一種高壓變頻器模擬電機負載平臺拓撲結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種高壓變頻器模擬電機負載平臺拓撲結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]在變頻器整機設(shè)備出廠前，需要測試其帶載能力，并且需要進行長期帶載運行，以完成設(shè)備老化試驗和驗證變頻器的總體性能。因此，解決電機運行時的帶載問題已成為變頻器整機測試的關(guān)鍵所在，是提高變頻器出廠合格率的有效措施。
[0003]傳統(tǒng)的老化試驗是由一臺變頻器直接驅(qū)動一臺電機，電機處于空載運行狀態(tài)。電機的輸出轉(zhuǎn)矩小，從而使變頻器的輸出功率和輸出電流都很小，很難有效驗證變頻器的實際帶載能力。
[0004]目前，常用的加載試驗方式主要有以下幾種:(1)采用直流電機和功率電阻來模擬負載，直流電機所產(chǎn)生的能量均消耗在功率電阻上；(2)采用同步電動機和直流發(fā)電機及并網(wǎng)裝置來模擬負載，能夠?qū)a(chǎn)生的能量回饋到電網(wǎng)中；(3)采用測功機來模擬負載。
[0005]以上幾種加載方式，雖然能夠?qū)崿F(xiàn)電動機的帶載運行，但是都存在一定的缺點。其中，方法(1)和(3)都需要消耗大量的能量，這對于需要長期進行老化試驗的裝置來說，無法實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保和節(jié)約成本的目的。方法(2)雖然能夠?qū)⒛芰炕仞伒诫娋W(wǎng)中，但是該方法對電網(wǎng)的諧波干擾較大，容易影響其它設(shè)備的正常運行。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]為克服上述問題和缺點，本實用新型提出了高壓變頻器模擬電機負載測試平臺拓撲結(jié)構(gòu)。其特點是，兩臺電機通過聯(lián)軸器實現(xiàn)機械硬連接，被測電機處于電動運行狀態(tài)，負載電機處于發(fā)電運行狀態(tài)，負載電機由四象限高壓變頻器驅(qū)動，能夠?qū)崿F(xiàn)能量回饋。因此，測試過程中的能量損耗僅為電機本身的損耗，從而，提高了設(shè)備的測試效率，降低了測試過程中的能量損耗。另外，負載電機能夠根據(jù)四象限高壓變頻器所設(shè)置的不同轉(zhuǎn)矩類型而輸出對應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩，從而實現(xiàn)對被測變頻器在不同負載情況下的性能測試。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型為采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)。
[0008]—種高壓變頻器模擬電機負載平臺拓撲結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括一臺通用型高壓變頻器、一臺四象限高壓變頻器、被測電機、負載電機、聯(lián)軸器和編碼器；所述被測電機與通用型高壓變頻器連接，所述負載電機與四象限高壓變頻器連接；所述的通用型高壓變頻器和四象限高壓變頻器均連接在交流電網(wǎng)上；所述被測電機輸出軸與所述負載電機輸出軸通過聯(lián)軸器相連接；所述編碼器用于測試電機的實際轉(zhuǎn)速。
[0009]所述負載電機由四象限高壓變頻器控制，其整流部分為三相橋式可控整流，能夠?qū)⑦\行過程中負載電機所產(chǎn)生的電能回饋到電網(wǎng)。
[0010]所述通用型高壓變頻器和四象限高壓變頻器均為串聯(lián)Η橋多電平高壓變頻器。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點:
[0012](1)所述被測電機與負載電機的連接為機械硬連接，轉(zhuǎn)矩響應(yīng)速度快，加載響應(yīng)速度也較快，可以滿足廠內(nèi)變頻器產(chǎn)品的測試要求。
[0013](2)本實用新型使用的電機為三相異步電機，通過控制轉(zhuǎn)矩電流的大小可以提供任意轉(zhuǎn)矩輸出(正向負向皆可，并且大小可調(diào))，在可控的情況下運行在發(fā)電狀態(tài)，實現(xiàn)電機加載測試的多樣化。
[0014](3)本實用新型采用四象限高壓變頻器驅(qū)動負載電機，當負載電機處于發(fā)電狀態(tài)時，可以將電機產(chǎn)生的電能回饋到電網(wǎng)，從而減少了測試過程中的能量損耗，降低了經(jīng)濟成本，提高了設(shè)備的測試效率。
[0015](4)負載電機能夠根據(jù)設(shè)置模擬多種負載情況，例如風機負載、突變負載等，從而實現(xiàn)對被測變頻器在多種負載情況下的性能測試。
[0016](5)本方法可以實現(xiàn)同相發(fā)電運行的加載，采用閉環(huán)矢量控制，可以實現(xiàn)低速、中速和高速的高轉(zhuǎn)矩、高精度的加載。
[0017]由于負載電機所產(chǎn)生的能量能夠通過四象限高壓變頻器回饋到電網(wǎng)，因此，整個系統(tǒng)的能量損耗主要就是各個部分的總損耗，主要包括電機損耗、高壓變頻器和線路損耗等，有效的提高了能量的利用率。
[0018]本實用新型主要應(yīng)用于模擬電機負載測試平臺，電機能夠輸出任意轉(zhuǎn)矩，使得電機測試更加多樣化，完成對高壓變頻器在不同負載情況下的性能測試，節(jié)約能量，明顯提高測試效率。
【附圖說明】
[0019]圖1為系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)框圖。
[0020]圖2為能量回饋四象限運行示意圖。
【具體實施方式】
[0021]以下通過【具體實施方式】，并結(jié)合附圖對本實用新型進行詳細說明。
[0022]參見圖1，本實用新型的模擬電機負載平臺包括通用型高壓變頻器、四象限高壓變頻器、被測電機、負載電機、聯(lián)軸器和編碼器。所述被測電機與通用型高壓變頻器相連接，所述負載電機與四象限高壓變頻器相連接，所述被測電機與負載電機的輸出軸通過聯(lián)軸器相連接，所述編碼器用于測試電機的實際運行轉(zhuǎn)速。
[0023]如圖1所示，系統(tǒng)上電以后，電網(wǎng)交流電輸入至兩臺高壓變頻器，經(jīng)過變頻器調(diào)頻后輸出到相應(yīng)的電機，作為電機的驅(qū)動電源。兩臺電機采用聯(lián)軸器機械連接。所述四象限高壓變頻器為能量回饋矢量控制型變頻器，所述的兩臺電機分別處于電動狀態(tài)和發(fā)電狀態(tài)。所述的負載電機應(yīng)處于發(fā)電狀態(tài)，與四象限高壓變頻器相連，將能量回饋到電網(wǎng)。所述通用型高壓變頻器為被測設(shè)備，通過調(diào)節(jié)所述四象限高壓變頻的轉(zhuǎn)矩電流給定值來實現(xiàn)被測設(shè)備的帶載運行。
[0024]參見圖2，所述通用型高壓變頻器工作在第一、三象限，處于運行狀態(tài)，所述四象限高壓變頻器工作在第二、四象限，處于制動狀態(tài)。
[0025]本實用新型所使用的被測電機和負載電機為兩臺參數(shù)相同的異步電機，若兩臺電機的功率不能完全一致，也可采用本方案，但功率相差不能太大。兩臺電機的輸出軸通過聯(lián)軸器相連接，在進行連接時，要盡可能的保持兩個輸出軸同軸，這樣能夠減小電機旋轉(zhuǎn)過程中所產(chǎn)生的晃動，有益于提高試驗數(shù)據(jù)的準確性。
[0026]從系統(tǒng)的測試原理上來說，被測電機處于電動狀態(tài)，通過聯(lián)軸器拖動負載電機轉(zhuǎn)動，使負載電機處于發(fā)電狀態(tài)。這樣，負載電機所產(chǎn)生的能量就可以通過四象限高壓變頻器回饋到電網(wǎng)，從而減少了測試過程中的能量損耗。
[0027]在四象限高壓變頻器的控制系統(tǒng)中，可以設(shè)置不同的負載類型，以測試變頻器在不同負載情況下的控制性能，如突變負載和風機類負載等。
[0028]電機的轉(zhuǎn)速信息通過編碼器獲得，使負載電機的控制更為精確。兩臺變頻器的輸出電流均通過電流傳感器獲得。
[0029]系統(tǒng)的加載過程主要分為以下幾個步驟:
[0030](1)設(shè)置四象限高壓變頻器的轉(zhuǎn)矩電流為零，此時負載電機不發(fā)生任何動作，處于自由狀態(tài)。
[0031](2)運行通用型高壓變頻器，被測電機的運行轉(zhuǎn)速達到給定轉(zhuǎn)速，此時，被測電機拖動負載電機旋轉(zhuǎn)。由于四象限高壓變頻器的轉(zhuǎn)矩電流為零，所以負載電機沒有電磁轉(zhuǎn)矩輸出。
[0032](3)待電機穩(wěn)定運行以后，四象限高壓變頻器根據(jù)設(shè)定的負載類型開始提供負向的轉(zhuǎn)矩電流，從而得到負向的電磁轉(zhuǎn)矩。對于被測電機來說，此時負載逐漸加大，為維持被測電機的轉(zhuǎn)速恒定不變，則將加大轉(zhuǎn)矩電流，使其產(chǎn)生足夠大的電磁轉(zhuǎn)矩。負載電機為恒轉(zhuǎn)矩控制，轉(zhuǎn)矩電流給定值為負向(即產(chǎn)生負向轉(zhuǎn)矩)，由于被測電機拖動負載電機正向轉(zhuǎn)動，因此負載電機處于發(fā)電狀態(tài)，并且將能量回饋到電網(wǎng)。
[0033]在試驗過程中，利用示波器觀察兩臺電機的輸入側(cè)電流。當開始加載以后，被測電機的輸入電流明顯增加，并且隨著負載的增加逐漸加大。另外，利用示波器觀察在不同負載類型時，被測電機的電流變化情況。
[0034]綜上所述，本實用新型中所述的被測電機電磁轉(zhuǎn)矩為正，轉(zhuǎn)速為正，處于電動狀態(tài)，負載電機電磁轉(zhuǎn)矩為負，轉(zhuǎn)速為正，處于發(fā)電狀態(tài)。通用高壓變頻器在空載運行時和在加載時的輸出電流和輸出功率都有很大程度的不同。負載能量可以回饋到電網(wǎng)，消耗的電能僅為兩臺電機本身的損耗，減少了系統(tǒng)的能量損耗，降低了設(shè)備調(diào)試的成本。所述負載電機可以根據(jù)設(shè)置的負載類型，輸出多種電磁轉(zhuǎn)矩，完成被測變頻器在不同負載類型時的性能測試。
[0035]特別指出，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，凡針對本實用新型專利范圍的內(nèi)容所作的等效變化與修飾，都應(yīng)作為本實用新型的技術(shù)范疇。
【主權(quán)項】
1.一種高壓變頻器模擬電機負載平臺拓撲結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括一臺通用型高壓變頻器、一臺四象限高壓變頻器、被測電機、負載電機、聯(lián)軸器和編碼器；所述被測電機與通用型高壓變頻器連接，所述負載電機與四象限高壓變頻器連接；所述的通用型高壓變頻器和四象限高壓變頻器均連接在交流電網(wǎng)上；所述被測電機輸出軸與所述負載電機輸出軸通過聯(lián)軸器相連接；所述編碼器用于測試電機的實際轉(zhuǎn)速。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高壓變頻器模擬電機負載平臺拓撲結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述負載電機由四象限高壓變頻器控制，其整流部分為三相橋式可控整流，能夠?qū)⑦\行過程中負載電機所產(chǎn)生的電能回饋到電網(wǎng)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高壓變頻器模擬電機負載平臺拓撲結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述通用型高壓變頻器和四象限高壓變頻器均為串聯(lián)Η橋多電平高壓變頻器。
【專利摘要】本實用新型公開了一種高壓變頻器模擬電機負載平臺拓撲結(jié)構(gòu)，包括一臺通用型高壓變頻器、一臺四象限高壓變頻器、被測電機、負載電機、聯(lián)軸器和編碼器。兩臺變頻器分別與電網(wǎng)連接，采用通用型高壓變頻器控制被測電機，采用四象限高壓變頻器控制負載電機，被測電機和負載電機的輸出軸通過聯(lián)軸器相連接。在加載過程中，被測電機處于電動運行狀態(tài)，而負載電機處于發(fā)電運行狀態(tài)。能夠?qū)⒇撦d電機所產(chǎn)生的電能回饋到電網(wǎng)，實現(xiàn)系統(tǒng)的能量回饋。本實用新型能夠完成對被測電機的加載實驗，完成設(shè)備出廠前的帶載和過載能力測試。另外，本實用新型能夠模擬多種負載情況，實現(xiàn)對高壓變頻器不同負載類型的性能測試。
【IPC分類】G01R31/00
【公開號】CN205080211
【申請?zhí)枴緾N201520817965
【發(fā)明人】白洪磊, 郝爽, 劉相鶴, 李太峰, 孫錫星, 劉洋, 張丹, 曹鵬
【申請人】遼寧榮信電氣傳動技術(shù)有限責任公司
【公開日】2016年3月9日
【申請日】2015年10月21日