一种高压变频器模拟电机负载平台拓扑结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种高压变频器模拟电机负载平台拓扑结构。
【背景技术】
[0002]在变频器整机设备出厂前，需要测试其带载能力，并且需要进行长期带载运行，以完成设备老化试验和验证变频器的总体性能。因此，解决电机运行时的带载问题已成为变频器整机测试的关键所在，是提高变频器出厂合格率的有效措施。
[0003]传统的老化试验是由一台变频器直接驱动一台电机，电机处于空载运行状态。电机的输出转矩小，从而使变频器的输出功率和输出电流都很小，很难有效验证变频器的实际带载能力。
[0004]目前，常用的加载试验方式主要有以下几种:(1)采用直流电机和功率电阻来模拟负载，直流电机所产生的能量均消耗在功率电阻上；(2)采用同步电动机和直流发电机及并网装置来模拟负载，能够将产生的能量回馈到电网中；(3)采用测功机来模拟负载。
[0005]以上几种加载方式，虽然能够实现电动机的带载运行，但是都存在一定的缺点。其中，方法(1)和(3)都需要消耗大量的能量，这对于需要长期进行老化试验的装置来说，无法实现节能环保和节约成本的目的。方法(2)虽然能够将能量回馈到电网中，但是该方法对电网的谐波干扰较大，容易影响其它设备的正常运行。
【实用新型内容】
[0006]为克服上述问题和缺点，本实用新型提出了高压变频器模拟电机负载测试平台拓扑结构。其特点是，两台电机通过联轴器实现机械硬连接，被测电机处于电动运行状态，负载电机处于发电运行状态，负载电机由四象限高压变频器驱动，能够实现能量回馈。因此，测试过程中的能量损耗仅为电机本身的损耗，从而，提高了设备的测试效率，降低了测试过程中的能量损耗。另外，负载电机能够根据四象限高压变频器所设置的不同转矩类型而输出对应的电磁转矩，从而实现对被测变频器在不同负载情况下的性能测试。
[0007]为实现上述目的，本实用新型为采用以下技术方案实现。
[0008]—种高压变频器模拟电机负载平台拓扑结构，其特征在于，包括一台通用型高压变频器、一台四象限高压变频器、被测电机、负载电机、联轴器和编码器；所述被测电机与通用型高压变频器连接，所述负载电机与四象限高压变频器连接；所述的通用型高压变频器和四象限高压变频器均连接在交流电网上；所述被测电机输出轴与所述负载电机输出轴通过联轴器相连接；所述编码器用于测试电机的实际转速。
[0009]所述负载电机由四象限高压变频器控制，其整流部分为三相桥式可控整流，能够将运行过程中负载电机所产生的电能回馈到电网。
[0010]所述通用型高压变频器和四象限高压变频器均为串联Η桥多电平高压变频器。
[0011]与现有技术相比，本实用新型具有以下优点:
[0012](1)所述被测电机与负载电机的连接为机械硬连接，转矩响应速度快，加载响应速度也较快，可以满足厂内变频器产品的测试要求。
[0013](2)本实用新型使用的电机为三相异步电机，通过控制转矩电流的大小可以提供任意转矩输出(正向负向皆可，并且大小可调)，在可控的情况下运行在发电状态，实现电机加载测试的多样化。
[0014](3)本实用新型采用四象限高压变频器驱动负载电机，当负载电机处于发电状态时，可以将电机产生的电能回馈到电网，从而减少了测试过程中的能量损耗，降低了经济成本，提高了设备的测试效率。
[0015](4)负载电机能够根据设置模拟多种负载情况，例如风机负载、突变负载等，从而实现对被测变频器在多种负载情况下的性能测试。
[0016](5)本方法可以实现同相发电运行的加载，采用闭环矢量控制，可以实现低速、中速和高速的高转矩、高精度的加载。
[0017]由于负载电机所产生的能量能够通过四象限高压变频器回馈到电网，因此，整个系统的能量损耗主要就是各个部分的总损耗，主要包括电机损耗、高压变频器和线路损耗等，有效的提高了能量的利用率。
[0018]本实用新型主要应用于模拟电机负载测试平台，电机能够输出任意转矩，使得电机测试更加多样化，完成对高压变频器在不同负载情况下的性能测试，节约能量，明显提高测试效率。
【附图说明】
[0019]图1为系统拓扑结构框图。
[0020]图2为能量回馈四象限运行示意图。
【具体实施方式】
[0021]以下通过【具体实施方式】，并结合附图对本实用新型进行详细说明。
[0022]参见图1，本实用新型的模拟电机负载平台包括通用型高压变频器、四象限高压变频器、被测电机、负载电机、联轴器和编码器。所述被测电机与通用型高压变频器相连接，所述负载电机与四象限高压变频器相连接，所述被测电机与负载电机的输出轴通过联轴器相连接，所述编码器用于测试电机的实际运行转速。
[0023]如图1所示，系统上电以后，电网交流电输入至两台高压变频器，经过变频器调频后输出到相应的电机，作为电机的驱动电源。两台电机采用联轴器机械连接。所述四象限高压变频器为能量回馈矢量控制型变频器，所述的两台电机分别处于电动状态和发电状态。所述的负载电机应处于发电状态，与四象限高压变频器相连，将能量回馈到电网。所述通用型高压变频器为被测设备，通过调节所述四象限高压变频的转矩电流给定值来实现被测设备的带载运行。
[0024]参见图2，所述通用型高压变频器工作在第一、三象限，处于运行状态，所述四象限高压变频器工作在第二、四象限，处于制动状态。
[0025]本实用新型所使用的被测电机和负载电机为两台参数相同的异步电机，若两台电机的功率不能完全一致，也可采用本方案，但功率相差不能太大。两台电机的输出轴通过联轴器相连接，在进行连接时，要尽可能的保持两个输出轴同轴，这样能够减小电机旋转过程中所产生的晃动，有益于提高试验数据的准确性。
[0026]从系统的测试原理上来说，被测电机处于电动状态，通过联轴器拖动负载电机转动，使负载电机处于发电状态。这样，负载电机所产生的能量就可以通过四象限高压变频器回馈到电网，从而减少了测试过程中的能量损耗。
[0027]在四象限高压变频器的控制系统中，可以设置不同的负载类型，以测试变频器在不同负载情况下的控制性能，如突变负载和风机类负载等。
[0028]电机的转速信息通过编码器获得，使负载电机的控制更为精确。两台变频器的输出电流均通过电流传感器获得。
[0029]系统的加载过程主要分为以下几个步骤:
[0030](1)设置四象限高压变频器的转矩电流为零，此时负载电机不发生任何动作，处于自由状态。
[0031](2)运行通用型高压变频器，被测电机的运行转速达到给定转速，此时，被测电机拖动负载电机旋转。由于四象限高压变频器的转矩电流为零，所以负载电机没有电磁转矩输出。
[0032](3)待电机稳定运行以后，四象限高压变频器根据设定的负载类型开始提供负向的转矩电流，从而得到负向的电磁转矩。对于被测电机来说，此时负载逐渐加大，为维持被测电机的转速恒定不变，则将加大转矩电流，使其产生足够大的电磁转矩。负载电机为恒转矩控制，转矩电流给定值为负向(即产生负向转矩)，由于被测电机拖动负载电机正向转动，因此负载电机处于发电状态，并且将能量回馈到电网。
[0033]在试验过程中，利用示波器观察两台电机的输入侧电流。当开始加载以后，被测电机的输入电流明显增加，并且随着负载的增加逐渐加大。另外，利用示波器观察在不同负载类型时，被测电机的电流变化情况。
[0034]综上所述，本实用新型中所述的被测电机电磁转矩为正，转速为正，处于电动状态，负载电机电磁转矩为负，转速为正，处于发电状态。通用高压变频器在空载运行时和在加载时的输出电流和输出功率都有很大程度的不同。负载能量可以回馈到电网，消耗的电能仅为两台电机本身的损耗，减少了系统的能量损耗，降低了设备调试的成本。所述负载电机可以根据设置的负载类型，输出多种电磁转矩，完成被测变频器在不同负载类型时的性能测试。
[0035]特别指出，对于本领域的技术人员，凡针对本实用新型专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应作为本实用新型的技术范畴。
【主权项】
1.一种高压变频器模拟电机负载平台拓扑结构，其特征在于，包括一台通用型高压变频器、一台四象限高压变频器、被测电机、负载电机、联轴器和编码器；所述被测电机与通用型高压变频器连接，所述负载电机与四象限高压变频器连接；所述的通用型高压变频器和四象限高压变频器均连接在交流电网上；所述被测电机输出轴与所述负载电机输出轴通过联轴器相连接；所述编码器用于测试电机的实际转速。2.根据权利要求1所述的一种高压变频器模拟电机负载平台拓扑结构，其特征在于，所述负载电机由四象限高压变频器控制，其整流部分为三相桥式可控整流，能够将运行过程中负载电机所产生的电能回馈到电网。3.根据权利要求1所述的一种高压变频器模拟电机负载平台拓扑结构，其特征在于，所述通用型高压变频器和四象限高压变频器均为串联Η桥多电平高压变频器。
【专利摘要】本实用新型公开了一种高压变频器模拟电机负载平台拓扑结构，包括一台通用型高压变频器、一台四象限高压变频器、被测电机、负载电机、联轴器和编码器。两台变频器分别与电网连接，采用通用型高压变频器控制被测电机，采用四象限高压变频器控制负载电机，被测电机和负载电机的输出轴通过联轴器相连接。在加载过程中，被测电机处于电动运行状态，而负载电机处于发电运行状态。能够将负载电机所产生的电能回馈到电网，实现系统的能量回馈。本实用新型能够完成对被测电机的加载实验，完成设备出厂前的带载和过载能力测试。另外，本实用新型能够模拟多种负载情况，实现对高压变频器不同负载类型的性能测试。
【IPC分类】G01R31/00
【公开号】CN205080211
【申请号】CN201520817965
【发明人】白洪磊, 郝爽, 刘相鹤, 李太峰, 孙锡星, 刘洋, 张丹, 曹鹏
【申请人】辽宁荣信电气传动技术有限责任公司
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年10月21日