專(zhuān)利名稱(chēng)：一種新型電封閉交流變頻異步測(cè)功機(jī)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測(cè)量變速器(如齒輪變速器、液力變矩器、車(chē)輛變速器和分動(dòng)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(jī)式電力測(cè)功機(jī)系統(tǒng)。
目前，變速器傳統(tǒng)的測(cè)量系統(tǒng)主要有以下兩種類(lèi)型，一是功率流開(kāi)放式測(cè)功機(jī)系統(tǒng)，二是功率流封閉式測(cè)功機(jī)系統(tǒng)。功率流開(kāi)放式測(cè)功機(jī)系統(tǒng)，它的試驗(yàn)設(shè)備由三部分組成，厚動(dòng)機(jī)、受試齒輪裝置及耗能負(fù)載裝置。其功率只是由原動(dòng)機(jī)流向耗能負(fù)載裝置，功率流是開(kāi)放型的，試驗(yàn)?zāi)芰孔兂蔁崮苋勘幌牡簟２捎玫暮哪茇?fù)載裝置有機(jī)械制動(dòng)器、磁粉制動(dòng)器、電渦流測(cè)功器、水力測(cè)功器及電力測(cè)功器等。這類(lèi)試驗(yàn)系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，配置靈活，設(shè)備投資相對(duì)較低。但它最大的缺點(diǎn)是造成很大的能源浪費(fèi)。為了收回試驗(yàn)?zāi)芰?，?jié)約能源，人們普遍用功率流封閉式測(cè)功機(jī)系統(tǒng)，即功率由原動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)，構(gòu)成功率流的封閉系統(tǒng)。又包括兩種類(lèi)型，分別是機(jī)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(jiǎn)單，加載方便，測(cè)量準(zhǔn)確度較高。電封閉系統(tǒng)主要有以下兩種，一是直流電機(jī)式電封閉系統(tǒng)，它由兩臺(tái)它勵(lì)直流測(cè)功電機(jī)組成的直流電封閉測(cè)功系統(tǒng)。兩臺(tái)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)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(tái)電機(jī)的勵(lì)磁電流，使一臺(tái)作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，另一臺(tái)作發(fā)電機(jī)加載。發(fā)電機(jī)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(diǎn)是節(jié)約能源，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)速和加載方便，但由于直流電機(jī)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(mǎn)足高速度、大容量測(cè)量的要求。測(cè)量的高精度要求也難以達(dá)到。
以上技術(shù)來(lái)源于1988年12月機(jī)械工業(yè)出版社出版朱孝錄等編著的“齒輪的試驗(yàn)技術(shù)與設(shè)備”一書(shū)。二是交流異步電機(jī)式電封閉系統(tǒng)，雖然直流電機(jī)調(diào)速性能好，但是構(gòu)造復(fù)雜。與直流電機(jī)相比，交流鼠籠式異步電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，堅(jiān)固可靠，維護(hù)容易，高速性能好。因此交流調(diào)速始終是人們長(zhǎng)期以來(lái)追求的目標(biāo)。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?，F(xiàn)有的電封閉交流變頻異步測(cè)功機(jī)系統(tǒng)，包括有變頻器、鼠籠式異步測(cè)功電機(jī)、聯(lián)軸器，一臺(tái)變頻器與一臺(tái)鼠籠式異步測(cè)功電機(jī)在電路上相連，另一臺(tái)變頻器與另一臺(tái)鼠籠式異步測(cè)功電機(jī)在電路上相連，兩臺(tái)測(cè)功電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器與被試機(jī)械的轉(zhuǎn)動(dòng)部分互相連接，兩臺(tái)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(tái)由變頻器供電的測(cè)功電機(jī)作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，通過(guò)被試機(jī)械拖動(dòng)另一臺(tái)由變頻器供電的測(cè)功電機(jī)作發(fā)電機(jī)運(yùn)行，將發(fā)電能量通過(guò)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(cè)功機(jī)就是這種類(lèi)型，可以直接用來(lái)組成這種電封閉系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是，試驗(yàn)?zāi)芰康玫交厥?，?jié)省了能源；采用了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，堅(jiān)固可靠，維護(hù)容易，高速性能好的鼠籠式異步測(cè)功電機(jī)，測(cè)量設(shè)備的大容量、高速度、高精度要求較易達(dá)到；采用了成熟的、性能優(yōu)越的變頻調(diào)速技術(shù)，保護(hù)功能強(qiáng)，設(shè)備的可靠性好，自動(dòng)化水平高。另外，這種電封閉的構(gòu)成是將作發(fā)電加載運(yùn)行的測(cè)功機(jī)發(fā)出的電功率通過(guò)變頻器返回到三相交流電網(wǎng)，再由電網(wǎng)對(duì)測(cè)功電動(dòng)機(jī)供電，它是通過(guò)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(gè)方面的問(wèn)題，一是必須采用具有四象限運(yùn)行的變頻器或者是專(zhuān)門(mén)的逆變回網(wǎng)裝置，而不能采用量大面廣，價(jià)格相對(duì)便宜得多的普通型PWM變頻器。更大的問(wèn)題是電功率通過(guò)變頻器逆變回網(wǎng)會(huì)給電網(wǎng)帶來(lái)程度不同的諧波污染。而且設(shè)備容量越大，影響也越嚴(yán)重。為了抑制諧波對(duì)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(wèn)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(lèi)系統(tǒng)所面臨的問(wèn)題。
本發(fā)明的目的在于提供供變速器試驗(yàn)用的電功率內(nèi)部循環(huán)的一種電封閉交流變頻異步測(cè)功機(jī)系統(tǒng)。
本發(fā)明包括有逆變器、鼠籠式異步測(cè)功電機(jī)、頻率控制器、聯(lián)軸器，一臺(tái)逆變器與一臺(tái)鼠籠式異步測(cè)功電機(jī)在電路上相連，另一臺(tái)逆變器與另一臺(tái)鼠籠式異步測(cè)功電機(jī)在電路上相連，兩臺(tái)逆變器之間連接有頻率控制器，兩臺(tái)測(cè)功電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器與被試機(jī)械的轉(zhuǎn)動(dòng)部分互相連接，其特征在于還包括一臺(tái)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(tái)逆變器并聯(lián)連接到直流匯流排上，當(dāng)電封閉交流變頻異步測(cè)功機(jī)系統(tǒng)工作時(shí)，兩臺(tái)逆變器的輸出為兩臺(tái)測(cè)功電機(jī)提供交流變頻電源，通過(guò)頻率控制器增加一臺(tái)測(cè)功電機(jī)的頻率或減小另一臺(tái)測(cè)功電機(jī)的頻率時(shí)，可使其中一臺(tái)作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，另一臺(tái)超同步速作發(fā)電機(jī)加載運(yùn)行，所發(fā)出的交流電通過(guò)逆變器返回給電動(dòng)機(jī)，于是構(gòu)成了異步發(fā)電機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)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(bǔ)充內(nèi)部的功率損耗，從而解決了給電網(wǎng)帶來(lái)諧波污染問(wèn)題。
本發(fā)明的特征還在于由逆變器供電的鼠籠式異步測(cè)功電機(jī)有三臺(tái)或多臺(tái)，每臺(tái)逆變器都并聯(lián)接在直流匯流排上，測(cè)功電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器與被試機(jī)械的轉(zhuǎn)動(dòng)部分互相連接。在汽車(chē)齒輪器、分動(dòng)器試驗(yàn)中，有時(shí)就需要一臺(tái)測(cè)功機(jī)作電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)兩臺(tái)測(cè)功電機(jī)發(fā)電，以及反過(guò)來(lái)兩臺(tái)測(cè)功機(jī)作電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)一臺(tái)測(cè)功電機(jī)發(fā)電。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較有以下特點(diǎn)①發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能返回到電動(dòng)機(jī)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(yàn)中節(jié)省的能源經(jīng)濟(jì)價(jià)值十分可觀；②系統(tǒng)采用的是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固的鼠籠式異步電機(jī)。測(cè)試系統(tǒng)的高轉(zhuǎn)速、高精度和高可靠性是直流測(cè)功系統(tǒng)所不能相比的；③發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能，通過(guò)逆變器構(gòu)成發(fā)電機(jī)與電動(dòng)機(jī)內(nèi)部電功率循環(huán)，而不需通過(guò)逆變回網(wǎng)裝置返回交流電網(wǎng)。這便消除了對(duì)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(fèi)用。降低了損耗，提高了系統(tǒng)效率。簡(jiǎn)化了控制環(huán)節(jié)，提高了設(shè)備運(yùn)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(shí)現(xiàn)大容量化，系列化，成本相對(duì)便宜得多。
本發(fā)明適用于齒輪器、液力變矩器、車(chē)輛變速器、分動(dòng)器以及各類(lèi)車(chē)輛傳動(dòng)裝置等機(jī)械設(shè)備的功率、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、效率及特性的測(cè)量和工作狀態(tài)的模擬試驗(yàn)。配有計(jì)算機(jī)接口，可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制及檢測(cè)。


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(tái)測(cè)功電機(jī)的連接示意圖。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說(shuō)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(cè)功電機(jī)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(cè)功電機(jī)4相連，逆變器3與另一臺(tái)鼠籠式異步測(cè)功電機(jī)5相連，兩臺(tái)逆變器2和3之間連接有頻率控制器6，測(cè)功電機(jī)4和5通過(guò)聯(lián)軸器8和9與被試機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部分7互相連接，其特征在于還包括一臺(tái)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(tái)逆變器2和3并聯(lián)接入直流匯流排。當(dāng)電封用交流變頻異步測(cè)功機(jī)系統(tǒng)工作時(shí)，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(cè)功電機(jī)4和5提供交流變頻電源，通過(guò)頻率控制器6，增加一臺(tái)測(cè)功電機(jī)4的頻率或減少另一臺(tái)測(cè)功電機(jī)5的頻率時(shí)，可使測(cè)功電機(jī)4作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，另一臺(tái)測(cè)功電機(jī)5超同步速度作發(fā)電機(jī)加載運(yùn)行，所發(fā)出的交流電通過(guò)逆變器3返回給逆變器2，再輸送給電動(dòng)機(jī)4，于是構(gòu)成了異步發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)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(bǔ)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(cè)功電機(jī)的銅耗、鐵耗、機(jī)械耗等，從而解決了給電網(wǎng)帶來(lái)的諧波污染問(wèn)題，同時(shí)還節(jié)省了能量回網(wǎng)裝置的昂貴費(fèi)用。
本發(fā)明的特征還在于鼠籠式異步測(cè)功電機(jī)有三臺(tái)或多臺(tái)，如附圖2所示為三臺(tái)，其中一臺(tái)由逆變器供電的鼠籠式異步測(cè)功電機(jī)4和另外兩臺(tái)分別由各自的逆變器供電的鼠籠式異步測(cè)功電機(jī)5和10通過(guò)聯(lián)軸器8、9和11與被試機(jī)械的轉(zhuǎn)動(dòng)部分互相連接，當(dāng)電封閉交流變頻異步測(cè)功機(jī)系統(tǒng)工作時(shí)，增加4的頻率或減小5和10的頻率可使4作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，5和10超同步速度作發(fā)電機(jī)加載運(yùn)行，或者反過(guò)來(lái)，減小4的頻率或增加5和10的頻率可使5和10作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，4超同步速度作發(fā)電機(jī)加載運(yùn)行，這樣就構(gòu)成了一臺(tái)測(cè)功電動(dòng)機(jī)和多臺(tái)測(cè)功發(fā)電機(jī)或多臺(tái)測(cè)功電動(dòng)機(jī)和一臺(tái)測(cè)功發(fā)電機(jī)內(nèi)部電功率循環(huán)的電封閉系統(tǒng)。在汽車(chē)齒輪器、分動(dòng)器試驗(yàn)中，有時(shí)就需要一臺(tái)測(cè)功電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)兩臺(tái)測(cè)功發(fā)電機(jī)發(fā)電，以及反過(guò)來(lái)，兩臺(tái)測(cè)功電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)一臺(tái)測(cè)功發(fā)電機(jī)發(fā)電。
實(shí)施例采用一臺(tái)15KW整流單元，對(duì)兩臺(tái)7.5KW逆變器提供直流電源，逆變器的輸出為兩臺(tái)7.5KW鼠籠式異步測(cè)功電機(jī)提供交流變頻電源。兩臺(tái)測(cè)功電機(jī)通過(guò)被試齒輪器同軸連接。啟動(dòng)頻率控制器使測(cè)功發(fā)電機(jī)的定子電流頻率慢慢下降，發(fā)出的電功率通過(guò)逆變器返回到電動(dòng)機(jī)，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(cè)功系統(tǒng)，包括有逆變器2和3、鼠籠式異步測(cè)功電機(jī)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(cè)功電機(jī)4相連，逆變器3與鼠籠式異步測(cè)功電機(jī)5相連，兩臺(tái)逆變器2和3之間連接有頻率控制器6，測(cè)功電機(jī)4和5通過(guò)聯(lián)軸器8和9與被試機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部分7互相連接，本發(fā)明的特征在于還包括一臺(tái)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(tái)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(cè)功機(jī)系統(tǒng)，其特征在于鼠籠式異步測(cè)功電機(jī)有三臺(tái)或多臺(tái)，其中一臺(tái)由逆變器供電的鼠籠式異步測(cè)功電機(jī)4和另外兩臺(tái)分別由各自的逆變器供電的鼠籠式異步測(cè)功電機(jī)5和10，測(cè)功電機(jī)4、5、10通過(guò)聯(lián)軸器8、9、11與被試機(jī)械的轉(zhuǎn)動(dòng)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(cè)功機(jī)系統(tǒng),包括有逆變器2和3、鼠籠式異步測(cè)功電機(jī)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(cè)功電機(jī)4相連,逆變器3與另一臺(tái)鼠籠式異步測(cè)功電機(jī)5相連,兩臺(tái)逆變器2和3之間連接有頻率控制器6,測(cè)功電機(jī)4和5通過(guò)聯(lián)軸器8和9與被試機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部分7互相連接,其特征在于還包括一臺(tái)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(tái)逆變器2和3并聯(lián)接入直流匯流排。
文檔編號(hào)G01L3/00GK1224153SQ98112319
公開(kāi)日1999年7月28日 申請(qǐng)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(lài)烈恩, 周臘吾, 龔金科, 高文捷 申請(qǐng)人:湖南大學(xué)