一種能量自回饋式制動(dòng)電機(jī)試驗(yàn)系統(tǒng)的研究

李云飛+王欣仁

摘 要：制動(dòng)電機(jī)都是交流三相異步電動(dòng)機(jī)和制動(dòng)器的組合。需要對(duì)交流電機(jī)在不同頻率、不通負(fù)載情況下進(jìn)行測(cè)試[1]。隨便變頻器的廣泛應(yīng)用和變頻技術(shù)不斷發(fā)展，變頻控制技術(shù)也被應(yīng)用到交流電機(jī)的測(cè)試中[2]。交流電機(jī)測(cè)試中很重要的一項(xiàng)技術(shù)是負(fù)載模擬，一般采用電力測(cè)功機(jī)、磁粉制動(dòng)器或陪試機(jī)加傳感器等來(lái)實(shí)現(xiàn)[3]。目前，大多數(shù)交流電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)采用陪試機(jī)和轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器與被試機(jī)同軸相聯(lián)。為了減少系統(tǒng)能耗，需對(duì)陪試電機(jī)進(jìn)行能量回饋。陪試電機(jī)的能量回饋都是通過(guò)逆變器向電網(wǎng)進(jìn)行回饋，這種回饋方式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制困難，并對(duì)電網(wǎng)污染較大。本系統(tǒng)提出了一種新的能量回饋方式，將陪試機(jī)產(chǎn)生的電能直接向被試機(jī)回饋能量。從整個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，構(gòu)成了能量的自回饋形式。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方便，對(duì)電網(wǎng)幾乎沒(méi)有污染。

關(guān)鍵詞：自回饋式；制動(dòng)電機(jī)；試驗(yàn)系統(tǒng)；研究

1、制動(dòng)電機(jī)試驗(yàn)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

試驗(yàn)系統(tǒng)由正弦波試驗(yàn)電源、動(dòng)力開(kāi)關(guān)柜、信號(hào)傳感裝置與功率測(cè)量設(shè)備、自動(dòng)化試驗(yàn)測(cè)量單元、控制操作臺(tái)及交流電機(jī)試驗(yàn)軟件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)等部分組成。試驗(yàn)系統(tǒng)中的負(fù)載設(shè)備可依據(jù)被試電機(jī)功率的大小選用相應(yīng)的陪試變頻電機(jī)，以滿足不同型號(hào)和不同功率制動(dòng)電機(jī)的試驗(yàn)。

1.1試驗(yàn)系統(tǒng)總體方案

試驗(yàn)系統(tǒng)采用變頻電動(dòng)機(jī)以對(duì)拖形式進(jìn)行加載的方案，選用若干規(guī)格的變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)和轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器，可實(shí)現(xiàn)對(duì)被試驗(yàn)電機(jī)的對(duì)拖。試驗(yàn)時(shí)，被試電機(jī)和陪試電機(jī)分別置于試驗(yàn)臺(tái)上，兩臺(tái)電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器與轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器相連，兩臺(tái)規(guī)格相同的變頻器分別給被試電機(jī)和陪試電機(jī)供電[4]。制動(dòng)電機(jī)試驗(yàn)時(shí)的安裝方式如圖1所示。本方案適用于各種類(lèi)型制動(dòng)電機(jī)的試驗(yàn)，能完成制動(dòng)電機(jī)的全套型式試驗(yàn)。

1.2試驗(yàn)系統(tǒng)原理圖

本系統(tǒng)采用公用直流母線的兩臺(tái)變頻器以實(shí)現(xiàn)電功率封閉，并采用IGBT整流供電方式以減少諧波提高功率因數(shù)的設(shè)計(jì)。試驗(yàn)系統(tǒng)原理框圖如圖2所示，被試電機(jī)和陪試電機(jī)采用單獨(dú)的變頻器驅(qū)動(dòng)，被試和陪試部分通過(guò)兩臺(tái)變頻器的直流母線連接在一起，組成電功率閉環(huán)，達(dá)到較好的節(jié)能效果，實(shí)現(xiàn)電能循環(huán)。

系統(tǒng)容量滿足110kW制動(dòng)電機(jī)試驗(yàn)需求，其正弦波變頻試驗(yàn)電源容量185kVA，負(fù)載部分容量同樣為185kVA，由于采用共直流母線，因此整流部分的容量?jī)H為63kVA?？紤]到電機(jī)堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)需求，兩變頻器可以并聯(lián)運(yùn)行，提供更大的試驗(yàn)電流。裝置采取多重保護(hù)模式，防止過(guò)載損壞。

1.3試驗(yàn)系統(tǒng)測(cè)量框圖

本測(cè)試系統(tǒng)中，主要測(cè)量被試電機(jī)的輸入?yún)?shù)（電壓、電流、輸入功率、功率因素等）和輸出測(cè)試參數(shù)（轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速等），為保證精度，采用高精度的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器和功率分析儀。被試電機(jī)的輸入電壓直接由電機(jī)的輸入端連接到電參數(shù)表上，減少了由于線路的壓降造成測(cè)量精度的下降。被試電機(jī)的輸入電流通過(guò)多個(gè)電流互感器連接到電參數(shù)表上，根據(jù)被試電機(jī)額定電流的大小來(lái)切換不同的電流互感器，增加了電流的測(cè)量精度。被試電機(jī)的電量參數(shù)都傳輸?shù)缴衔粰C(jī)（即工控機(jī)），通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，基于此測(cè)量系統(tǒng)的基本框圖如圖3所示。

2、結(jié)語(yǔ)

能量自回饋制動(dòng)電機(jī)試驗(yàn)系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制方便、成本較低，其最大的特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)內(nèi)部能量的自回饋，大大節(jié)約了能耗，同時(shí)消除了能量回饋對(duì)電網(wǎng)的影響，減少了對(duì)電網(wǎng)的污染。該系統(tǒng)在制動(dòng)電機(jī)試驗(yàn)行業(yè)中處于技術(shù)領(lǐng)先地位，有很好的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1]孫玉昆.變頻電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)[J].變頻器世界，2009（9）：97-99.

[2]葉雙，郭耀華.變頻器在電機(jī)測(cè)試平臺(tái)的應(yīng)用[J].電機(jī)與控制應(yīng)用，2007，34（7）：54-56.

[3]楊家強(qiáng)，黃進(jìn).一種基于PWM整流器和異步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制的新型動(dòng)態(tài)電力測(cè)功機(jī)[J].儀器儀表學(xué)報(bào)，2005，26（12）：1123-1128.

[4]張春波，薛山.變頻器在電機(jī)試驗(yàn)系統(tǒng)中的應(yīng)用，變頻器世界[J]，2005（5）：90～92.endprint