一种微电网模拟可变功率异步电机负载实验平台的制作方法

本发明属于电机技术领域，具体涉及一种微电网模拟可变功率异步电机负载实验平台。

背景技术：

微电网作为新型的电网结构，在传统电力网络的基础上增加了系统网络的灵活性。在微电网并离网运行时，异步电机作为一种电网常规负载。规模和功率占比较大。为了研究异步电机负载对于微电网并离网运行状态和无缝切换连接过程中暂态过程的影响。特别研制了本负载实验装置。其中重要的目的是为了研究，一是微电网并离网中模式切换过程中，异步电机无功励磁对于微电网的电压和频率影响；二是微电网中异步电机负载对于微电网的系统能量回馈问题。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提出了一种微电网模拟可变功率异步电机负载实验平台，模拟了三相异步电机负载在微电网并离网切换过程中的电磁暂态过程，包括了异步电机实际运行时空载、负载时的启动、运行和停止过程，能准确地反映实际整个电机的运行过程对于微电网的暂态过程的影响；且具有优良的电机保护功能，并通过添加软启装置、过压保护实现对电机系统的保护。

一种微电网模拟可变功率异步电机负载实验平台，包括：电机对拖平台、主控柜和可调电阻值的电阻柜，其中，所述的电机对拖平台包括：异步电动机、同步发电机和联轴器，所述的主控柜包括：PLC控制器、触摸屏、拖动电机软启动器和电能质量测试仪表；

所述的PLC通过通讯接口与触摸屏连接，PLC的多个输出端分别与拖动电机软启动器的输入端和电阻柜的输入端相连接，电能质量测试仪表与控制柜主电路连接，分别测量电压和电流信号；

所述的拖动电机软启动器的输出端连接异步电动机的输入端，异步电动机通过联轴器连接同步发电机，同步发电机的输出端连接电阻柜。

该装置还包括安全系统，包括：安全链自锁继电器、蘑菇头急停开关、PLC控制器看门狗和配电电源。

所述的主控柜还设置有开关、接触器、继电器和低压电器。

所述的电阻柜，包括多个电阻，根据实际功率检测需求，通过按键组合接入电阻，设置放电功率间隔为1kW。

本发明优点：

本发明提出一种微电网模拟可变功率异步电机负载实验平台，模拟异步电机空载、负载运行的基础上，通过PLC设置负载功率的大小；结构简单，稳定性、可靠性好，使用方便，没有机组那样繁杂的操作程序，可以零转矩(零转速)软启动，完全避免了机组启动那样对电网的冲击，只需通过控制触屏进行电阻的调节就解决了加载操作，使用极其方便。它可以在全程转速(甚至在零转速下)和转矩范围内保持极高的稳定性。

附图说明

图1为本发明一种实施例的微电网模拟可变功率异步电机负载实验平台结构示意图；

图2为本发明一种微电网模拟可变功率异步电机负载实验平台电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明一种实施例做进一步说明。

本发明实施例中，如图1所示，微电网模拟可变功率异步电机负载实验平台，电机对拖平台、主控柜和可调电阻值的电阻柜，所述的电机对拖平台包括：异步电动机、同步发电机和联轴器，所述的主控柜包括：PLC控制器、触摸屏、拖动电机软启动器和电能质量测试仪表；

本发明实施例中，拖动电机软启动器采用JJ1000型号，用于启动鼠笼型异步电机，可限制启动电流、降压启动；减少启动电流对于电网的冲击；降低设备的震动和噪声，延长机械传动寿命；

本发明实施例中，异步电动机采用Y2-180M-2型拖动电机，用于拖动20kW可调负载；加入软启动装置可减少频繁启动对于电流冲击；完全启动后，软启动旁路后，可进行微网通电、断电及并离网切换的三相异步电机回馈电能实验；

本发明实施例中，同步发电机采用同步发电机组，性能稳点，运行可靠维护量少；

本发明实施例中，电阻柜包括多个不锈钢电阻组成。额定电压下电阻的功率分别为1kW、2kW、2kW、5kW、10kW。可由不同的组合实现1～20kW的任意功率，最小分辨率为1kW；

本发明实施例中，主控柜配备：开关、接触器、继电器、低压电器、柜体加热器及照明；面板设置：仪表、开关、按钮、指示灯、急停按钮；

本发明实施例中，PLC采用西门子S7-1200系列PLC，用于拖动电机的启动停控制，利用软启动装置将电机启动至额定转速；负载额定功率调整，利用可控电阻箱实现负载功率的调整；

本发明实施例中，主电路电源为三相380V交流电，取自微电网，用于驱动异步电机；异步电机的负载大小由同步电机的负载电阻所决定；主控柜的控制电源为220V交流电，取自配电柜，为控制系统及UPS供电；PLC及控制回路通过UPS进行取电，在微电网掉电的的过程中，可以持续稳定的进行工作；

本发明实施例中，所述的PLC通过通讯接口与触摸屏连接，PLC的多个输出端分别与拖动电机软启动器的输入端和电阻柜的输入端相连接，电能质量测量仪表与控制柜主电路连接，分别测量测量电压和电流信号；如图2所示，为本发明可调功率负载电机对拖实验平台的电路原理图；

本发明实施例中，该装置还包括安全系统，包括：安全链自锁继电器、蘑菇头急停开关、PLC控制器看门狗和配电电源；安全系统是由元件串联起来组成的一个链路，安全系统独立控制不受机组控制系统的约束，在机组急停按下被激活时继电器将切断安全链自锁继电器，此时机组主力电源已被切断，需要操作人员复位；机组安全系统主要功能：保证系统处于安全状态，不会因可预见的故障而造成机组损坏；安全系统动作机组进入紧急停机程序，紧急停机程序触发拖动模拟电机停止，并且发电系统进行制动停机；

本发明实施例中，安全系统是分级的，一般分为2个级别：一级安全系统和二级安全系统；

A.二级安全系统

二级安全系统动作(即安全链自锁继电器动作触发二级安全系统)触发快速停机控制程序；二级安全系统包括过热、电网过压和欠压保护；

B.一级安全系统

一级安全系统动作(即蘑菇头急停按钮动作触发一级安全系统)触发紧急停机程序；功能：一级安全系统动作机组进入紧急停机程序。