发电电动机变频启动物理仿真装置的制造方法
【技术领域】
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[0001]本实用新型涉及一种发电电动机变频启动物理仿真装置。
【背景技术】
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[0002]当前煤、油、气等燃烧使用后排出的有害气体因其温室效应而造成气候变暖已成为全球重大问题。世界工业发达的国家和地区已制定计划，控制节能减排目标，并称要发展抽水蓄能发电技术。
[0003]与常规水轮发电机相比较，抽水蓄能机组的运行工况要复杂的多。这是由于机组不仅要运行于发电工况，而且还要运行于抽水工况。其中，在由发电工况转换为抽水工况的情况下要经过一个过渡阶段，即启动过程。变频启动是大型抽水蓄能机组最经常采用的方法，同时也是保证机组是否能够可靠启动的关键技术之一。采用静止变频装置进行变频启动的过程非常复杂。在抽水蓄能机组的开发中，对变频启动技术进行物理仿真和实验验证是非常重要的，而负载模拟是抽水蓄能机组变频启动物理仿真装置的难点。据资料了解，到目前为止国内外尚没有对大型发电电动机变频启动物理仿真装置的相关报道。发电电动机变频启动物理仿真装置的实现弥补了国内外发电电动机变频启动物理仿真装置的空白。对抽水蓄能机组的研发具有一定的指导作用。
【发明内容】
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[0004]本实用新型的目的是提供一种通过采用静止变频器驱动发电电动机输出主力矩，先进的控制器和四象限变频装置转矩控制输出驱动异步电动机作为发电电动机变频启动负载的物理仿真装置，本实用新型是通过以下技术方案实现的:一种发电电动机变频启动物理仿真装置，IPC610L型研华原装工控机、YZR_10/V3型异步电动机、TLDF100-10/970型发电电动机、SINAMICS S120型四象限变频装置、SIMOTI ON D425型控制器、TffXOOl型静止变频装置和RSH90型增量式光电编码器为此实用新型的核心设备，IPC610L型研华原装工控机(I)的工业以太网口通过网线与Sn1T1N D425控制器(2)的工业以太网技术的自动化总线标准PR0FINET接口连接；Sn1T1N D425控制器(2)的输出接口底层通信总线DRIVE-CLIQ总线接口通过网线连接到SINAMICS S120四象限变频装置(3)的工业以太网口 EMOT1N D425控制器⑵的输出的工业以太网技术的自动化总线标准PR0FINET接口与静止变频装置(11)的自动化总线标准PR0FINET接口连接；SINAMICS S120四象限变频装置⑶输出端子通过三条相同的电缆线⑷与YZR_10/V3异步电动机(5)输入电源的三相输入端子相连接；YZR_10/V3异步电动机(5)的轴与联轴器(9)的一端相连接，联轴器(9)的另一端与发电电动机(10)的轴相连接；RSH90型增量型光电编码器(7)空心轴套套在异步电动机轴(6)的轴头上；RSH90型增量式光电编码器(7)差分输出6条相同的信号线(8)与SINAMICS S120四象限变频装置(3)数字量输入端子相连，实现发电电动机变频启动过程中转速的测量。
[0005]本实用新型中发电电动机变频启动物理仿真装置，通过工控计算机下发指令传输给控制器Sn1T1N D425，控制器SHTOT1N D425接到指令后统一协调控制SINAMICSS120四象限变频装置和静止变频装置，静止变频装置变频启动发电电动机的同时SINAMICSS120四象限变频装置驱动异步电动机模拟发电电动机变频启动的负载，本实用新型通过工控计算机将发电电动机变频启动负载阻力矩与转速的关系数组通过工业以太网总线传输给控制器SnroT1N D425，控制器Sn1T1N D425解析后，通过DRIVE-CLIQ总线(底层通信总线)传输给SINAMICS S120四象限变频装置，本实用新型在进行负载模拟时，在机组进行变频启动过程的起始阶段，即发电电动机开始转动之前，当静止变频装置所输出的驱动转矩未达到机组启动转矩之前，负载模拟装置通过采取转矩控制模式实时输出与静止变频装置输出的驱动转矩相平衡的负载转矩，以使机组处于静止状态，即实现负载模拟装置的零速一转矩输出功能，本实用新型中四象限变频装置SINAMICS S120通过光电编码器测量转速，根据负载阻力矩-转速函数关系输出转矩，实现发电电动机变频启动负载的模拟。
[0006]本实用新型的工控机测控软件是基于图形化编程软件实验室虚拟仪器工程工作台(LabVIEW)中的SCOUT多功能装置控制软件平台编制的，开发时间短、模块化、可移植性和界面友好的特点。
[0007]本实用新型成果是可以验证静止变频装置最优控制策略的优越性。本实用新型成果计算发电电动机从启动到并网过程中静止变频装置的工作时间。
【附图说明】
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[0008]图1是本实用新型负载模拟装置结构示意图
[0009]图2是本实用新型原理结构图
【具体实施方式】
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[0010]如图1所示一种发电电动机变频启动物理仿真装置由IPC610L型研华原装工控机、YZR_10/V3型异步电动机、TLDF100-10/970型发电电动机、SINAMICS S120型四象限变频装置、SIMOTI ON D425型控制器、TffXOOl型静止变频装置和RSH90型增量式光电编码器为此实用新型的核心设备，IPC610L型研华原装工控机I的工业以太网口通过网线与SnroT1N D425控制器2的工业以太网技术的自动化总线标准PR0FINET接口连接；SIMOTI ON D425控制器2的输出接口底层通信总线DRIVE-CLIQ总线接口通过网线连接到SINAMICS S120四象限变频装置3的工业以太网口 ^MOT1N D425控制器2的输出的工业以太网技术的自动化总线标准PR0FINET接口与静止变频装置11的自动化总线标准PR0FINET接口连接；SINAMICS S120四象限变频装置3输出端子通过三条相同的电缆线4与YZR_10/V3异步电动机5输入电源的三相输入端子相连接；YZR_10/V3异步电动机5的轴与联轴器9的一端相连接，联轴器9的另一端与发电电动机10的轴相连接；RSH90型增量型光电编码器7空心轴套套在异步电动机轴6的轴头上；RSH90型增量式光电编码器7差分输出6条相同的信号线8与SINAMICS S120四象限变频装置3数字量输入端子相连，实现发电电动机变频启动过程中转速的测量。
[0011]如图2所示一种发电电动机变频启动物理仿真装置，通过工控计算机下发指令传输给控制器Sn1T1N D425，控制器SHTOT1N D425接到指令后统一协调控制SINAMICSS120四象限变频装置和静止变频装置，静止变频装置变频启动发电电动机的同时SINAMICSS120四象限变频装置驱动异步电动机模拟发电电动机变频启动的负载。负载特性是通过工控计算机将发电电动机变频启动负载阻力矩与转速的关系数组通过工业以太网总线传输给控制器S頂OT1N D425，控制器S頂OT1N D425解析后，通过DRIVE-CLIQ总线(底层通信总线)传输给SINAMICS S120四象限变频装置，四象限变频装置SINAMICS S120在模拟发电电动机变频启动负载时，采用转矩控制，而在机组进行变频启动过程的起始阶段，当静止变频装置所输出的驱动转矩未达到机组启动转矩之前，负载模拟装置通过采取转矩控制模式实时输出与静止变频装置输出的驱动转矩相平衡的负载转矩，以使机组处于静止状态，即实现负载模拟装置的零速一转矩输出功能，SINAMICS S120四象限变频装置的参数通过S頂OT1N D425控制器传输到工控计算机。
[0012]本实用新型中机组启动、升速和并网过程，静止变频装置调速，四象限变频装置SINAMICS S120通过光电编码器测量转速，根据负载阻力矩_转速函数关系输出转矩，实现发电电动机变频启动负载的模拟。
[0013]本实用新型的工控机测控软件是基于图形化编程软件实验室虚拟仪器工程工作台(LabVIEW)中的SCOUT多功能装置控制软件平台编制的，开发时间短、模块化、可移植性和界面友好的特点。
[0014]本实用新型成果是可以验证静止变频装置最优控制策略的优越性。本实用新型成果能够比仿真软件更准确的计算变频启动过程中发电电动机从启动到并网过程中静止变频装置的工作时间。据资料了解，到目前为止国内外尚没有对大型发电电动机变频启动物理仿真装置的相关报道。发电电动机变频启动物理仿真装置的实现弥补了国内外发电电动机变频启动物理仿真装置的空白。对抽水蓄能机组的研发具有一定的指导作用。
【主权项】
1.一种发电电动机变频启动物理仿真装置，其特征是: IPC610L型研华原装工控机、YZR_10/V3型异步电动机、TLDF100-10/970型发电电动机、SINAMICS S120型四象限变频装置、SIMOTI ON D425型控制器、TffXOOl型静止变频装置和RSH90型增量式光电编码器为此装置的核心设备，IPC610L型研华原装工控机(I)的工业以太网口通过网线与SnTOT1N D425控制器(2)的工业以太网技术的自动化总线标准PR0FINET接口连接；Sm0T10ND425控制器(2)的输出接口底层通信总线DRIVE-CLIQ总线接口通过网线连接到SINAMICS S120四象限变频装置(3)的工业以太网口 ；Sn?)T10N D425控制器(2)的输出的工业以太网技术的自动化总线标准PR0FINET接口与静止变频装置(11)的自动化总线标准PR0FINET接口连接；SINAMICS S120四象限变频装置(3)输出端子通过三条相同的电缆线(4)与YZR_10/V3异步电动机(5)输入电源的三相输入端子相连接；YZR_10/V3异步电动机(5)的轴与联轴器(9)的一端相连接，联轴器(9)的另一端与发电电动机(10)的轴相连接；RSH90型增量型光电编码器(7)空心轴套套在异步电动机轴(6)的轴头上；RSH90型增量式光电编码器(7)差分输出6条相同的信号线(8)与SINAMICSS120四象限变频装置(3)数字量输入端子相连，实现发电电动机变频启动过程中转速的测量。
【专利摘要】本实用新型公开一种以先进控制器统一控制静止变频装置和四象限变频装置的时序，实现静止变频装置驱动发电电动机变频启动输出主力矩，四象限变频装置驱动异步电动机模拟负载的过程，本实用新型由静止变频装置调速，本实用新型四象限变频装置通过光电编码器测量转速，根据负载阻力矩-转速函数关系输出转矩，实现发电电动机变频启动负载的模拟，本实用新型实现了发电电动机变频启动物理仿真装置，这是发电电动机变频启动物理仿真装置的首次成功，本实用新型可以验证静止变频装置最优控制策略的优越性及发电电动机从静止启动到并网过程中静止变频装置的工作时间。
【IPC分类】G05B17/02
【公开号】CN204790350
【申请号】CN201520239952
【发明人】胡丽杰, 王洪泉, 梁彬, 宫海龙, 李桂芬, 毕纯辉, 韩波, 高尚
【申请人】哈尔滨电机厂有限责任公司
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年4月20日