本發(fā)明涉及交直流變頻技術(shù)和電機(jī)矢量控制技術(shù)以及發(fā)電機(jī)并網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種自定義電氣環(huán)境下的電機(jī)綜合試驗(yàn)設(shè)備。

背景技術(shù)：

旋轉(zhuǎn)電機(jī)是電氣工程領(lǐng)域的重要設(shè)備。近年來，風(fēng)力發(fā)電快速發(fā)展,風(fēng)電設(shè)備市場活躍。相對于其他類型的變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組因其技術(shù)成熟、性價比高等優(yōu)點(diǎn)，在當(dāng)前的風(fēng)電市場中占據(jù)了主要的份額。該類機(jī)組中的核心部件——雙饋發(fā)電機(jī)，已在風(fēng)電場大規(guī)模投運(yùn)。風(fēng)電機(jī)組的現(xiàn)場運(yùn)行工況十分惡劣，為了保證雙饋發(fā)電機(jī)在使用年限內(nèi)正常工作，制造廠商在出廠前必須按照國家標(biāo)準(zhǔn)對產(chǎn)品進(jìn)行嚴(yán)格的試驗(yàn)，所以如何更經(jīng)濟(jì)可靠地對電機(jī)的各項性能進(jìn)行測試也是一項問題，為此需要建設(shè)雙饋發(fā)電機(jī)對拖試驗(yàn)平臺。常見的電機(jī)對拖系統(tǒng)一般用于電機(jī)控制和性能測試，功能比較單一，不方便進(jìn)行電機(jī)控制策略的改變，電機(jī)的并網(wǎng)環(huán)境參數(shù)固定，不易模擬多種電網(wǎng)工況。目前，既能用于電機(jī)控制和性能測試試驗(yàn)，又能模擬雙饋電機(jī)并網(wǎng)時電網(wǎng)正常和故障等工況的綜合試驗(yàn)平臺還未發(fā)現(xiàn)，而同時滿足電氣環(huán)境參數(shù)完全可控，控制模型圖形化的要求的綜合試驗(yàn)平臺更是沒有?；诖吮景l(fā)明設(shè)計了該電機(jī)對拖系統(tǒng)綜合試驗(yàn)平臺，有效解決了上述難題，試驗(yàn)結(jié)果表明該綜合試驗(yàn)平臺經(jīng)濟(jì)可靠、性能優(yōu)良。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種自定義電氣環(huán)境下的電機(jī)綜合試驗(yàn)設(shè)備，通用性好、可觀測性高，不但可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的機(jī)械特性測試、效率特性測試、力矩控制精度試驗(yàn)測試等基本性能測試，又能完成電機(jī)各種調(diào)節(jié)控制方案，而且可以滿足雙饋電機(jī)的啟動方式、并網(wǎng)控制以及變速運(yùn)行控制的試驗(yàn)驗(yàn)證，還能用于研究電網(wǎng)正常和故障等工況下的并網(wǎng)策略，是一種既經(jīng)濟(jì)又高效的測試平臺；以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種自定義電氣環(huán)境下的電機(jī)綜合試驗(yàn)設(shè)備，包括電機(jī)測試臺架、開放變流器機(jī)箱、PWM控制機(jī)箱、實(shí)時仿真器、上位機(jī)和對拖機(jī)組；所述實(shí)時仿真器的兩端分別通過太網(wǎng)通信模塊與上位機(jī)和PWM控制機(jī)箱進(jìn)行通信；所述開放變流器機(jī)箱內(nèi)設(shè)置有第一變流器、第二變流器和第三變流器；所述PWM控制機(jī)箱通過PWM信號分別與第一變流器、第二變流器和第三變流器進(jìn)行通信；所述對拖機(jī)組包括籠型電機(jī)和繞線轉(zhuǎn)子電機(jī)，且籠型電機(jī)和繞線轉(zhuǎn)子電機(jī)分別通過螺栓與電機(jī)測試臺架上端面固定連接；所述籠型電機(jī)的第一轉(zhuǎn)動軸和繞線轉(zhuǎn)子電機(jī)的第二轉(zhuǎn)動軸分別通過聯(lián)軸器連接；所述籠型電機(jī)通過定子繞組開關(guān)與第一變流器電性連接；所述繞線轉(zhuǎn)子電機(jī)分別通過轉(zhuǎn)子勵磁開關(guān)和并網(wǎng)開關(guān)與第二變流器和第三變流器電性連接。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述籠型電機(jī)通過速度傳感器與實(shí)時仿真器電性連接。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述聯(lián)軸器上設(shè)置有扭力傳感器。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述第一變流器、第二變流器和第三變流器結(jié)構(gòu)一致。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述第一變流器、第二變流器和第三變流器分別通過導(dǎo)線與外部供電電網(wǎng)電性連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

（1）電機(jī)測試臺架能夠保證兩臺電機(jī)精確可靠的同軸連接，保證高速運(yùn)轉(zhuǎn)時電機(jī)能抵抗抖動、位移、強(qiáng)扭矩等風(fēng)險，并且能方便地進(jìn)行拆卸、更換、維修等。

（2）采用控制機(jī)箱產(chǎn)生PWM作用于開放變流器機(jī)箱的多組變流器，使輸入到輸出的整個過程，系統(tǒng)完全可控。且并網(wǎng)時，變流器充當(dāng)電網(wǎng)模擬器，可以模擬電網(wǎng)正常和故障的各種工況?？捎脕硗瓿芍绷鲃畲磐桨l(fā)電機(jī)并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)；交流勵磁同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)；籠型異步電機(jī)調(diào)速實(shí)驗(yàn)等，是一個多功能的綜合試驗(yàn)平臺。

（3）通過控制系統(tǒng)對“變流器—電機(jī)”進(jìn)行矢量控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)將交流異步電機(jī)解耦轉(zhuǎn)化為直流電機(jī)的勵磁控制和轉(zhuǎn)矩控制，電流、轉(zhuǎn)矩波動小,轉(zhuǎn)速響應(yīng)迅速,系統(tǒng)的各項指標(biāo)都滿足電機(jī)實(shí)際運(yùn)行特性要求。同時可以通過上位機(jī)對實(shí)時仿真器進(jìn)行監(jiān)控，具有控制設(shè)備成本低、仿真模擬效果好的特點(diǎn)。

可見，本發(fā)明簡單高效，性能優(yōu)良，可實(shí)現(xiàn)多種功能，具有電氣環(huán)境參數(shù)完全可控，控制模型圖形化的特點(diǎn)。進(jìn)行了實(shí)際運(yùn)行測試,所得結(jié)果與理論分析、仿真分析結(jié)果一致,表明該電機(jī)綜合試驗(yàn)平臺運(yùn)行效果良好,效率較高,優(yōu)于現(xiàn)有其他測試平臺。

附圖說明,

圖1為本發(fā)明的控制結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說明：1-電機(jī)測試臺架、2-開放變流器機(jī)箱、3-PWM控制機(jī)箱、4-實(shí)時仿真器、5-上位機(jī)、6-以太網(wǎng)通信模塊、7-第一變流器、8-第二變流器、9-第三變流器、10-籠型電機(jī)、11-繞線轉(zhuǎn)子電機(jī)、12-聯(lián)軸器、13-定子繞組開關(guān)、14-轉(zhuǎn)子勵磁開關(guān)、15-并網(wǎng)開關(guān)、16-對拖機(jī)組、17-速度傳感器、18-扭力傳感器、19-外部供電電網(wǎng)、20-第一轉(zhuǎn)動軸、21-第二轉(zhuǎn)動軸。

具體實(shí)施方式,

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

參見圖1，本發(fā)明提供的自定義電氣環(huán)境下的電機(jī)綜合試驗(yàn)設(shè)備，包括電機(jī)測試臺架1、開放變流器機(jī)箱2、PWM控制機(jī)箱3、實(shí)時仿真器4、上位機(jī)5和對拖機(jī)組16；所述實(shí)時仿真器4的兩端分別通過太網(wǎng)通信模塊6與上位機(jī)5和PWM控制機(jī)箱3進(jìn)行通信；所述開放變流器機(jī)箱2內(nèi)設(shè)置有第一變流器7、第二變流器8和第三變流器9；所述PWM控制機(jī)箱3通過PWM信號分別與第一變流器7、第二變流器8和第三變流器9進(jìn)行通信；所述對拖機(jī)組16包括籠型電機(jī)10和繞線轉(zhuǎn)子電機(jī)11，且籠型電機(jī)10和繞線轉(zhuǎn)子電機(jī)11分別通過螺栓與電機(jī)測試臺架1上端面固定連接；所述籠型電機(jī)10的第一轉(zhuǎn)動軸20和繞線轉(zhuǎn)子電機(jī)11的第二轉(zhuǎn)動軸21分別通過聯(lián)軸器12連接；所述籠型電機(jī)10通過定子繞組開關(guān)13與第一變流器7電性連接；所述繞線轉(zhuǎn)子電機(jī)11分別通過轉(zhuǎn)子勵磁開關(guān)14和并網(wǎng)開關(guān)15與第二變流器8和第三變流器9電性連接；所述籠型電機(jī)10通過速度傳感器17與實(shí)時仿真器4電性連接；所述聯(lián)軸器12上設(shè)置有扭力傳感器18；所述第一變流器7、第二變流器8和第三變流器9結(jié)構(gòu)一致；所述第一變流器7、第二變流器8和第三變流器9分別通過導(dǎo)線與外部供電電網(wǎng)19電性連接。

（1）對于發(fā)電機(jī)并網(wǎng)試驗(yàn)，由于該對拖系統(tǒng)16中任一臺電機(jī)可作為發(fā)電機(jī)和原動機(jī)，而直流勵磁和交流勵磁同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)及運(yùn)行控制實(shí)驗(yàn)的區(qū)別在于繞線轉(zhuǎn)子電機(jī)11轉(zhuǎn)子的勵磁電流是直流還是交流。所以下面僅以交流勵磁同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)及運(yùn)行控制實(shí)驗(yàn)，籠型電機(jī)10作為原動機(jī)，繞線轉(zhuǎn)子電機(jī)11作為發(fā)電機(jī)為例作以簡要說明：在上位機(jī)5中建模，下載到實(shí)時仿真器4中運(yùn)行，由PWM控制機(jī)箱3產(chǎn)生多路PWM脈沖分別作用于相應(yīng)的變流器，其中第一變流器7輸出電壓和頻率可調(diào)的交流電,提供籠型電機(jī)10所需的能量；繞線轉(zhuǎn)子電機(jī)11轉(zhuǎn)子接第二變流器8輸入的交流勵磁電流。由于籠型電機(jī)10與繞線轉(zhuǎn)子電機(jī)11同軸連接,則籠型電機(jī)10拖動繞線轉(zhuǎn)子電機(jī)11發(fā)電。繞線轉(zhuǎn)子電機(jī)11定子發(fā)出的交流電檢同期后并入第三變流器9。即完成交流勵磁同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行及控制實(shí)驗(yàn)。

（2）籠型異步電機(jī)調(diào)速實(shí)驗(yàn)時，籠型電機(jī)10和繞線轉(zhuǎn)子電機(jī)11組成對拖系統(tǒng)16，任一臺都可作為被試電機(jī)。下面以繞線轉(zhuǎn)子電機(jī)11為被試電機(jī)，籠型電機(jī)10作為負(fù)載電機(jī)為例；將繞線轉(zhuǎn)子電機(jī)11轉(zhuǎn)子繞組短接，在上位機(jī)5中建模，下載到實(shí)時仿真器4中運(yùn)行，由PWM控制機(jī)箱3產(chǎn)生的PWM脈沖作用于第三變流器9，第三變流器9產(chǎn)生電壓頻率可調(diào)的三相交流電，并由繞線轉(zhuǎn)子電機(jī)11的定子繞組接入電路，則繞線轉(zhuǎn)子電機(jī)11拖動籠型電機(jī)10同軸旋轉(zhuǎn)。PWM控制機(jī)箱3采集傳感器反饋的電流、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩量等進(jìn)行閉環(huán)矢量控制。這樣對拖測試平臺可以實(shí)現(xiàn)速度和轉(zhuǎn)矩的靈活調(diào)節(jié),完成各種試驗(yàn)功能測試；上位機(jī)5用于監(jiān)控整個系統(tǒng)的運(yùn)行,根據(jù)試驗(yàn)要求通過總線向變流器發(fā)出控制指令,同時接收它們的運(yùn)行數(shù)據(jù),并對數(shù)據(jù)進(jìn)行保存、分析與顯示。

需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實(shí)體或者操作與另一個實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下。由語句“包括一個......限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素”。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。