变频电源在电机检测系统中的应用

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1、变频电源在电机试验站系统中的应用徐静，吴汉熙(上海电器科学研究所，上海200063)摘要：在电机出厂试验和型式试验中，采用大功率IGBT组成的变频电源取代传统的机组设备。数字化的变频电源系统具有精度高、操作方便、多用途等优点；同时，被试电机和陪试电机分别由不同的变频器驱动，被试和陪试部分通过变频器的直流母线连接，实现电功率闭环，达到显著的节能效果。关键词：变频电源能量回馈电机测试ApplicationofVariableFrequencyPowerSourceforMotorTestingSystemXujing,WuHan-xiShanghaiElectricalApp

2、aratusResearchInstitute(Group)Co.,Ltd.,Shanghai200063,ChinaAbstract:Inmotortestingsystem,high-powerVariableFrequencyPowerSource(VFPS)hasreplacedtraditionalmotor-generatorsetgradually.VFPShasfollowingadvantages:highprecision,easytouse,multi-functions,etc.Atthesametime,VFPScanfeedbackelectr

3、icenergythroughDC-Busofthefrequencyconvertereasily,whichcanachieveremarkableenergy-savingeffect.Keywords:Variablefrequencypowersource,energyfeedback,motortestingsystem1原有方案存在的问题随着国民经济的快速增长，市场对电机质量和数量的要求越来越高，与之相应的是电机试验站的任务也越来越重。在电机出厂试验和型式试验中，传统方案中采用机组设备的缺点也日益突出。传统的机组方案中，采用直流发电机、直流电动机、交流发电机

4、等3～7个电机，组成庞大的负载机组系统。其存在的突出问题有：1)设备投资大，对于中、大型电机试验而言，情况尤为突出；2)谐波电流大，直流传动系统中，谐波电流约占基波电流的30%；3)效率低且维护成本高，一般而言，直流电机的效率比交流电机低5%，同时直流电机的换向器需要定期维护和保养；4)加载和调试困难，原始的办法是采用电阻负载，不仅消耗大量的电能，发热也很严重；采用直流母线实现电能回馈时，需采用弱磁等措施，手段繁琐，调试复杂。总之，发电机组设备存在耗电量大、噪声大、体积大、精度差等缺点，已逐渐被变频电源所取代[1]。2变频电源的硬件结构随着电力电子技术、微处理器和控制技术

5、的发展，以及大功率器件的应用日趋成熟，越来越多的电机试验站开始采用变频电源以取代原有的机组设备。2010年上海电器科学研究所研制和开发了2500kW电机试验站变频电源系统，其结构原理简图如图1所示。系统主要包括整流、变频、储能和放电单元等主要部分[2]。1)整流单元整流部分采用十二相整流电路，以降低输出电压纹波，消除3、5、7次谐波对电网的污染。2)变频单元8台变频单元为750kW/660V，其中变频器1-4给被试电机供电，其输出接至多抽头变压器，变压器为3150kVA0.66/3.15、6.3、10.5kV，通过变频器升压可对不同额定电压的电机供电；变频器5-8为陪试电

6、机供电，通过调节被试电机的运行频率和电压，可实现两台电机对拖方式下的加载和能量回馈。对于低压小功率电机的试验，也可将变频器的输出直接接至电机端，并可选择是否通过电抗器和电源滤波输出，以实现PWM供电模式下的电机测试。此外，用户通过按钮，可选择变频器单独运行、2-2并联、4台并联的运行方式，以满足大功率电机的测试。3)储能单元和放电单元储能单元的主要作用有：对直流电压进行滤波，保证直流侧电压的稳定；陪试机馈电到直流母线时，能够的吸收和储存。放电单元是在母线电压超出预定的危险电压时，进行放电，以保证整个系统的安全。同时，在整个系统断电时，放电单元将直流母线上电容的能量释放，以

7、保证断电状态下操作人员的安全。图1系统结构简图3控制系统和参数设置整个系统采用两套数字变频电源，变频电源的主控制板以英飞凌XE166微处理器为核心，通过CPLD电路，可对4台变频器提供PWM驱动信号。变频器采用上海格立特电力电子有限公司的VC2000系列产品。驱动信号采用光纤连接，可保证并联模式下，各变频器输出电压和相位的同步。同时，各变频器和制动单元的报警也采用光纤反馈，以保证故障状态下的及时响应[3,4]。变频电源系统中，以电机1为例，其主要设置参数所表1所示，其他电机的设置参数与此类似。功能码名称设定范围最小单位出厂值说