CN204832458U - 一种能量回馈型异步电机测试平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种能量回馈型异步电机测试平台。本设计包括整流器、被测电机、主控系统、陪测电机、联轴器、供电控制系统和转速控制系统；整流器交流侧连接在交流电网上，两个控制系统均通过CAN总线与主控系统相连接；两个控制系统结构相同，分别包括电容、逆变器和控制器。本设计采用双馈异步电动机作为陪测电机，具有系统效率高、成本低的优势；本设计控制思路清晰，易于实现。本设计所用的逆变器容量相对较小，被测电机与陪测电机使用相同的供电电源，逆变器功率为被测电机的功率与陪测电机回馈功率之差，而陪测双馈电机的转子逆变器容量仅为陪测电机容量的1/3左右。

Description

一种能量回馈型异步电机测试平台

技术领域

本实用新型涉及异步电机测试系统的节能技术，尤其是涉及一种能量回馈型异步电机测试平台。

背景技术

异步电机是国民生产建设中的重要电气设备，被广泛地应用于工农业生产以及日常生活的各种个领域和部门。根据统计，在我国电网的总负荷中，异步电机约占到了60%以上，其性能、质量与可靠性的提高具有非常重要的社会和经济意义。异步电机的性能测试技术多年来一直受到广泛的重视，国内外也一直没有中断过这一领域的深入研究，提出了许多不同的异步电机试验平台的方案。目前，异步电机试验平台主要分为两类：第一类是“能量消耗式”，其主要结构是由被试异步电动机联轴带动一个直流发电机，直流发电机的输出端接电阻性负载，通过调节负载电阻电流来调节它的输出转矩，可以将“发电机-电阻”组合当作电动机的模拟机械负荷，进而对电动机的性能进行系统的检测，这种结构属于典型的能耗系统，势必造成电能的浪费，系统的效率很差。第二类是“能量回馈式”异步电动机试验平台，由异步牵引电机同轴带动直流发电机，并由直流发电机给直流电动机供电，直流电动机又同轴带动三相交流同步发电机，发出的电能回馈电网，这种方式机组多，调控复杂，不易稳定运行，容易出现超调和振荡。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种能量回馈型异步电机测试平台，以提高电机的测试效率，节约能源。

本实用新型为解决技术问题采用如下技术方案：一种能量回馈型异步电机测试平台，其特征在于：该测试平台包括整流器、被测电机M1、主控系统、陪测电机M2、联轴器、供电控制系统和转速控制系统；所述整流器交流侧连接在交流电网上，供电控制系统和转速控制系统均通过CAN总线与主控系统相连接；所述供电控制系统包括电容C1、第一逆变器和第一控制器，电容C1与整流器的两个连接端相连接，还与第一逆变器的两个输入端相连接，第一逆变器与第一控制器相连接；第一逆变器的三个输出端分别与被测电机M1和陪测电机M2的三个电源端子相连接；所述转速控制系统包括电容C2、第二逆变器和第二控制器，电容C2与整流器的两个连接端相连接，还与第二逆变器的两个输入端相连接，第二逆变器通过第二控制器与用于测试陪测电机M2转子位置信息的旋转编码器相连接；第二逆变器的三个输出端分别与陪测电机M2的转子绕组三个端子相连接；所述被测电机M1与陪测电机M2通过联轴器相连接。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：

1、采用双馈异步电动机作为陪测电机，与使用其它类型电机做陪测的平台相比，具有系统效率高、成本低的优势。

2、被测电机与陪测电机采用相同的供电电压，供电控制系统仅需负责提供给定频率和大小的供电电压；通过调节转速控制系统产生所需大小、频率和相位的陪测电机转子供电电压，使其能够工作于亚同步发电状态或超同步电动状态，分别对被测电机进行电动或发电运行方式的测试，控制思路清晰，易于实现。

3、与常规的异步电机测试平台结构相比，本设计所用的逆变器容量相对较小，被测电机与陪测电机使用相同的供电电源，逆变器功率为被测电机的功率与陪测电机回馈功率之差，而陪测双馈电机的转子逆变器容量仅为陪测电机容量的1/3左右。

附图说明

图1为本实用新型电路连接框图；

图2为图1中的整流器电路原理图；

图3为图1中供电控制系统的第一逆变器电路原理图；

图4为图1中转速控制系统的第二逆变器电路原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步说明：

参照图1，该测试平台包括整流器、被测电机M1、主控系统、陪测电机M2、联轴器、供电控制系统和转速控制系统；整流器交流侧连接在交流电网上，供电控制系统和转速控制系统均通过CAN总线与主控系统相连接；供电控制系统包括电容C1、第一逆变器和第一控制器，电容C1与整流器的两个连接端相连接，还与第一逆变器的两个输入端相连接，第一逆变器与第一控制器相连接；第一逆变器的三个输出端分别与被测电机M1和陪测电机M2的三个电源端子相连接；转速控制系统包括电容C2、第二逆变器和第二控制器，电容C2与整流器的两个连接端相连接，还与第二逆变器的两个输入端相连接，第二逆变器通过第二控制器与用于测试陪测电机M2转子位置信息的旋转编码器相连接；第二逆变器的三个输出端分别与陪测电机M2的转子绕组三个端子相连接；被测电机M1与陪测电机M2通过联轴器相连接。

本实用新型的陪测电机M2为绕线式双馈三相异步电动机。

如图1所示，系统上电后，由整流器实现交流到直流的转换，输出给供电控制系统和转速控制系统。供电控制系统的第一逆变器输出给定频率和大小的三相交流电压，作为两台电机的公共供电电源，分别施加到被测电机M1和陪测电机M2的定子绕组。转速控制系统上连接有第二控制器，第二控制器能够检测陪测电机M2转子位置信息，转速控制系统的第二逆变器输出测试调节所需的交流电压，提供给陪测电机M2的转子绕组。

供电控制系统和转速控制系统均通过CAN总线与主控系统相连接，由主控系统对两个控制系统分别控制，进而实现整个电机测试过程的自动化和智能化。主控系统有相应的控制软件，分别控制供电电压和系统的转速，同时监控整个系统的运行。

第一控制器和第二控制器分别产生第一逆变器和第二逆变器的PWM控制信号。第一控制器和第二控制器的中央处理器均选用DSPIC30F4011芯片，该芯片精度高、速度快，片上资源丰富，在电动机控制领域具有较广泛的应用。

整流器的具体结构如图2所示，为六个二极管组成的三相整流桥结构，为逆变器提供直流母线电压。

供电控制系统和转速控制系统所使用的逆变器的具体结构如图3和图4所示，均为六路绝缘栅双极性晶体管IGBT组成，其容量根据测试系统所考虑的电动机容量设定。

本实用新型的工作原理是：被测电机M1工作于电动机状态，输出转矩驱动陪测电机M2旋转，由于该状态下转速低于同步转速，为了使测试能量能够回馈利用，通过控制转速控制系统施加于陪测电机M2转子的电压，使陪测电机M2工作于亚同步发电状态，能量由陪测电机M2定子回馈至供电控制系统的逆变器交流侧，即陪测电机M2发电并将电能回馈给被测电机M1使用，极大地提高了系统的效率。反之，对被测电机M1进行发电状态性能测试时，通过控制使陪测电机M2工作于超同步电动状态，产生输出转矩带动被测电机M1在高于同步转速的状态下旋转，即被测电机M1工作于发电状态，被测电机M1所发电能同样回馈给陪测电机M2使用，达到节能的效果。

系统控制是通过转速控制系统的输出交流电压控制来实现转速和转矩的动态调节的，根据现代交流调速理论，采用定子电压定向矢量控制方法，对陪测双馈电动机的转速及无功功率进行闭环控制。

Claims (2)

1.一种能量回馈型异步电机测试平台，其特征在于：该测试平台包括整流器、被测电机M1、主控系统、陪测电机M2、联轴器、供电控制系统和转速控制系统；所述整流器交流侧连接在交流电网上，供电控制系统和转速控制系统均通过CAN总线与主控系统相连接；所述供电控制系统包括电容C1、第一逆变器和第一控制器，电容C1与整流器的两个连接端相连接，还与第一逆变器的两个输入端相连接，第一逆变器与第一控制器相连接；第一逆变器的三个输出端分别与被测电机M1和陪测电机M2的三个电源端子相连接；所述转速控制系统包括电容C2、第二逆变器和第二控制器，电容C2与整流器的两个连接端相连接，还与第二逆变器的两个输入端相连接，第二逆变器通过第二控制器与用于测试陪测电机M2转子位置信息的旋转编码器相连接；第二逆变器的三个输出端分别与陪测电机M2的转子绕组三个端子相连接；所述被测电机M1与陪测电机M2通过联轴器相连接。

2.根据权利要求1所述的一种能量回馈型异步电机测试平台，其特征在于：所述陪测电机M2为绕线式双馈三相异步电动机。