CN101162183A

CN101162183A - 可逆直流传动试验台的新型节能控制系统

Info

Publication number: CN101162183A
Application number: CNA2007100561716A
Authority: CN
Inventors: 冀群心; 田彦涛; 韦子枝; 张爱春; 隋海倬
Original assignee: Jilin University
Current assignee: Jilin University
Priority date: 2007-10-15
Filing date: 2007-10-15
Publication date: 2008-04-16

Abstract

可逆直流传动试验台的新型节能控制系统属机械电子产品，具有由三相全控整流电路、电抗器及二极管为核心而组成的直流升压和有源逆变两个回馈电能的回路，通过调节有源逆变器逆变角和负载发电机励磁电压大小，实现负载发电机向电网回馈电功率和直接向电动机回馈电功率；有源逆变回路应用有源逆变原理将负载发电机产生的电能小部分回馈到交流电网，交流电网经整流电路回馈给电动机；直流升压回馈电能回路应用直流升压原理，将负载发电机产生的电能大部分直接回馈给电动机；本发明节能效果好，电能回馈效率高，减小对交流电网的污染和线路损耗，结构简单、运行稳定、控制方便，适用于各类机械产品性能及特性测试的试验台。

Description

可逆直流传动试验台的新型节能控制系统

技术领域

本发明属于机械电子产品，具体涉及各类机械产品性能及特性试验的试验台。

背景技术

关于直流传动试验台的节能问题，当前比较好的解决方案主要有两种：

方案一主要用有源逆变原理，将试验台负载发电机产生的电能回馈到电网来实现节能，有一定的节能效果。但是该方案会造成电网功率因数低，电网污染严重，回馈效率低，而且当负载发电机转速降低到一定程度时，依靠有源逆变就无法加载负载，即回馈电能到电网了。方案二主要是设计试验台中发电机的额定电压高于电动机电压的方法，直接将发电机产生的电能回馈给电动机，从而减少电动机从电网吸收的能量，达到节能的目的，节能效果很好，节能效率高。但是，该方案要求负载发电机根据试验要求进行设计制造或降低电动机的运行电压。所以该方案不便实现或造成浪费，而且该方案仅应用于不可逆的直流传动的试验台。

发明内容

本发明的目的在于提供一种节能效果好，电能回馈效率高，对交流电网的污染小，线路损耗低，结构简单，运行稳定，控制方便的可逆直流传动试验台的新型节能控制系统。

针对方案一中的问题，根据有源逆变器的开关作用，提出用直流升压节能方案。将负载发电机产生的电功率大部分直接回馈给动力电动机，减少了电能向交流电网的回馈，降低试验台对电网的污染，提高了节能效果和回馈效率，而且从根本上解决了试验台转速从零到额定转速之间变化的全工况都能直接回馈电能给电动机的问题。

本发明包括三相桥式全控整流电路V及其触发器、电抗器L、二极管VD和电动机励磁控制电路，它具有以三相全控整流电路V、电抗器L及二极管VD为核心的直流升压和有源逆变两个回馈电能的回路；用二极管VD和导线将电动机和负载发电机电枢连接成一个单方向回馈电能回路；二极管VD阳极与给电枢M2供电的三相桥式全控整流电路V2共阳极端连接，二极管VD阴极与给电枢M1供电的三相桥式全控整流电路V1共阴极端连接，给电枢M1供电的三相桥式全控整流电路(V1)共阳极端与给电枢M2供电的三相桥式全控整流电路V2共阴极端用导线连接，使电抗器L1、电枢M1、电枢M2、电抗器L2和二极管VD构成一个单方向直流升压回路。

通过调节有源逆变器逆变角β和负载发电机励磁电压大小，实现负载发电机向电网回馈电功率和直接向电动机回馈电功率。

电抗器L1和电抗器L2电感的大小，按电动机电枢电流连续原则进行设计。

本发明的主要功能与节能机理如下：

1、三相桥式全控整流电路V1的作用：当电枢M1为电动机时，三相桥式全控整流电路V1作为可控整流电源装置给电枢M1提供能量；当电枢M1为负载电机时，三相桥式全控整流电路V1作为有源逆变装置，将电能向电网回馈。

三相桥式全控整流电路V2与三相桥式全控整流电路V1的功能相同。

2、电枢M1和电枢M2都是直流电动机，分别是试验台的动力机和负载机。电枢M1和电枢M2的额定电压相同，额定转速和额定容量不一定相同，这可根据产品试验要求决定。

3、电枢M2、电抗器L2、二极管VD、电抗器L1和电枢M1电枢组成一条主回路，即负载电机产生的电能直接回馈给电动机电能的回路。

4、电枢M2(或电枢M1)、电抗器L2(或电抗器L1)和三相桥式全控整流电路V2(或三相桥式全控整流电路V1)组成一条控制能量回馈的回路，即控制负载发电机产生的电能按一定比例直接回馈给电动机和回馈给电网的回路。

5、电流环起限流保护作用，速度环起稳速作用。

本发明的积极效果在于：

1.用直流升压原理和有源逆变原理共同组成的可逆直流传动试验台的新型节能控制系统，与仅用有源逆变原理的节能系统相比，节能效果更好，节能一般都在60％以上。

2.本发明是直接将负载发电机产生的电能大部分回馈给电动机，减少了电网向电动机输送电功率(一般减少40％以上)，不仅直接节能，而且减少了电网线路的损耗和对电网的污染。

3.本发明减少了由有源逆变向电网回馈电功率(一般减少30％左右)，也就减少了电网线路损耗和对电网的污染。

4.本发明在任何速度下运行，都有直接回馈电能给电动机的功能和效果(一般有40％)。而有源逆变节能系统，当试验转速低到一定值时，就无法将负载发电机产生的电能回馈到电网，也就没有节约电功能了。

附图说明

图1为可逆直流传动试验台的新型节能控制系统的电路示意图

图2为可逆直流传动试验台的新型节能控制系统的典型实施例电路示意图

图3为电枢M1励磁系统控制电路示意图

图4为电枢M2励磁系统控制电路示意图

图中：L1.电抗器 L2.电抗器 M1.电枢 M2.电枢 VD.二极管 V1.三相桥式全控整流电路 V2.三相桥式全控整流电路 K1.开关 K2.开关 K3.开关 K4.开关β.逆变角

具体实施方式

本发明主要包括三相桥式全控整流电路V及其触发器、电抗器L、二极管VD、负载发电机励磁电压控制电路，它是以三相桥式全控整流电路V、电抗器L及二极管VD为核心而构成的直流升压和有源逆变两个回馈电能的回路。通过控制三相桥式全控整流电路V的逆变角β大小和发电机励磁电压的大小，来控制负载发电机产生电能的多少，并直接回馈给电动机和回馈到交流电网。

典型实施例如图二所示：

1.可逆直流传动试验台的新型节能控制系统，由两套直流双闭环调速系统(它由电机额定电压相同，容量不同的晶闸管三相桥式全控整流电路供电)、一个二极管VD和四个开关(K1、K2、K3、K4)组成。

2.用二极管VD和导线将两套直流双闭环调速系统主电路连接起来。二极管VD阳极与三相桥式全控整流电路V2共阳极端连接，二极管VD阴极与三相桥式全控整流电路V1共阴极端连接；用导线将三相桥式全控整流电路V1共阳极端与三相桥式全控整流电路V2共阴极端连接，使二极管VD、电抗器L1、电枢M1、电枢M2及电抗器L2构成直流升压电能回馈电路。

3.当电枢M1为动力电动机、电枢M2为负载发电机时，开关K1接到1，开关K2接到2，开关K3接到7，开关K4接到8。

4.当电枢M1为负载发电机、电枢M2为动力电动机时，开关K1接到3，开关K2接到4，开关K3接到5，开关K4接到6。

5.图3和图4分别示出了电枢M1和电枢M2的励磁系统控制电路接线方式。

Claims

1.一种可逆直流传动试验台的新型节能控制系统，包括三相桥式全控整流电路(V)及其触发器、电抗器(L)、二极管(VD)和电动机励磁控制电路，其特征在于具有三相全控整流电路(V)、电抗器(L)及二极管(VD)为核心的直流升压和有源逆变两个回馈电能的回路；用二极管(VD)和导线将电动机和负载发电机电枢连接成一个单方向回馈电能回路；二极管(VD)阳极与给电枢(M2)供电的三相桥式全控整流电路(V2)共阳极端连接，二极管(VD)阴极与给电枢(M1)供电的三相桥式全控整流电路(V1)共阴极端连接，给电枢(M1)供电的三相桥式全控整流电路(V1)共阳极端与给电枢(M2)供电的三相桥式全控整流电路(V2)共阴极端用导线连接，使电抗器(L1)、电枢(M1)、电枢(M2)、电抗器(L2)和二极管(VD)构成一个单方向直流升压回路。

2.按权利要求1所述的可逆直流传动试验台的新型节能控制系统，其特征在于通过调节有源逆变器逆变角(β)和负载发电机励磁电压大小，实现负载发电机向电网回馈电功率和直接向电动机回馈电功率。

3.按权利要求1所述的可逆直流传动试验台的新型节能控制系统，其特征在于电抗器(L1)和电抗器(L2)电感的大小，按电动机电枢电流连续原则进行设计。