一種自定義電氣環境下的電機綜合試驗設備制造技術

本發明專利技術公開了一種自定義電氣環境下的電機綜合試驗設備，包括電機測試臺架、開放變流器機箱、PWM控制機箱、實時仿真器、上位機和對拖機組；所述實時仿真器的兩端分別通過太網通信模塊與上位機和PWM控制機箱進行通信；所述開放變流器機箱內設置有第一變流器、第二變流器和第三變流器；所述PWM控制機箱通過PWM信號分別與第一變流器、第二變流器和第三變流器進行通信；所述對拖機組包括籠型電機和繞線轉子電機，且籠型電機和繞線轉子電機分別通過螺栓與電機測試臺架上端面固定連接；本發明專利技術簡單高效，性能優良，可實現多種功能，具有電氣環境參數完全可控，控制模型圖形化效率較高。

A motor test equipment under custom electrical environment

The invention discloses a custom electrical environment integrated test equipment including motor, motor test bench, open chassis, PWM converter control box, real-time simulator, PC and the drag unit; the two ends of the simulator respectively through the Ethernet communication module and PC and PWM communication of the control cabinet; open the chassis is provided with a first converter converter, converter second and third converters; the PWM control cabinet through PWM signal converter and second respectively with the first and third inverter converter communication; the drag unit comprises a squirrel cage motor and winding rotor motor, and cage type motor and winding rotor motor respectively by bolts and motor test bench end is fixedly connected; the invention is simple and efficient, excellent performance, can achieve a variety of functions with parameters of electrical environment The model is completely controllable, and the control model is more graphic efficient.

【技術實現步驟摘要】
一種自定義電氣環境下的電機綜合試驗設備
本專利技術涉及交直流變頻技術和電機矢量控制技術以及發電機并網
，具體為一種自定義電氣環境下的電機綜合試驗設備。
技術介紹
旋轉電機是電氣工程領域的重要設備。近年來，風力發電快速發展,風電設備市場活躍。相對于其他類型的變速恒頻風力發電機組，雙饋異步風力發電機組因其技術成熟、性價比高等優點，在當前的風電市場中占據了主要的份額。該類機組中的核心部件——雙饋發電機，已在風電場大規模投運。風電機組的現場運行工況十分惡劣，為了保證雙饋發電機在使用年限內正常工作，制造廠商在出廠前必須按照國家標準對產品進行嚴格的試驗，所以如何更經濟可靠地對電機的各項性能進行測試也是一項問題，為此需要建設雙饋發電機對拖試驗平臺。常見的電機對拖系統一般用于電機控制和性能測試，功能比較單一，不方便進行電機控制策略的改變，電機的并網環境參數固定，不易模擬多種電網工況。目前，既能用于電機控制和性能測試試驗，又能模擬雙饋電機并網時電網正常和故障等工況的綜合試驗平臺還未發現，而同時滿足電氣環境參數完全可控，控制模型圖形化的要求的綜合試驗平臺更是沒有。基于此本專利技術設計了該電機對拖系統綜合試驗平臺，有效解決了上述難題，試驗結果表明該綜合試驗平臺經濟可靠、性能優良。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種自定義電氣環境下的電機綜合試驗設備，通用性好、可觀測性高，不但可以實現電機的機械特性測試、效率特性測試、力矩控制精度試驗測試等基本性能測試，又能完成電機各種調節控制方案，而且可以滿足雙饋電機的啟動方式、并網控制以及變速運行控制的試驗驗證，還能用于研究電網正常和故障等工況下的并網策略，是一種既經濟又高效的測試平臺；以解決上述
技術介紹
中提出的問題。為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：一種自定義電氣環境下的電機綜合試驗設備，包括電機測試臺架、開放變流器機箱、PWM控制機箱、實時仿真器、上位機和對拖機組；所述實時仿真器的兩端分別通過太網通信模塊與上位機和PWM控制機箱進行通信；所述開放變流器機箱內設置有第一變流器、第二變流器和第三變流器；所述PWM控制機箱通過PWM信號分別與第一變流器、第二變流器和第三變流器進行通信；所述對拖機組包括籠型電機和繞線轉子電機，且籠型電機和繞線轉子電機分別通過螺栓與電機測試臺架上端面固定連接；所述籠型電機的第一轉動軸和繞線轉子電機的第二轉動軸分別通過聯軸器連接；所述籠型電機通過定子繞組開關與第一變流器電性連接；所述繞線轉子電機分別通過轉子勵磁開關和并網開關與第二變流器和第三變流器電性連接。作為本專利技術的一種優選技術方案，所述籠型電機通過速度傳感器與實時仿真器電性連接。作為本專利技術的一種優選技術方案，所述聯軸器上設置有扭力傳感器。作為本專利技術的一種優選技術方案，所述第一變流器、第二變流器和第三變流器結構一致。作為本專利技術的一種優選技術方案，所述第一變流器、第二變流器和第三變流器分別通過導線與外部供電電網電性連接。與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：（1）電機測試臺架能夠保證兩臺電機精確可靠的同軸連接，保證高速運轉時電機能抵抗抖動、位移、強扭矩等風險，并且能方便地進行拆卸、更換、維修等。（2）采用控制機箱產生PWM作用于開放變流器機箱的多組變流器，使輸入到輸出的整個過程，系統完全可控。且并網時，變流器充當電網模擬器，可以模擬電網正常和故障的各種工況。可用來完成直流勵磁同步發電機并網實驗；交流勵磁同步發電機并網實驗；籠型異步電機調速實驗等，是一個多功能的綜合試驗平臺。（3）通過控制系統對“變流器—電機”進行矢量控制，進而實現將交流異步電機解耦轉化為直流電機的勵磁控制和轉矩控制，電流、轉矩波動小,轉速響應迅速,系統的各項指標都滿足電機實際運行特性要求。同時可以通過上位機對實時仿真器進行監控，具有控制設備成本低、仿真模擬效果好的特點。可見，本專利技術簡單高效，性能優良，可實現多種功能，具有電氣環境參數完全可控，控制模型圖形化的特點。進行了實際運行測試,所得結果與理論分析、仿真分析結果一致,表明該電機綜合試驗平臺運行效果良好,效率較高,優于現有其他測試平臺。附圖說明,圖1為本專利技術的控制結構示意圖。附圖標記說明：1-電機測試臺架、2-開放變流器機箱、3-PWM控制機箱、4-實時仿真器、5-上位機、6-以太網通信模塊、7-第一變流器、8-第二變流器、9-第三變流器、10-籠型電機、11-繞線轉子電機、12-聯軸器、13-定子繞組開關、14-轉子勵磁開關、15-并網開關、16-對拖機組、17-速度傳感器、18-扭力傳感器、19-外部供電電網、20-第一轉動軸、21-第二轉動軸。具體實施方式,為了使本專利技術的目的、技術方案和優點更加清楚，下面結合附圖和實施例對本專利技術作進一步的詳細說明。參見圖1，本專利技術提供的自定義電氣環境下的電機綜合試驗設備，包括電機測試臺架1、開放變流器機箱2、PWM控制機箱3、實時仿真器4、上位機5和對拖機組16；所述實時仿真器4的兩端分別通過太網通信模塊6與上位機5和PWM控制機箱3進行通信；所述開放變流器機箱2內設置有第一變流器7、第二變流器8和第三變流器9；所述PWM控制機箱3通過PWM信號分別與第一變流器7、第二變流器8和第三變流器9進行通信；所述對拖機組16包括籠型電機10和繞線轉子電機11，且籠型電機10和繞線轉子電機11分別通過螺栓與電機測試臺架1上端面固定連接；所述籠型電機10的第一轉動軸20和繞線轉子電機11的第二轉動軸21分別通過聯軸器12連接；所述籠型電機10通過定子繞組開關13與第一變流器7電性連接；所述繞線轉子電機11分別通過轉子勵磁開關14和并網開關15與第二變流器8和第三變流器9電性連接；所述籠型電機10通過速度傳感器17與實時仿真器4電性連接；所述聯軸器12上設置有扭力傳感器18；所述第一變流器7、第二變流器8和第三變流器9結構一致；所述第一變流器7、第二變流器8和第三變流器9分別通過導線與外部供電電網19電性連接。（1）對于發電機并網試驗，由于該對拖系統16中任一臺電機可作為發電機和原動機，而直流勵磁和交流勵磁同步發電機并網及運行控制實驗的區別在于繞線轉子電機11轉子的勵磁電流是直流還是交流。所以下面僅以交流勵磁同步發電機并網及運行控制實驗，籠型電機10作為原動機，繞線轉子電機11作為發電機為例作以簡要說明：在上位機5中建模，下載到實時仿真器4中運行，由PWM控制機箱3產生多路PWM脈沖分別作用于相應的變流器，其中第一變流器7輸出電壓和頻率可調的交流電,提供籠型電機10所需的能量；繞線轉子電機11轉子接第二變流器8輸入的交流勵磁電流。由于籠型電機10與繞線轉子電機11同軸連接,則籠型電機10拖動繞線轉子電機11發電。繞線轉子電機11定子發出的交流電檢同期后并入第三變流器9。即完成交流勵磁同步發電機并網運行及控制實驗。（2）籠型異步電機調速實驗時，籠型電機10和繞線轉子電機11組成對拖系統16，任一臺都可作為被試電機。下面以繞線轉子電機11為被試電機，籠型電機10作為負載電機為例；將繞線轉子電機11轉子繞組短接，在上位機5中建模，下載到實時仿真器4中運行，由PWM控制機箱3產生的PWM脈沖作用于第三變流器9，第三變流器9產生電壓頻率可調的三相交流電，并由繞線本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種自定義電氣環境下的電機綜合試驗設備，包括電機測試臺架(1)、開放變流器機箱(2)、PWM控制機箱(3)、實時仿真器(4)、上位機(5)和對拖機組(16)；其特征是：所述實時仿真器(4)的兩端分別通過太網通信模塊(6)與上位機(5)和PWM控制機箱(3)進行通信；所述開放變流器機箱(2)內設置有第一變流器(7)、第二變流器(8)和第三變流器(9)；所述PWM控制機箱(3)通過PWM信號分別與第一變流器(7)、第二變流器(8)和第三變流器(9)進行通信；所述對拖機組(16)包括籠型電機(10)和繞線轉子電機(11)，且籠型電機(10)和繞線轉子電機(11)分別通過螺栓與電機測試臺架(1)上端面固定連接；所述籠型電機(10)的第一轉動軸(20)和繞線轉子電機(11)的第二轉動軸(21)分別通過聯軸器(12)連接；所述籠型電機(10)通過定子繞組開關(13)與第一變流器(7)電性連接；所述繞線轉子電機(11)分別通過轉子勵磁開關(14)和并網開關(15)與第二變流器(8)和第三變流器(9)電性連接。

【技術特征摘要】
1.一種自定義電氣環境下的電機綜合試驗設備，包括電機測試臺架(1)、開放變流器機箱(2)、PWM控制機箱(3)、實時仿真器(4)、上位機(5)和對拖機組(16)；其特征是：所述實時仿真器(4)的兩端分別通過太網通信模塊(6)與上位機(5)和PWM控制機箱(3)進行通信；所述開放變流器機箱(2)內設置有第一變流器(7)、第二變流器(8)和第三變流器(9)；所述PWM控制機箱(3)通過PWM信號分別與第一變流器(7)、第二變流器(8)和第三變流器(9)進行通信；所述對拖機組(16)包括籠型電機(10)和繞線轉子電機(11)，且籠型電機(10)和繞線轉子電機(11)分別通過螺栓與電機測試臺架(1)上端面固定連接；所述籠型電機(10)的第一轉動軸(20)和繞線轉子電機(11)的第二轉動軸(21)分別通過聯軸器(12)連接；所述籠型電機(1...

【專利技術屬性】
技術研發人員：郝正航，李留生，陳卓，
申請(專利權)人：貴州大學，
類型：發明
國別省市：貴州,52