎng)上，供電控制系統(tǒng)和轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)均通過(guò)CAN總線與主控系統(tǒng)相連接；所述供電控制系統(tǒng)包括電容Cl、第一逆變器和第一控制器，電容Cl與整流器的兩個(gè)連接端相連接，還與第一逆變器的兩個(gè)輸入端相連接，第一逆變器與第一控制器相連接；第一逆變器的三個(gè)輸出端分別與被測(cè)電機(jī)Ml和陪測(cè)電機(jī)M2的三個(gè)電源端子相連接；所述轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)包括電容C2、第二逆變器和第二控制器，電容C2與整流器的兩個(gè)連接端相連接，還與第二逆變器的兩個(gè)輸入端相連接，第二逆變器通過(guò)第二控制器與用于測(cè)試陪測(cè)電機(jī)M2轉(zhuǎn)子位置信息的旋轉(zhuǎn)編碼器相連接；第二逆變器的三個(gè)輸出端分別與陪測(cè)電機(jī)M2的轉(zhuǎn)子繞組三個(gè)端子相連接；所述被測(cè)電機(jī)Ml與陪測(cè)電機(jī)M2通過(guò)聯(lián)軸器相連接。
[0005]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0006]1、采用雙饋異步電動(dòng)機(jī)作為陪測(cè)電機(jī)，與使用其它類型電機(jī)做陪測(cè)的平臺(tái)相比，具有系統(tǒng)效率高、成本低的優(yōu)勢(shì)。
[0007]2、被測(cè)電機(jī)與陪測(cè)電機(jī)采用相同的供電電壓，供電控制系統(tǒng)僅需負(fù)責(zé)提供給定頻率和大小的供電電壓；通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)產(chǎn)生所需大小、頻率和相位的陪測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子供電電壓，使其能夠工作于亞同步發(fā)電狀態(tài)或超同步電動(dòng)狀態(tài)，分別對(duì)被測(cè)電機(jī)進(jìn)行電動(dòng)或發(fā)電運(yùn)行方式的測(cè)試，控制思路清晰，易于實(shí)現(xiàn)。
[0008]3、與常規(guī)的異步電機(jī)測(cè)試平臺(tái)結(jié)構(gòu)相比，本設(shè)計(jì)所用的逆變器容量相對(duì)較小，被測(cè)電機(jī)與陪測(cè)電機(jī)使用相同的供電電源，逆變器功率為被測(cè)電機(jī)的功率與陪測(cè)電機(jī)回饋功率之差，而陪測(cè)雙饋電機(jī)的轉(zhuǎn)子逆變器容量?jī)H為陪測(cè)電機(jī)容量的1/3左右。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1為本實(shí)用新型電路連接框圖；
[0010]圖2為圖1中的整流器電路原理圖；
[0011]圖3為圖1中供電控制系統(tǒng)的第一逆變器電路原理圖；
[0012]圖4為圖1中轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的第二逆變器電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0014]參照?qǐng)D1，該測(cè)試平臺(tái)包括整流器、被測(cè)電機(jī)M1、主控系統(tǒng)、陪測(cè)電機(jī)M2、聯(lián)軸器、供電控制系統(tǒng)和轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)；整流器交流側(cè)連接在交流電網(wǎng)上，供電控制系統(tǒng)和轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)均通過(guò)CAN總線與主控系統(tǒng)相連接；供電控制系統(tǒng)包括電容Cl、第一逆變器和第一控制器，電容Cl與整流器的兩個(gè)連接端相連接，還與第一逆變器的兩個(gè)輸入端相連接，第一逆變器與第一控制器相連接；第一逆變器的三個(gè)輸出端分別與被測(cè)電機(jī)Ml和陪測(cè)電機(jī)M2的三個(gè)電源端子相連接；轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)包括電容C2、第二逆變器和第二控制器，電容C2與整流器的兩個(gè)連接端相連接，還與第二逆變器的兩個(gè)輸入端相連接，第二逆變器通過(guò)第二控制器與用于測(cè)試陪測(cè)電機(jī)M2轉(zhuǎn)子位置信息的旋轉(zhuǎn)編碼器相連接；第二逆變器的三個(gè)輸出端分別與陪測(cè)電機(jī)M2的轉(zhuǎn)子繞組三個(gè)端子相連接；被測(cè)電機(jī)Ml與陪測(cè)電機(jī)M2通過(guò)聯(lián)軸器相連接。
[0015]本實(shí)用新型的陪測(cè)電機(jī)M2為繞線式雙饋三相異步電動(dòng)機(jī)。
[0016]如圖1所示，系統(tǒng)上電后，由整流器實(shí)現(xiàn)交流到直流的轉(zhuǎn)換，輸出給供電控制系統(tǒng)和轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)。供電控制系統(tǒng)的第一逆變器輸出給定頻率和大小的三相交流電壓，作為兩臺(tái)電機(jī)的公共供電電源，分別施加到被測(cè)電機(jī)Ml和陪測(cè)電機(jī)M2的定子繞組。轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)上連接有第二控制器，第二控制器能夠檢測(cè)陪測(cè)電機(jī)M2轉(zhuǎn)子位置信息，轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的第二逆變器輸出測(cè)試調(diào)節(jié)所需的交流電壓，提供給陪測(cè)電機(jī)M2的轉(zhuǎn)子繞組。
[0017]供電控制系統(tǒng)和轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)均通過(guò)CAN總線與主控系統(tǒng)相連接，由主控系統(tǒng)對(duì)兩個(gè)控制系統(tǒng)分別控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)整個(gè)電機(jī)測(cè)試過(guò)程的自動(dòng)化和智能化。主控系統(tǒng)有相應(yīng)的控制軟件，分別控制供電電壓和系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速，同時(shí)監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。
[0018]第一控制器和第二控制器分別產(chǎn)生第一逆變器和第二逆變器的PffM控制信號(hào)。第一控制器和第二控制器的中央處理器均選用DSPIC30F4011芯片，該芯片精度高、速度快，片上資源豐富，在電動(dòng)機(jī)控制領(lǐng)域具有較廣泛的應(yīng)用。
[0019]整流器的具體結(jié)構(gòu)如圖2所示，為六個(gè)二極管組成的三相整流橋結(jié)構(gòu)，為逆變器提供直流母線電壓。
[0020]供電控制系統(tǒng)和轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)所使用的逆變器的具體結(jié)構(gòu)如圖3和圖4所示，均為六路絕緣柵雙極性晶體管IGBT組成，其容量根據(jù)測(cè)試系統(tǒng)所考慮的電動(dòng)機(jī)容量設(shè)定。
[0021]本實(shí)用新型的工作原理是:被測(cè)電機(jī)Ml工作于電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，輸出轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)陪測(cè)電機(jī)M2旋轉(zhuǎn)，由于該狀態(tài)下轉(zhuǎn)速低于同步轉(zhuǎn)速，為了使測(cè)試能量能夠回饋利用，通過(guò)控制轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)施加于陪測(cè)電機(jī)M2轉(zhuǎn)子的電壓，使陪測(cè)電機(jī)M2工作于亞同步發(fā)電狀態(tài)，能量由陪測(cè)電機(jī)M2定子回饋至供電控制系統(tǒng)的逆變器交流側(cè)，即陪測(cè)電機(jī)M2發(fā)電并將電能回饋給被測(cè)電機(jī)Ml使用，極大地提高了系統(tǒng)的效率。反之，對(duì)被測(cè)電機(jī)Ml進(jìn)行發(fā)電狀態(tài)性能測(cè)試時(shí)，通過(guò)控制使陪測(cè)電機(jī)M2工作于超同步電動(dòng)狀態(tài)，產(chǎn)生輸出轉(zhuǎn)矩帶動(dòng)被測(cè)電機(jī)Ml在高于同步轉(zhuǎn)速的狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)，即被測(cè)電機(jī)Ml工作于發(fā)電狀態(tài)，被測(cè)電機(jī)Ml所發(fā)電能同樣回饋給陪測(cè)電機(jī)M2使用，達(dá)到節(jié)能的效果。
[0022]系統(tǒng)控制是通過(guò)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的輸出交流電壓控制來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)的，根據(jù)現(xiàn)代交流調(diào)速理論，采用定子電壓定向矢量控制方法，對(duì)陪測(cè)雙饋電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速及無(wú)功功率進(jìn)行閉環(huán)控制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種能量回饋型異步電機(jī)測(cè)試平臺(tái)，其特征在于:該測(cè)試平臺(tái)包括整流器、被測(cè)電機(jī)M1、主控系統(tǒng)、陪測(cè)電機(jī)M2、聯(lián)軸器、供電控制系統(tǒng)和轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)；所述整流器交流側(cè)連接在交流電網(wǎng)上，供電控制系統(tǒng)和轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)均通過(guò)CAN總線與主控系統(tǒng)相連接；所述供電控制系統(tǒng)包括電容Cl、第一逆變器和第一控制器，電容Cl與整流器的兩個(gè)連接端相連接，還與第一逆變器的兩個(gè)輸入端相連接，第一逆變器與第一控制器相連接；第一逆變器的三個(gè)輸出端分別與被測(cè)電機(jī)Ml和陪測(cè)電機(jī)M2的三個(gè)電源端子相連接；所述轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)包括電容C2、第二逆變器和第二控制器，電容C2與整流器的兩個(gè)連接端相連接，還與第二逆變器的兩個(gè)輸入端相連接，第二逆變器通過(guò)第二控制器與用于測(cè)試陪測(cè)電機(jī)M2轉(zhuǎn)子位置信息的旋轉(zhuǎn)編碼器相連接；第二逆變器的三個(gè)輸出端分別與陪測(cè)電機(jī)M2的轉(zhuǎn)子繞組三個(gè)端子相連接；所述被測(cè)電機(jī)Ml與陪測(cè)電機(jī)M2通過(guò)聯(lián)軸器相連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能量回饋型異步電機(jī)測(cè)試平臺(tái)，其特征在于:所述陪測(cè)電機(jī)M2為繞線式雙饋三相異步電動(dòng)機(jī)。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種能量回饋型異步電機(jī)測(cè)試平臺(tái)。本設(shè)計(jì)包括整流器、被測(cè)電機(jī)、主控系統(tǒng)、陪測(cè)電機(jī)、聯(lián)軸器、供電控制系統(tǒng)和轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)；整流器交流側(cè)連接在交流電網(wǎng)上，兩個(gè)控制系統(tǒng)均通過(guò)CAN總線與主控系統(tǒng)相連接；兩個(gè)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相同，分別包括電容、逆變器和控制器。本設(shè)計(jì)采用雙饋異步電動(dòng)機(jī)作為陪測(cè)電機(jī)，具有系統(tǒng)效率高、成本低的優(yōu)勢(shì)；本設(shè)計(jì)控制思路清晰，易于實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)所用的逆變器容量相對(duì)較小，被測(cè)電機(jī)與陪測(cè)電機(jī)使用相同的供電電源，逆變器功率為被測(cè)電機(jī)的功率與陪測(cè)電機(jī)回饋功率之差，而陪測(cè)雙饋電機(jī)的轉(zhuǎn)子逆變器容量?jī)H為陪測(cè)電機(jī)容量的1/3左右。
【IPC分類】G01R31/34
【公開(kāi)號(hào)】CN204832458
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520586704
【發(fā)明人】劉鳳娟, 馮文燕, 陳振玲, 仝亞男, 趙黎華
【申請(qǐng)人】天津出入境檢驗(yàn)檢疫局工業(yè)產(chǎn)品安全技術(shù)中心
【公開(kāi)日】2015年12月2日
【申請(qǐng)日】2015年8月5日