CN105223500A - 多绕组电机温升试验系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多绕组电机温升试验系统及其控制方法，系统包括：多绕组电机，包括两套以上的电枢绕组；两套以上与多绕组电机绕组数量对应的变频试验电源，由变频试验电源分别驱动对应的电枢绕组，使其中某一套或几套所述电枢绕组运行于电动状态，另外某一套或几套电枢绕组运行于发电状态；开关柜，设置在变频试验电源与电网之间，用于变频试验电源与电网之间的隔离，以及对温升试验系统进行保护。本发明能够对不同型号的双绕组电机进行单机组温升试验，避免了繁琐的两电机联轴对组工装，减少了试验配套装置、同时减少了相关损耗、节约了大部分的时间和成本。

Description

多绕组电机温升试验系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及电气技术领域，尤其是涉及一种应用于多绕组电机温升试验的装置及其控制方法。

背景技术

双绕组电机作为工程应用中最成熟和广泛的多相电机，其结构是包括两套三相对称的电枢绕组，在电机定子空间内相距一定的角度放置。目前，应用较多的双绕组电机通常采用六相双Y移30°绕组结构。实际就是两套三相对称的电枢绕组，在电机定子空间相距30°电角度放置。如附图1中所示，以A、B、C表示第一套三相电枢绕组，以R、S、T表示在空间落后30°电角度的第二套三相电枢绕组，两套绕组分别由两套变流器供电。

与传统三相电机系统相比，双绕组电机在大功率、高可靠性场合有更加突出的优势，主要表现在以下几个方面：

(1)以较小的每相绕组电流和功率来实现大功率的输出；

(2)可以实现冗余控制，大大提高了系统的可靠性；

(3)减小了空间谐波磁势和电机转矩脉动，降低了电机噪音，提高了电机效率。

双绕组电机以其突出的优势在船舶及潜艇电力推进系统、宇航推进系统、矿井提升系统等领域得到了越来越广泛的应用。

而在双绕组电机出厂前，对电机进行温升试验是保证双绕组电机质量和性能的关键环节。在现有技术中，传统的双绕组电机温升试验系统如附图2所示，系统包括被试的双绕组电机2、陪试电机9、联轴器13、被试电机的变频试验电源一10和变频试验电源二11、陪试电机的变频试验电源三12、用于进线的第一开关柜7、第二开关柜8，以及连接电缆等。被试的双绕组电机2被变频试验电源一10和变频试验电源二11驱动到额定频率下电动运行，陪试电机9在变频试验电源三12的驱动下发电运行，能量由电网经第一开关柜7输入到被试侧，陪试侧再将能量由第二开关柜8回馈至电网。试验过程中，通过增加陪试电机9的输出转矩，使被试的双绕组电机2工作于额定电流和额定功率，测试人员实时测量被试的双绕组电机2的温度，并依据测量结果确定其温升。

传统的双绕组电机温升试验方法，每次试验均需选择一台功率配套的陪试电机9，并与之通过联轴器13相连，安装费时费力、灵活性不高、试验效率低。同时，传统的温升试验方法需要配套的两台满容量的进线开关柜、三套试验电源及大量连接电缆，大大增加了试验的设备和成本。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多绕组电机温升试验系统及其控制方法，能够对不同型号的双绕组电机进行单机组温升试验，避免了繁琐的两电机联轴对组工装，减少了试验配套装置、同时减少了相关损耗、节约了大部分的时间和成本。

为了实现上述发明目的，本发明具体提供了一种多绕组电机温升试验系统的技术实现方案，多绕组电机温升试验系统，包括：

多绕组电机，包括两套以上的电枢绕组；

两套以上与所述多绕组电机绕组数量对应的变频试验电源，由所述变频试验电源分别驱动对应的电枢绕组，使其中某一套或几套所述电枢绕组运行于电动状态，另外某一套或几套所述电枢绕组运行于发电状态；

开关柜，设置在变频试验电源与电网之间，用于所述变频试验电源与电网之间的隔离，以及对所述温升试验系统进行保护。

优选的，所述电机温升试验系统通过转速闭环控制所述多绕组电机的某一套或几套电枢绕组运行于电动状态，并保证所述多绕组电机工作于额定转速，通过向所述多绕组电机另外的某一套或几套所述电枢绕组施加负向转矩使其运行于发电状态。

优选的，所述温升试验系统通过控制所述多绕组电机某一套或几套运行于电动状态的所述电枢绕组控制所述多绕组电机的转速，通过另外某一套或几套运行于发电状态的所述电枢绕组控制所述多绕组电机的功率，使所述多绕组电机定子的电枢绕组电流、电压达到额定值，以满足温升试验的要求。

本发明还具体提供了另一种多绕组电机温升试验系统的技术实现方案，多绕组电机温升试验系统，包括：

双绕组电机，包括两套电枢绕组，分别为电枢绕组一和电枢绕组二；

两套变频试验电源，分别为第一变频试验电源和第二变频试验电源，其中一套变频试验电源拖动所述电枢绕组一运行于电动状态，另一套变频试验电源拖动所述电枢绕组二运行于发电状态；

开关柜，设置在变频试验电源与电网之间，用于所述变频试验电源与电网之间的隔离，以及对所述温升试验系统进行保护。

本发明还具体提供了第三种多绕组电机温升试验系统的技术实现方案，多绕组电机温升试验系统，包括：

双绕组电机，包括两套电枢绕组，分别为电枢绕组一和电枢绕组二；

两套变频试验电源，分别为第一变频试验电源和第二变频试验电源，其中一套变频试验电源拖动所述电枢绕组一运行于电动状态，另一套变频试验电源拖动所述电枢绕组二运行于发电状态；

两套开关柜，分别为第一开关柜和第二开关柜，所述第一开关柜设置在所述第一变频试验电源与电网之间，所述第二开关柜设置在所述第二变频试验电源与电网之间，所述开关柜用于所述变频试验电源与电网之间的隔离，以及对所述温升试验系统进行保护。

优选的，所述第一变频试验电源驱动所述电枢绕组一，通过转速闭环控制保证所述双绕组电机工作于额定转速。

优选的，所述第二变频试验电源驱动所述电枢绕组二，通过施加负向转矩使所述电枢绕组二运行于发电状态。

优选的，所述温升试验系统通过所述电枢绕组一控制所述双绕组电机的转速，通过所述电枢绕组二控制所述双绕组电机的功率，并使所述双绕组电机定子的电枢绕组一和电枢绕组二的电流、电压达到额定值，以满足温升试验的要求。

优选的，所述双绕组电机内部的能量流向为从所述电枢绕组一流向所述电枢绕组二。

优选的，所述双绕组电机为双绕组感应电机或双绕组同步电机。

优选的，所述双绕组同步电机为双绕组电励磁同步电机。

优选的，所述双绕组同步电机为双绕组永磁同步电机。

优选的，所述温升试验系统包括转速和位置计算单元，采集所述双绕组电机转子的位置角θ和转速F_fdb。

本发明还具体提供了另一种多绕组电机温升试验系统的技术实现方案，所述第一变频试验电源进一步包括第一磁链计算环节、第一速度调节环节、第一励磁电流调节环节、第一转矩电流调节环节、第一ABC_DQ变换环节、第一DQ_ABC变换环节、第一SPWM环节和三相逆变器一；

所述双绕组电机转子的位置角θ和电枢绕组一的三相电流Ia1、Ib1、Ic1输入至所述第一ABC_DQ变换环节，进行旋转变换后得到电枢绕组一的转矩电流反馈值Iq1_fdb和励磁电流反馈值Id1_fdb；

设定转速值F_ref与所述双绕组电机转子的转速反馈值F_fdb经过所述第一速度调节环节进行速度调节后产生转矩电流参考值Iq1_ref，设定磁链ψ_{1_ref}经过所述第一磁链计算环节进行磁链计算后得到励磁电流参考值Id1_ref；

转矩电流参考值Iq1_ref与转矩电流反馈值Iq1_fdb经过所述第一转矩电流调节环节进行电流调节后得到转矩参考电压Vq1，励磁电流参考值Id1_ref与励磁电流反馈值Id1_fdb经过所述第一励磁电流调节环节进行励磁电流调节后得到励磁参考电压Vd1；

所述双绕组电机转子的位置角θ、转矩参考电压Vq1、励磁参考电压Vd1输入至所述第一DQ_ABC变换环节进行矢量变换后得到三相参考电压Va1、Vb1、Vc1，三相参考电压Va1、Vb1、Vc1通过所述第一SPWM环节进行SPWM调制后输出至所述三相逆变器一，由所述三相逆变器一控制所述双绕组电机的电枢绕组一。

优选的，所述第二变频试验电源进一步包括第二磁链计算环节、第二转矩计算环节、第二励磁电流调节环节、第二转矩电流调节环节、第二ABC_DQ变换环节、第二DQ_ABC变换环节、第二SPWM环节和三相逆变器二；

所述双绕组电机转子的位置角θ加上所述电枢绕组二相对于电枢绕组一的移相电角度λ，以及所述双绕组电机的电枢绕组二的三相电流Ia2、Ib2、Ic2输入至所述第二ABC_DQ变换环节，进行旋转变换后得到所述电枢绕组二的转矩电流反馈值Iq2_fdb和励磁电流反馈值Id2_fdb；

设定负向转矩T2_ref经过所述第二转矩计算环节进行转矩计算后得到转矩电流参考值Iq2_ref，设定磁链ψ_{2_ref}经过所述第二磁链计算环节进行磁链计算后得到励磁电流参考值Id2_ref；

转矩电流参考值Iq2_ref与转矩电流反馈值Iq2_fdb经过所述第二转矩电流调节环节进行转矩电流调节后得到转矩参考电压Vq2，励磁电流参考值Id2_ref与励磁电流反馈量Id2_fdb经过所述第二励磁电流调节环节进行励磁电流调节后得到励磁参考电压Vd2；

转矩参考电压Vq2和励磁参考电压Vd2经过所述第二DQ_ABC变换环节进行矢量变换后得到三相参考电压Va2、Vb2、Vc2，三相参考电压Va1、Vb1、Vc1通过所述第二SPWM环节进行SPWM调制后输出至所述三相逆变器二，由所述三相逆变器二控制所述双绕组电机的电枢绕组二。

优选的，当双绕组电机为双绕组电励磁同步电机时，所述温升试验系统包括励磁控制单元，所述励磁控制单元向所述双绕组电机输出转子电流设定值Ir_ref，控制所述双绕组电机的转子电流为设定值Ir_ref。

本发明还另外具体提供了一种多绕组电机温升试验系统控制方法的技术实现方案，所述方法包括以下步骤：

S100：第一变频试验电源采用速度闭环驱动所述双绕组电机的电枢绕组一，将所述双绕组电机拖动到额定频率；

S101：第二变频试验电源采用转矩闭环驱动所述双绕组电机的电枢绕组二，并网后逐渐增大负向转矩给定；

S102：随着所述电枢绕组二负向转矩的增加，为维持所述双绕组电机转速的恒定，所述电枢绕组一在速度闭环控制下逐渐加大输出正向转矩，直至所述电枢绕组一与所述电枢绕组二的总电流有效值等于额定电流；

S103：分别调节所述电枢绕组一与所述电枢绕组二的磁链给定，以保证所述电枢绕组一和所述电枢绕组二的电压为额定值；

S104：维持上述运行状态，实时测量所述双绕组电机的温度，并依据该温度的测量结果确定所述双绕组电机的温升。

优选的，所述温升试验系统控制方法还包括电枢绕组一的控制过程，该过程包括以下步骤：

S200：采集所述双绕组电机转子的位置角θ和电枢绕组一的三相电流Ia1、Ib1、Ic1，并进行旋转变换后得到电枢绕组一的转矩电流反馈值Iq1_fdb和励磁电流反馈值Id1_fdb；

S201：采集所述双绕组电机转子的转速F_fdb，设定转速F_ref与反馈的转速F_fdb经过速度调节产生转矩电流参考值Iq1_ref，设定磁链ψ_{1_ref}经磁链计算得到励磁电流参考值Id1_ref；

S202：转矩电流参考值Iq1_ref与转矩电流反馈值Iq1_fdb经转矩电流调节后得到转矩参考电压Vq1，励磁电流参考值Id1_ref与励磁电流反馈值Id1_fdb经励磁电流调节后得到励磁参考电压Vd1；

S203：转矩参考电压Vq1和励磁参考电压Vd1经矢量变换后得到三相参考电压Va1、Vb1、Vc1，三相参考电压Va1、Vb1、Vc1通过SPWM调制输出至三相逆变器一，由所述三相逆变器一控制所述双绕组电机的电枢绕组一。

优选的，所述温升试验系统控制方法还包括电枢绕组二的控制过程，该过程包括以下步骤：

S300：采集所述双绕组电机转子的位置角θ，加上电枢绕组二相对于电枢绕组一的移相电角度λ，以及所述双绕组电机电枢绕组二的三相电流Ia2、Ib2、Ic2，并进行旋转变换后得到电枢绕组二的转矩电流反馈值Iq2_fdb和励磁电流反馈值Id2_fdb；

S301：设定负向转矩T2_ref经转矩计算后得到转矩电流参考值Iq2_ref，设定磁链ψ_{2_ref}经过磁链计算后得到励磁电流参考值Id2_ref；

S302：转矩电流参考值Iq2_ref与转矩电流反馈值Iq2_fdb经转矩电流调节后得到转矩参考电压Vq2，励磁电流参考值Id2_ref与励磁电流反馈值Id2_fdb经转矩电流调节后得到励磁参考电压Vd2；

S303：转矩参考电压Vq2和励磁参考电压Vd2经矢量变换得到三相参考电压Va2、Vb2、Vc2，三相参考电压Va2、Vb2、Vc2通过SPWM调制输出至三相逆变器二，由所述三相逆变器二控制所述双绕组电机的电枢绕组二。

优选的，当双绕组电机为双绕组电励磁同步电机时，控制所述双绕组电机的转子电流为设定值Ir_ref。

通过实施上述本发明提供的多绕组电机温升试验系统及其控制方法，具有如下技术效果：

本发明提供的多绕组电机温升试验系统及其控制方法，能够分别针对不同型号的双绕组电机进行单机组温升试验，不需要陪试电机，避免了繁琐的两电机联轴对组工装、较少了试验配套装置、试验系统使用范围广、节约了大量的时间和成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术双绕组电机的内部结构示意图；

图2是现有技术双绕组电机传统温升试验系统结构框图；

图3是本发明多绕组电机温升试验系统一种具体实施例的系统结构框图；

图4是本发明多绕组电机温升试验系统另一种具体实施例的系统结构框图；

图5是本发明多绕组电机温升试验系统一种具体实施例的控制结构框图；

图中：1-开关柜，2-双绕组电机，3-第一变频试验电源，4-第二变频试验电源，5-励磁控制单元，6-转速和位置计算单元，7-第一开关柜，8-第二开关柜，9-陪试电机，10-变频试验电源一，11-变频试验电源二，12-变频试验电源三，13-联轴器，31-第一磁链计算环节，32-第一速度调节环节，33-第一励磁电流调节环节，34-第一转矩电流调节环节，35-第一ABC_DQ变换环节，36-第一DQ_ABC变换环节，37-第一SPWM环节，38-三相逆变器一，41-第二磁链计算环节，42-第二转矩计算环节，43-第二励磁电流调节环节，44-第二转矩电流调节环节，45-第二ABC_DQ变换环节，46-第二DQ_ABC变换环节，47-第二SPWM环节，48-三相逆变器二。

具体实施方式

为了引用和清楚起见，将下文中使用的技术名词、简写或缩写记载如下：

双绕组电机：一台电机包括有两套三相对称的电枢绕组，两套绕组在电机定子空间相距30°电角度放置，转子侧与普通电机相同；

SPWM:SinusoidalPulseWidthModulation，正弦脉冲宽度调制的简称。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如附图3、4和5所示，给出了本发明多绕组电机温升试验系统及其控制方法的具体实施例，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

一种多绕组电机温升试验系统的具体实施例，包括：

多绕组电机，包括两套以上的电枢绕组；

两套以上与多绕组电机绕组数量对应的变频试验电源，由变频试验电源分别驱动对应的电枢绕组，使其中某一套或几套电枢绕组运行于电动状态，另外某一套或几套电枢绕组运行于发电状态；

开关柜1，设置在变频试验电源与电网之间，用于变频试验电源与电网之间的隔离，以及对温升试验系统进行保护；

以及用于连接上述多绕组电机、变频试验电源和开关柜1的电缆。

电机温升试验系统通过转速闭环控制多绕组电机的某一套或几套电枢绕组运行于电动状态，并保证多绕组电机工作于额定转速，通过向多绕组电机另外的某一套或几套电枢绕组施加负向转矩使其运行于发电状态。同时，温升试验系统还通过控制多绕组电机某一套或几套运行于电动状态的电枢绕组控制多绕组电机的转速，通过另外的某一套或几套运行于发电状态的电枢绕组控制多绕组电机的功率，使多绕组电机定子的电枢绕组电流、电压达到额定值，以满足温升试验的要求。

如附图3所示，另一种多绕组电机温升试验系统的具体实施例，该实施例具体针对于双绕组电机温升试验，该系统包括：

双绕组电机2，包括两套电枢绕组，分别为电枢绕组一和电枢绕组二；

两套变频试验电源，分别为第一变频试验电源3和第二变频试验电源4，其中一套变频试验电源拖动电枢绕组一运行于电动状态，另一套变频试验电源拖动电枢绕组二运行于发电状态；

开关柜1，设置在变频试验电源与电网之间，用于变频试验电源与电网之间的隔离，以及对温升试验系统进行保护。

如附图4所示，第三种多绕组电机温升试验系统的具体实施例，该实施例具体针对于双绕组电机温升试验，该系统包括：

双绕组电机2，包括两套电枢绕组，分别为电枢绕组一和电枢绕组二；

两套变频试验电源，分别为第一变频试验电源3和第二变频试验电源4，其中一套变频试验电源拖动电枢绕组一运行于电动状态，另一套变频试验电源拖动电枢绕组二运行于发电状态；

两套开关柜，分别为第一开关柜7和第二开关柜8，第一开关柜7设置在第一变频试验电源3与电网之间，第二开关柜8设置在第二变频试验电源4与电网之间，开关柜用于变频试验电源与电网之间的隔离，以及对温升试验系统进行保护。

作为本发明一种典型的具体实施例，第一变频试验电源3驱动电枢绕组一，通过转速闭环控制保证双绕组电机2工作于额定转速。第二变频试验电源4驱动电枢绕组二，通过施加负向转矩使电枢绕组二运行于发电状态。温升试验系统通过电枢绕组一控制双绕组电机2的转速，通过电枢绕组二控制双绕组电机2的功率，并使双绕组电机2定子的电枢绕组一和电枢绕组二的电流、电压达到额定值，以满足温升试验的要求。

在本发明具体实施例描述的多绕组电机温升试验系统中，双绕组电机2内部的能量流向为从电枢绕组一流向电枢绕组二，这样使得整个系统所需的能量很少，开关柜1仅需提供少量的损耗能量。

作为本发明一种典型的具体实施例，双绕组电机2为双绕组感应电机或双绕组同步电机。双绕组同步电机进一步为双绕组电励磁同步电机，或为双绕组永磁同步电机。

温升试验系统进一步包括转速和位置计算单元6，采集双绕组电机2转子的位置角θ和转速F_fdb。

如附图5所示，作为本发明一种典型的具体实施例，第一变频试验电源3进一步包括第一磁链计算环节31、第一速度调节环节32、第一励磁电流调节环节33、第一转矩电流调节环节34、第一ABC_DQ变换环节35、第一DQ_ABC变换环节36、第一SPWM环节37和三相逆变器一38；

所述双绕组电机2转子的位置角θ和电枢绕组一的三相电流Ia1、Ib1、Ic1输入至第一ABC_DQ变换环节35，进行旋转变换后得到电枢绕组一的转矩电流反馈值Iq1_fdb和励磁电流反馈值Id1_fdb；

设定转速值F_ref与双绕组电机2转子的转速反馈值F_fdb经过第一速度调节环节32进行速度调节后产生转矩电流参考值Iq1_ref，设定磁链ψ_{1_ref}经过第一磁链计算环节31进行磁链计算后得到励磁电流参考值Id1_ref；

转矩电流参考值Iq1_ref与转矩电流反馈值Iq1_fdb经过第一转矩电流调节环节34进行电流调节后得到转矩参考电压Vq1，励磁电流参考值Id1_ref与励磁电流反馈值Id1_fdb经过第一励磁电流调节环节33进行励磁电流调节后得到励磁参考电压Vd1；

双绕组电机2转子的位置角θ、转矩参考电压Vq1、励磁参考电压Vd1输入至第一DQ_ABC变换环节36进行矢量变换后得到三相参考电压Va1、Vb1、Vc1，三相参考电压Va1、Vb1、Vc1通过第一SPWM环节37进行SPWM调制后输出至三相逆变器一38，由三相逆变器一38控制双绕组电机2的电枢绕组一。

作为本发明一种典型的具体实施例，第二变频试验电源4进一步包括第二磁链计算环节41、第二转矩计算环节42、第二励磁电流调节环节43、第二转矩电流调节环节44、第二ABC_DQ变换环节45、第二DQ_ABC变换环节46、第二SPWM环节47和三相逆变器二48；

双绕组电机2转子的位置角θ，加上电枢绕组二相对于电枢绕组一的移相电角度λ，以及双绕组电机2电枢绕组二的三相电流Ia2、Ib2、Ic2输入至第二ABC_DQ变换环节45，进行旋转变换后得到电枢绕组二的转矩电流反馈值Iq2_fdb和励磁电流反馈值Id2_fdb；

设定负向转矩T2_ref经过第二转矩计算环节42进行转矩计算后得到转矩电流参考值Iq2_ref，设定磁链ψ_{2_ref}经过第二磁链计算环节41进行磁链计算后得到励磁电流参考值Id2_ref；

转矩电流参考值Iq2_ref与转矩电流反馈值Iq2_fdb经过第二转矩电流调节环节44进行转矩电流调节后得到转矩参考电压Vq2，励磁电流参考值Id2_ref与励磁电流反馈量Id2_fdb经过第二励磁电流调节环节43进行励磁电流调节后得到励磁参考电压Vd2；

转矩参考电压Vq2和励磁参考电压Vd2经过第二DQ_ABC变换环节46进行矢量变换后得到三相参考电压Va2、Vb2、Vc2，三相参考电压Va2、Vb2、Vc2通过第二SPWM环节47进行SPWM调制后输出至三相逆变器二48，由三相逆变器二48控制双绕组电机2的电枢绕组二。

当双绕组电机2为双绕组电励磁同步电机时，温升试验系统还进一步包括励磁控制单元5。励磁控制单元5向双绕组电机2输出转子电流设定值Ir_ref，控制双绕组电机2的转子电流为设定值Ir_ref。

一种多绕组电机温升试验系统控制方法的具体实施例，包括以下步骤：

S100：第一变频试验电源3采用速度闭环驱动双绕组电机2的电枢绕组一，将双绕组电机2拖动到额定频率；

S101：第二变频试验电源4采用转矩闭环驱动双绕组电机2的电枢绕组二，并网后逐渐增大负向转矩给定；

S102：随着电枢绕组二负向转矩的增加，为维持双绕组电机2转速的恒定，电枢绕组一在速度闭环控制下逐渐加大输出正向转矩，直至电枢绕组一与电枢绕组二的总电流有效值等于额定电流；

S103：分别调节电枢绕组一与电枢绕组二的磁链给定，以保证电枢绕组一和电枢绕组二的电压为额定值；

S104：维持上述运行状态，实时测量双绕组电机2的温度，并依据该温度的测量结果确定双绕组电机2的温升。

作为本发明一种较佳的具体实施例，温升试验系统控制方法还包括电枢绕组一的控制过程，该过程进一步包括以下步骤：

S200：采集双绕组电机2转子的位置角θ和电枢绕组一的三相电流Ia1、Ib1、Ic1，并进行旋转变换后得到电枢绕组一的转矩电流反馈值Iq1_fdb和励磁电流反馈值Id1_fdb；

S201：采集双绕组电机2转子的转速F_fdb，设定转速F_ref与反馈的转速F_fdb经过速度调节产生转矩电流参考值Iq1_ref，设定磁链ψ_{1_ref}经磁链计算得到励磁电流参考值Id1_ref；

S202：转矩电流参考值Iq1_ref与转矩电流反馈值Iq1_fdb经转矩电流调节后得到转矩参考电压Vq1，励磁电流参考值Id1_ref与励磁电流反馈值Id1_fdb经励磁电流调节后得到励磁参考电压Vd1；

S203：转矩参考电压Vq1和励磁参考电压Vd1经矢量变换后得到三相参考电压Va1、Vb1、Vc1，三相参考电压Va1、Vb1、Vc1通过SPWM调制输出至三相逆变器一38，由三相逆变器一38控制双绕组电机2的电枢绕组一。

作为本发明一种较佳的具体实施例，温升试验系统控制方法还包括电枢绕组二的控制过程，该过程进一步包括以下步骤：

S300：采集双绕组电机2转子的位置角θ，加上电枢绕组二相对于电枢绕组一的移相电角度λ，以及双绕组电机2电枢绕组二的三相电流Ia2、Ib2、Ic2，并进行旋转变换后得到电枢绕组二的转矩电流反馈值Iq2_fdb和励磁电流反馈值Id2_fdb；

S301：设定负向转矩T2_ref经转矩计算后得到转矩电流参考值Iq2_ref，设定磁链ψ_{2_ref}经过磁链计算后得到励磁电流参考值Id2_ref；

S302：转矩电流参考值Iq2_ref与转矩电流反馈值Iq2_fdb经转矩电流调节后得到转矩参考电压Vq2，励磁电流参考值Id2_ref与励磁电流反馈值Id2_fdb经转矩电流调节后得到励磁参考电压Vd2；

S303：转矩参考电压Vq2和励磁参考电压Vd2经矢量变换得到三相参考电压Va2、Vb2、Vc2，三相参考电压Va2、Vb2、Vc2通过SPWM调制输出至三相逆变器二48，由三相逆变器二48控制双绕组电机2的电枢绕组二。

当双绕组电机2为双绕组电励磁同步电机时，控制双绕组电机2的转子电流为设定值Ir_ref。

通过实施本发明具体实施例描述的多绕组电机温升试验系统及其控制方法，能够达到以下技术效果：

本发明提供的双绕组电机的温升试验系统和控制方法，能够分别对不同型号的双绕组电机进行单机组温升试验，不需要陪试电机，避免了繁琐的两电机联轴对组工装，较少了试验配套装置，试验系统使用范围广，节约时间和成本。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (20)

1.一种多绕组电机温升试验系统，其特征在于，包括：

多绕组电机，包括两套以上的电枢绕组；

两套以上与所述多绕组电机绕组数量对应的变频试验电源，由所述变频试验电源分别驱动对应的电枢绕组，使其中某一套或几套所述电枢绕组运行于电动状态，另外某一套或几套所述电枢绕组运行于发电状态；

开关柜(1)，设置在变频试验电源与电网之间，用于所述变频试验电源与电网之间的隔离，以及对所述温升试验系统进行保护。

2.根据权利要求1所述的一种多绕组电机温升试验系统，其特征在于：所述电机温升试验系统通过转速闭环控制所述多绕组电机的某一套或几套电枢绕组运行于电动状态，并保证所述多绕组电机工作于额定转速，通过向所述多绕组电机另外的某一套或几套所述电枢绕组施加负向转矩使其运行于发电状态。

3.根据权利要求1或2所述的一种多绕组电机温升试验系统，其特征在于：所述温升试验系统通过控制所述多绕组电机某一套或几套运行于电动状态的所述电枢绕组控制所述多绕组电机的转速，通过另外某一套或几套运行于发电状态的所述电枢绕组控制所述多绕组电机的功率，使所述多绕组电机定子的电枢绕组电流、电压达到额定值，以满足温升试验的要求。

4.一种多绕组电机温升试验系统，其特征在于，包括：

双绕组电机(2)，包括两套电枢绕组，分别为电枢绕组一和电枢绕组二；

两套变频试验电源，分别为第一变频试验电源(3)和第二变频试验电源(4)，其中一套变频试验电源拖动所述电枢绕组一运行于电动状态，另一套变频试验电源拖动所述电枢绕组二运行于发电状态；

开关柜(1)，设置在变频试验电源与电网之间，用于所述变频试验电源与电网之间的隔离，以及对所述温升试验系统进行保护。

5.一种多绕组电机温升试验系统，其特征在于，包括：

双绕组电机(2)，包括两套电枢绕组，分别为电枢绕组一和电枢绕组二；

两套变频试验电源，分别为第一变频试验电源(3)和第二变频试验电源(4)，其中一套变频试验电源拖动所述电枢绕组一运行于电动状态，另一套变频试验电源拖动所述电枢绕组二运行于发电状态；

两套开关柜，分别为第一开关柜(7)和第二开关柜(8)，所述第一开关柜(7)设置在所述第一变频试验电源(3)与电网之间，所述第二开关柜(8)设置在所述第二变频试验电源(4)与电网之间，所述开关柜用于所述变频试验电源与电网之间的隔离，以及对所述温升试验系统进行保护。

6.根据权利要求4或5所述的一种多绕组电机温升试验系统，其特征在于：所述第一变频试验电源(3)驱动所述电枢绕组一，通过转速闭环控制保证所述双绕组电机(2)工作于额定转速。

7.根据权利要求6所述的一种多绕组电机温升试验系统，其特征在于：所述第二变频试验电源(4)驱动所述电枢绕组二，通过施加负向转矩使所述电枢绕组二运行于发电状态。

8.根据权利要求4、5、7中任一权利要求所述的一种多绕组电机温升试验系统，其特征在于：所述温升试验系统通过所述电枢绕组一控制所述双绕组电机(2)的转速，通过所述电枢绕组二控制所述双绕组电机(2)的功率，并使所述双绕组电机(2)定子的电枢绕组一和电枢绕组二的电流、电压达到额定值，以满足温升试验的要求。

9.根据权利要求8所述的一种多绕组电机温升试验系统，其特征在于：所述双绕组电机(2)内部的能量流向为从所述电枢绕组一流向所述电枢绕组二。

10.根据权利要求4、5、7、9中任一权利要求所述的一种多绕组电机温升试验系统，其特征在于：所述双绕组电机(2)为双绕组感应电机或双绕组同步电机。

11.根据权利要求10所述的一种多绕组电机温升试验系统，其特征在于：所述双绕组同步电机为双绕组电励磁同步电机。

12.根据权利要求10所述的一种多绕组电机温升试验系统，其特征在于：所述双绕组同步电机为双绕组永磁同步电机。

13.根据权利要求4、5、7、9、11、12中任一权利要求所述的一种多绕组电机温升试验系统，其特征在于：所述温升试验系统包括转速和位置计算单元(6)，采集所述双绕组电机(2)转子的位置角θ和转速F_fdb。

14.根据权利要求13所述的一种多绕组电机温升试验系统，其特征在于：所述第一变频试验电源(3)进一步包括第一磁链计算环节(31)、第一速度调节环节(32)、第一励磁电流调节环节(33)、第一转矩电流调节环节(34)、第一ABC_DQ变换环节(35)、第一DQ_ABC变换环节(36)、第一SPWM环节(37)和三相逆变器一(38)；

所述双绕组电机(2)转子的位置角θ和电枢绕组一的三相电流Ia1、Ib1、Ic1输入至所述第一ABC_DQ变换环节(35)，进行旋转变换后得到电枢绕组一的转矩电流反馈值Iq1_fdb和励磁电流反馈值Id1_fdb；

设定转速值F_ref与所述双绕组电机(2)转子的转速反馈值F_fdb经过所述第一速度调节环节(32)进行速度调节后产生转矩电流参考值Iq1_ref，设定磁链ψ_{1_ref}经过所述第一磁链计算环节(31)进行磁链计算后得到励磁电流参考值Id1_ref；

转矩电流参考值Iq1_ref与转矩电流反馈值Iq1_fdb经过所述第一转矩电流调节环节(34)进行电流调节后得到转矩参考电压Vq1，励磁电流参考值Id1_ref与励磁电流反馈值Id1_fdb经过所述第一励磁电流调节环节(33)进行励磁电流调节后得到励磁参考电压Vd1；

所述双绕组电机(2)转子的位置角θ、转矩参考电压Vq1、励磁参考电压Vd1输入至所述第一DQ_ABC变换环节(36)进行矢量变换后得到三相参考电压Va1、Vb1、Vc1，三相参考电压Va1、Vb1、Vc1通过所述第一SPWM环节(37)进行SPWM调制后输出至所述三相逆变器一(38)，由所述三相逆变器一(38)控制所述双绕组电机(2)的电枢绕组一。

15.根据权利要求14所述的一种多绕组电机温升试验系统，其特征在于：所述第二变频试验电源(4)进一步包括第二磁链计算环节(41)、第二转矩计算环节(42)、第二励磁电流调节环节(43)、第二转矩电流调节环节(44)、第二ABC_DQ变换环节(45)、第二DQ_ABC变换环节(46)、第二SPWM环节(47)和三相逆变器二(48)；

所述双绕组电机(2)转子的位置角θ，加上所述电枢绕组二相对于电枢绕组一的移相电角度λ，以及所述双绕组电机(2)电枢绕组二的三相电流Ia2、Ib2、Ic2输入至所述第二ABC_DQ变换环节(45)，进行旋转变换后得到所述电枢绕组二的转矩电流反馈值Iq2_fdb和励磁电流反馈值Id2_fdb；

设定负向转矩T2_ref经过所述第二转矩计算环节(42)进行转矩计算后得到转矩电流参考值Iq2_ref，设定磁链ψ_{2_ref}经过所述第二磁链计算环节(41)进行磁链计算后得到励磁电流参考值Id2_ref；

转矩电流参考值Iq2_ref与转矩电流反馈值Iq2_fdb经过所述第二转矩电流调节环节(44)进行转矩电流调节后得到转矩参考电压Vq2，励磁电流参考值Id2_ref与励磁电流反馈量Id2_fdb经过所述第二励磁电流调节环节(43)进行励磁电流调节后得到励磁参考电压Vd2；

转矩参考电压Vq2和励磁参考电压Vd2经过所述第二DQ_ABC变换环节(46)进行矢量变换后得到三相参考电压Va2、Vb2、Vc2，三相参考电压Va2、Vb2、Vc2通过所述第二SPWM环节(47)进行SPWM调制后输出至所述三相逆变器二(48)，由所述三相逆变器二(48)控制所述双绕组电机(2)的电枢绕组二。

16.根据权利要求14或15所述的一种多绕组电机温升试验系统，其特征在于：当双绕组电机(2)为双绕组电励磁同步电机时，所述温升试验系统包括励磁控制单元(5)，所述励磁控制单元(5)向所述双绕组电机(2)输出转子电流设定值Ir_ref，控制所述双绕组电机(2)的转子电流为设定值Ir_ref。

17.一种多绕组电机温升试验系统控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S100：第一变频试验电源(3)采用速度闭环驱动所述双绕组电机(2)的电枢绕组一，将所述双绕组电机(2)拖动到额定频率；

S101：第二变频试验电源(4)采用转矩闭环驱动所述双绕组电机(2)的电枢绕组二，并网后逐渐增大转矩给定，所述第二变频试验电源(4)的输出转矩为负向转矩；

S102：随着所述电枢绕组二负向转矩的增加，为维持所述双绕组电机(2)转速的恒定，所述电枢绕组一在速度闭环控制下逐渐加大输出正向转矩，直至所述电枢绕组一与所述电枢绕组二的总电流有效值等于额定电流；

S103：分别调节所述电枢绕组一与所述电枢绕组二的磁链给定，以保证所述电枢绕组一和所述电枢绕组二的电压为额定值；

S104：维持上述运行状态，实时测量所述双绕组电机(2)的温度，并依据该温度的测量结果确定所述双绕组电机(2)的温升。

18.根据权利要求17所述的一种多绕组电机温升试验系统控制方法，其特征在于，所述温升试验系统控制方法还包括电枢绕组一的控制过程，该过程包括以下步骤：

S200：采集所述双绕组电机(2)转子的位置角θ和电枢绕组一的三相电流Ia1、Ib1、Ic1，并进行旋转变换后得到电枢绕组一的转矩电流反馈值Iq1_fdb和励磁电流反馈值Id1_fdb；

S201：采集所述双绕组电机(2)转子的转速F_fdb，设定转速F_ref与反馈的转速F_fdb经过速度调节产生转矩电流参考值Iq1_ref，设定磁链ψ_{1_ref}经磁链计算得到励磁电流参考值Id1_ref；

S202：转矩电流参考值Iq1_ref与转矩电流反馈值Iq1_fdb经转矩电流调节后得到转矩参考电压Vq1，励磁电流参考值Id1_ref与励磁电流反馈值Id1_fdb经励磁电流调节后得到励磁参考电压Vd1；

S203：转矩参考电压Vq1和励磁参考电压Vd1经矢量变换后得到三相参考电压Va1、Vb1、Vc1，三相参考电压Va1、Vb1、Vc1通过SPWM调制输出至三相逆变器一(38)，由所述三相逆变器一(38)控制所述双绕组电机(2)的电枢绕组一。

19.根据权利要求18所述的一种多绕组电机温升试验系统控制方法，其特征在于，所述温升试验系统控制方法还包括电枢绕组二的控制过程，该过程包括以下步骤：

S300：采集所述双绕组电机(2)转子的位置角θ，加上电枢绕组二相对于电枢绕组一的移相电角度λ，以及所述双绕组电机(2)电枢绕组二的三相电流Ia2、Ib2、Ic2，并进行旋转变换后得到电枢绕组二的转矩电流反馈值Iq2_fdb和励磁电流反馈值Id2_fdb；

S301：设定负向转矩T2_ref经转矩计算后得到转矩电流参考值Iq2_ref，设定磁链ψ_{2_ref}经过磁链计算后得到励磁电流参考值Id2_ref；

S302：转矩电流参考值Iq2_ref与转矩电流反馈值Iq2_fdb经转矩电流调节后得到转矩参考电压Vq2，励磁电流参考值Id2_ref与励磁电流反馈值Id2_fdb经转矩电流调节后得到励磁参考电压Vd2；

S303：转矩参考电压Vq2和励磁参考电压Vd2经矢量变换得到三相参考电压Va2、Vb2、Vc2，三相参考电压Va2、Vb2、Vc2通过SPWM调制输出至三相逆变器二(48)，由所述三相逆变器二(48)控制所述双绕组电机(2)的电枢绕组二。

20.根据权利要求17、18、19中任一权利要求所述的一种多绕组电机温升试验系统控制方法，其特征在于：当双绕组电机(2)为双绕组电励磁同步电机时，控制所述双绕组电机(2)的转子电流为设定值Ir_ref。