CN217693116U - 一种电机模拟负载装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电机测试技术领域，具体涉及一种电机模拟负载装置，包括接触器、纯阻负载、变流器、三相电源以及控制器；变流器包括滤波模块、三相维也纳整流模块以及过压保护模块；所述滤波模块与三相维也纳整流模块连接；所述三相维也纳整流模块与纯阻负载连接；所述控制器分别与三相维也纳整流模块以及过压保护模块连接。本实用新型通过设置接触器、纯阻负载、变流器、三相电源以及控制器，通过用接触器、纯阻负载、基于电力电子器件的变流器、以及控制器构成的装置来模拟代替实际的电机负载，模拟其外在电气特性。并且能用同一个控制器实现不同功率的电机外在特性模拟，实现的这种模拟电机负载具有体积小、噪声少、免机械疲劳及维护的优点。

Description

一种电机模拟负载装置

技术领域

本实用新型涉及电机测试技术领域，具体涉及一种电机模拟负载装置。

背景技术

电机在工业生产和研究试验中有着至关重要的作用。同步发电机、异步发电机可以发出有功功率和感性、容性无功功率，因此可以为负载供电或对电网进行有功、无功调节。同步电动机、异步电动机可以吸收有功功率和感性、容性无功功率，因此可以作为负载或对电网进行有功、无功调节。

由于传统电机的惯性大、响应慢且功能具有局限性，对电机的控制较复杂，故难以对电机进行测试。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术中的上述不足，提供了一种电机模拟负载装置。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：一种电机模拟负载装置，包括接触器、纯阻负载、变流器、三相电源以及控制器；所述接触器的开关端设于三相电源以及变流器的输入端之间；所述接触器的控制端与控制器连接；

所述变流器包括滤波模块、三相维也纳整流模块以及过压保护模块；所述滤波模块的输入端与接触器的开关端连接；所述滤波模块的输出端与三相维也纳整流模块的输入端连接；所述三相维也纳整流模块的输出端通过过压保护模块与纯阻负载连接；所述控制器分别与三相维也纳整流模块以及过压保护模块连接。

本实用新型进一步设置为，所述三相电源包括第一电源线、第二电源线以及第三电源线。

本实用新型进一步设置为，所述滤波模块包括电感L1、电感L2、电感L3、电感L4、电感L5、电感L6、电容C1、电容C2、电容C3、电阻R1、电阻R2以及电阻3；

所述第一电源线与电感L1的一端连接；所述电感L1的另一端通过电感L2与三相维也纳整流模块连接；所述电感L1的另一端通过电阻R1与电容C1的一端连接；

所述第二电源线与电感L3的一端连接；所述电感L3的另一端通过电感L4与三相维也纳整流模块连接；所述电感L3的另一端通过电阻R2与电容C2的一端连接；

所述第三电源线与电感L5的一端连接；所述电感L5的另一端通过电感L6与三相维也纳整流模块连接；所述电感L6的另一端通过电阻R3与电容C3的一端连接；

所述电容C1的另一端与电容C2的一端连接；所述电容C2的另一端与电容C3的一端连接；所述电容C3的另一端与电容C1的一端连接。

本实用新型进一步设置为，所述三相维也纳整流模块包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4、开关管Q5、开关管Q6、电容C4以及电容C5；

所述二极管D1的阳极、二极管D2的阳极以及二极管D3的阳极分别与开关管Q1的漏极连接；所述二极管D1的阴极、二极管D2的阴极以及二极管D3的阴极分别与电容C4的一端连接；所述电容C4的另一端与电容C5的一端连接；所述二极管D4的阴极、二极管D5的阴极以及二极管D6的阴极分别与开关管Q6的漏极连接；所述二极管D4的阳极、二极管D5的阳极以及二极管D6的阳极分别与电容C5连接；所述开关管Q1的源极与开关管Q2的源极连接；所述开关管Q2的漏极分别与开关管Q4的漏极以及开关管Q6的漏极连接；所述开关管Q3的源极与开关管Q4的源极连接；所述开关管Q5的源极与开关管Q6的源极连接；所述开关管Q1的栅极、开关管Q2的栅极、开关管Q3的栅极、开关管Q4的栅极、开关管Q5的栅极以及开关管Q6的栅极分别与控制器连接。

本实用新型进一步设置为，所述过压保护模块包括电容C6、电容C7、开关管Q7、开关管Q8、二极管D7以及二极管D8；所述电容C6的一端与开关管Q7的漏极连接；所述开关管Q7的源极与二极管D7的阴极连接；所述二极管D7的阳极与二极管D8的阴极连接；所述二极管D8的阳极与开关管Q8的漏极连接；所述开关管Q8的源极与电容C7的一端连接；所述电容C6的另一端与电容C7的另一端连接；所述开关管Q7的栅极以及开关管Q8的栅极分别与控制器连接；所述纯阻负载分别与二极管D7以及二极管D8并联。

本实用新型进一步设置为，所述接触器、纯阻负载以及变流器的数量均为四个，每个接触器、纯阻负载以及变流器分别一一对应设置。

本实用新型的有益效果：本实用新型通过设置接触器、纯阻负载、变流器，以及控制器构成的装置，代替实际的电机负载，使具有体积小、免机械疲劳及维护的优点。并且能用同一个控制器实现不同功率的电机负载的外在电气特性模拟。

附图说明

利用附图对实用新型作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本实用新型的原理图；

图2是本实用新型变流器的电路图；

图3是对电机快速启动的模拟仿真图；

图4是对电机快速启动的实际仿真图；

图5是对电机慢速启动的模拟仿真图；

图6是对电机慢速启动的实际仿真图；

其中：1、接触器；2、纯阻负载；3、变流器；41、第一电源线；42、第二电源线；43、第三电源线。

具体实施方式

结合以下实施例对本实用新型作进一步描述。

由图1至图6可知，本实施例所述的一种电机模拟负载装置，包括接触器1、纯阻负载2、变流器3、三相电源以及控制器；所述接触器1的开关端设于三相电源以及变流器3的输入端之间；所述接触器1的控制端与控制器连接；其中图中并未画出控制器。

所述变流器3包括滤波模块、三相维也纳整流模块以及过压保护模块；所述滤波模块的输入端与接触器1的开关端连接；所述滤波模块的输出端与三相维也纳整流模块的输入端连接；所述三相维也纳整流模块的输出端通过过压保护模块与纯阻负载2连接；所述控制器分别与三相维也纳整流模块以及过压保护模块连接。

具体地，本实施例通过设置接触器1、纯阻负载2、变流器3、三相电源以及控制器，纯阻负载2接在直流侧的过压保护模块中，用于在三相维也纳整流模块模拟电动机输入电流过程中，将待测电源流向三相维也纳整流模块直流侧的多余有功功率以能耗发热的方式消耗掉，从而进行电机负载模拟；本实施例通过用接触器1、纯阻负载2、基于电力电子器件的变流器3、以及控制器构成的装置来模拟代替实际的电机负载，模拟其外在电气特性。并且能用同一个控制器实现不同功率的电机特性模拟，实现的这种模拟电机负载具有体积小、噪声少、免机械疲劳及维护的优点。

本实施例所述的一种电机模拟负载装置，所述三相电源包括第一电源线41、第二电源线42以及第三电源线43。

本实施例所述的一种电机模拟负载装置，所述滤波模块包括电感L1、电感L2、电感L3、电感L4、电感L5、电感L6、电容C1、电容C2、电容C3、电阻R1、电阻R2以及电阻3；

所述第一电源线41与电感L1的一端连接；所述电感L1的另一端通过电感L2与三相维也纳整流模块连接；所述电感L1的另一端通过电阻R1与电容C1的一端连接；

所述第二电源线42与电感L3的一端连接；所述电感L3的另一端通过电感L4与三相维也纳整流模块连接；所述电感L3的另一端通过电阻R2与电容C2的一端连接；

所述第三电源线43与电感L5的一端连接；所述电感L5的另一端通过电感L6与三相维也纳整流模块连接；所述电感L6的另一端通过电阻R3与电容C3的一端连接；

所述电容C1的另一端与电容C2的一端连接；所述电容C2的另一端与电容C3的一端连接；所述电容C3的另一端与电容C1的一端连接。

本实施例所述的一种电机模拟负载装置，所述三相维也纳整流模块包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4、开关管Q5、开关管Q6、电容C4以及电容C5；

所述二极管D1的阳极、二极管D2的阳极以及二极管D3的阳极分别与开关管Q1的漏极连接；所述二极管D1的阴极、二极管D2的阴极以及二极管D3的阴极分别与电容C4的一端连接；所述电容C4的另一端与电容C5的一端连接；所述二极管D4的阴极、二极管D5的阴极以及二极管D6的阴极分别与开关管Q6的漏极连接；所述二极管D4的阳极、二极管D5的阳极以及二极管D6的阳极分别与电容C5连接；所述开关管Q1的源极与开关管Q2的源极连接；所述开关管Q2的漏极分别与开关管Q4的漏极以及开关管Q6的漏极连接；所述开关管Q3的源极与开关管Q4的源极连接；所述开关管Q5的源极与开关管Q6的源极连接；所述开关管Q1的栅极、开关管Q2的栅极、开关管Q3的栅极、开关管Q4的栅极、开关管Q5的栅极以及开关管Q6的栅极分别与控制器连接。

本实施例所述的一种电机模拟负载装置，所述过压保护模块包括电容C6、电容C7、开关管Q7、开关管Q8、二极管D7以及二极管D8；所述电容C6的一端与开关管Q7的漏极连接；所述开关管Q7的源极与二极管D7的阴极连接；所述二极管D7的阳极与二极管D8的阴极连接；所述二极管D8的阳极与开关管Q8的漏极连接；所述开关管Q8的源极与电容C7的一端连接；所述电容C6的另一端与电容C7的另一端连接；所述开关管Q7的栅极以及开关管Q8的栅极分别与控制器连接；所述纯阻负载2分别与二极管D7以及二极管D8并联。

本实施例通过控制器实时采样为变流器供电的三相输入电压，控制器内部具有基于待模拟的电机负载的数学模型和功率曲线编制的自动运算功能程序，该自动运算功能程序基于所采样的变流器三相输入电源的电压信号，实时计算出待模拟电机的三相输入电流值，该三相电流值快速传输给变流器内部控制器，作为变流器3的三相输入电流控制的电流给定信号，变流器内部的控制器将该电流给定信号经坐标变换得到与交流输入电源电压同步的同步坐标系下的有功与无功电流指令，然后将该指令给变流器3的控制器的有功与无功电流控制闭环，作为控制跟踪电流目标。变流器3采取矢量控制方法严格控制输入的有功与无功电流。变流器3的直流侧电压超过设定安全电压时，自动开启过压保护模块的开关管Q7以及开关管Q8，将多余的能量通过负载电阻消耗掉。

在对电机快速启动仿真的过程中，图3为全局图，上图为模拟电机的目标电机电流(有效值)曲线，图4为对应的目标电机电流峰值曲线(即有效值乘以1.414后的值)、任取的变流器3a相输入电流波形和模拟目标电机电流有效值曲线生成得到的交流电流波形。通过仿真可知，通过电流闭环跟踪控制，变流器3的输入电流波形与模拟的电机电流波形基本一致，亦即，在相同输入电源的情况下，变流器3完好地模拟了电机快速启动过程的电流，因此电机快速启动过程对待测电源的影响与变流器3输入电流对待测电源的影响是完全相同的。

在对电机慢速启动仿真的过程中，图5为全局图，上图为模拟电机的目标电机电流(有效值)曲线，图6为对应的目标电机电流峰值曲线(即有效值乘以1.414后的值)、任取的变流器3a相输入电流波形和模拟目标电机电流有效值曲线生成得到的交流电流波形。通过仿真可知，通过电流闭环跟踪控制，变流器3的输入电流波形与模拟的电机电流波形基本一致，亦即，在相同输入电源的情况下，变流器3完好地模拟了电机慢速启动过程的电流，因此电机慢速启动过程对待测电源的影响与变流器3输入电流对待测电源的影响是完全相同的。

本实施例所述的一种电机模拟负载装置，所述接触器1、纯阻负载2以及变流器3的数量均为四个，每个接触器1、纯阻负载2以及变流器3分别一一对应设置。通上述设置，能通过调整控制器内电机数学模型的参数和工况参数，实现用同一个控制器控制模拟不同功率的电机负载，实现它们的外在电气特性。由于电机模拟负载装置实现了与真实电机运行时的外在电气物理参数(输入电流与输入电压)完全一致，因此，在研究电机负载对电源的影响时，无需真实电机负载，完全能用电机模拟负载装置代替真实电机负载来测试。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

Claims (6)

1.一种电机模拟负载装置，其特征在于：包括接触器(1)、纯阻负载(2)、变流器(3)、三相电源以及控制器；所述接触器(1)的开关端设于三相电源以及变流器(3)的输入端之间；所述接触器(1)的控制端与控制器连接；

所述变流器(3)包括滤波模块、三相维也纳整流模块以及过压保护模块；所述滤波模块的输入端与接触器(1)的开关端连接；所述滤波模块的输出端与三相维也纳整流模块的输入端连接；所述三相维也纳整流模块的输出端通过过压保护模块与纯阻负载(2)连接；所述控制器分别与三相维也纳整流模块以及过压保护模块连接。

2.根据权利要求1所述的一种电机模拟负载装置，其特征在于：所述三相电源包括第一电源线(41)、第二电源线(42)以及第三电源线(43)。

3.根据权利要求2所述的一种电机模拟负载装置，其特征在于：所述滤波模块包括电感L1、电感L2、电感L3、电感L4、电感L5、电感L6、电容C1、电容C2、电容C3、电阻R1、电阻R2以及电阻3；

所述第一电源线(41)与电感L1的一端连接；所述电感L1的另一端通过电感L2与三相维也纳整流模块连接；所述电感L1的另一端通过电阻R1与电容C1的一端连接；

所述第二电源线(42)与电感L3的一端连接；所述电感L3的另一端通过电感L4与三相维也纳整流模块连接；所述电感L3的另一端通过电阻R2与电容C2的一端连接；

所述第三电源线(43)与电感L5的一端连接；所述电感L5的另一端通过电感L6与三相维也纳整流模块连接；所述电感L6的另一端通过电阻R3与电容C3的一端连接；

所述电容C1的另一端与电容C2的一端连接；所述电容C2的另一端与电容C3的一端连接；所述电容C3的另一端与电容C1的一端连接。

4.根据权利要求1所述的一种电机模拟负载装置，其特征在于：所述三相维也纳整流模块包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4、开关管Q5、开关管Q6、电容C4以及电容C5；

所述二极管D1的阳极、二极管D2的阳极以及二极管D3的阳极分别与开关管Q1的漏极连接；所述二极管D1的阴极、二极管D2的阴极以及二极管D3的阴极分别与电容C4的一端连接；所述电容C4的另一端与电容C5的一端连接；所述二极管D4的阴极、二极管D5的阴极以及二极管D6的阴极分别与开关管Q6的漏极连接；所述二极管D4的阳极、二极管D5的阳极以及二极管D6的阳极分别与电容C5连接；所述开关管Q1的源极与开关管Q2的源极连接；所述开关管Q2的漏极分别与开关管Q4的漏极以及开关管Q6的漏极连接；所述开关管Q3的源极与开关管Q4的源极连接；所述开关管Q5的源极与开关管Q6的源极连接；所述开关管Q1的栅极、开关管Q2的栅极、开关管Q3的栅极、开关管Q4的栅极、开关管Q5的栅极以及开关管Q6的栅极分别与控制器连接。

5.根据权利要求1所述的一种电机模拟负载装置，其特征在于：所述过压保护模块包括电容C6、电容C7、开关管Q7、开关管Q8、二极管D7以及二极管D8；所述电容C6的一端与开关管Q7的漏极连接；所述开关管Q7的源极与二极管D7的阴极连接；所述二极管D7的阳极与二极管D8的阴极连接；所述二极管D8的阳极与开关管Q8的漏极连接；所述开关管Q8的源极与电容C7的一端连接；所述电容C6的另一端与电容C7的另一端连接；所述开关管Q7的栅极以及开关管Q8的栅极分别与控制器连接；所述纯阻负载(2)分别与二极管D7以及二极管D8并联。

6.根据权利要求1所述的一种电机模拟负载装置，其特征在于：所述接触器(1)、纯阻负载(2)以及变流器(3)的数量均为四个，每个接触器(1)、纯阻负载(2)以及变流器(3)分别一一对应设置。

Images