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永磁直流電機試驗臺測試系統(tǒng)解決方案

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  • 發(fā)布時間：2014/6/23 17:21:44
  • 作者：hb_yinhe

　　永磁直流電機試驗臺可滿足永磁直流電機的型式試驗及出廠試驗的需要，通過試驗可以完成永磁直流電機空載、負(fù)載等試驗，并通過試驗數(shù)據(jù)直接生成試驗報表，是一套完整的試驗系統(tǒng)。

　　永磁直流電機是指包含驅(qū)動控制器在內(nèi)的機電一體化產(chǎn)品，驅(qū)動控制器為直流輸入，三相交流輸出。就電機本體而言，實際上是三相永磁同步電機。

　　永磁直流電機試驗臺包括用于驅(qū)動被試電機的驅(qū)動控制器、被試永磁同步電機、陪試電機、陪試電機驅(qū)動器及測試系統(tǒng)和上位機等構(gòu)成。被試電機控制器和陪試電機控制器共直流母線，當(dāng)被試電機作電動機運行時，陪試電機作發(fā)電機運行。被試電機通過驅(qū)動控制器從直流目前獲取電能，陪試電機發(fā)出電能經(jīng)過驅(qū)動控制器將電能回饋至直流母線又供給被試驅(qū)動控制器和被試電機。因此，直流母線實際上只需要供給兩臺驅(qū)動控制器及電機的損耗即可，可大幅節(jié)約試驗用電。

一、永磁直流電機試驗臺引用標(biāo)準(zhǔn)及試驗項目

1、永磁直流電機試驗臺引用標(biāo)準(zhǔn)

　　GB/T 25389.2—2010     風(fēng)力發(fā)電機組  低速永磁同步發(fā)電機試驗方法
　　GB/T 1032-2005     三相異步電動機試驗方法
　　GB/T 1029-2005 　　三相同步電機試驗方法
　　GB10068.1～2-88   　　旋轉(zhuǎn)電機振動測定方法及限值
　　GB10069.1～3-88  　　旋轉(zhuǎn)電機噪聲測定方法及限值
　　JB/T 7118－2004       變頻調(diào)速專用三相異步電動機技術(shù)條件
　　JB/T 3705－1999       永磁低速同步電動機 通用技術(shù)條件

2、永磁直流電機試驗臺試驗項目

　　按照GB/T 25389.2—2010《風(fēng)力發(fā)電機組  低速永磁同步發(fā)電機試驗方法》規(guī)定，完成以下試驗項目：
　　絕緣電阻測量；
　　直流電阻測量；
　　噪聲和振動測定；
　　空載特性試驗；
　　負(fù)載特性試驗；
　　溫升試驗；
　　波形正弦畸變率測定；
　　空載軸承試驗；
　　短時升高電壓試驗；
　　三相穩(wěn)態(tài)短路試驗；
　　超速試驗；
　　工頻耐壓試驗（儀器甲方自備）；

二、永磁直流電機試驗臺測試系統(tǒng)測試需求分析

1、測試系統(tǒng)整體要求

　　永磁直流電機直流輸入側(cè)、逆變器輸出側(cè)的電量測量（包括電壓，電流，功率、功率因數(shù)等）；電機軸輸出功率的測量（由扭矩轉(zhuǎn)速傳感器獲取T、N，計算Pm）。
　　為準(zhǔn)確計算永磁直流電機各組件的能量轉(zhuǎn)換效率和整體效率，要求逆變器直流輸入、逆變器三相交流輸出、電機軸輸出三個測點同步測量。
　　現(xiàn)場測試電磁環(huán)境較復(fù)雜，要求測試系統(tǒng)具備優(yōu)良的EMC性能。
　　研究性測試，要求測試系統(tǒng)具備具備較高的數(shù)據(jù)采樣率和高通訊速率，具有開放的接口，支持上位機對測試系統(tǒng)獲取的高速瞬態(tài)數(shù)據(jù)進行各種分析處理。
　　研究性測試，要求測試系統(tǒng)至少具備0.2級以上的系統(tǒng)整體測量精度，且可溯源。

2、被測電量特征值歸納

逆變器直流輸入（Udc、Idc）：
　　輸入直流電壓Udc≤650V（額定工況下550V≤Udc≤650V）
　　輸入直流電流Idc≤300A（額定工況下200A≤Idc≤300A）
　　基波頻率：0Hz，含諧波
　　功率因數(shù)：接近1
逆變器三相交流輸出（Ua，Ub，Uc、Ia，Ib，Ic）：
　　輸出交流電壓Ua，Ub，Uc ≤ 650V；
　　輸出交流電流Ia，Ib，Ic ≤300A；
　　基波頻率：F≤100Hz，含諧波
　　功率因數(shù)：0—1變化
電機軸輸出功率（T、N、Pm）
　　Pm≤150kW

三、永磁直流電機試驗臺測試系統(tǒng)構(gòu)成原理圖

　　SP1測點采用SP691301C變頻功率傳感器，測試驅(qū)動控制器的輸入電參數(shù)，SP2～4采用SP691301C變頻功率傳感器，用于測量驅(qū)動控制器的輸出及電機的輸入電參數(shù)。四臺變頻功率傳感器輸出數(shù)字信號經(jīng)光纖傳輸至WP4000變頻功率分析儀對應(yīng)功率單元通訊接口。DM4022雙通道頻率測試子站和扭矩傳感器用于測量被試電機的輸出扭矩及轉(zhuǎn)速。DM4022雙通道頻率測試子站接收扭矩傳感器輸出脈沖頻率信號，將其變換為數(shù)字信號經(jīng)過RS485接口輸出，為了提高通訊傳輸?shù)碾姶偶嫒菪?，采用OPC485光纖轉(zhuǎn)換器將RS485電纜傳輸變換為光纖傳輸輸送至WP4000變頻功率分析儀的擴展測試通訊接口。驅(qū)動控制器的輸入電參數(shù)、電機的輸入電參數(shù)及電機的輸出扭矩、轉(zhuǎn)速等參數(shù)在WP4000變頻功率分析儀的控制下實現(xiàn)精確同步測量，有助于提高試驗結(jié)果的準(zhǔn)確度。

　　試驗上位機通過以太網(wǎng)接口獲取WP4000變頻功率分析儀的測量結(jié)果，通過相關(guān)通訊接口與被試驅(qū)動控制器及陪試驅(qū)動控制器?？蓪崿F(xiàn)試驗過程的自動化，可依據(jù)試驗需要自動出具試驗報告，依據(jù)試驗判據(jù)給出合格判定。

永磁直流電機測試原理圖

永磁直流電機構(gòu)成原理圖

四、永磁直流電機試驗臺測試系統(tǒng)測試設(shè)備選型

  測量信號  設(shè)備編號   型號   數(shù)量
  直流輸入側(cè)   SP1    SP691301C   1臺
  交流輸出側(cè)   SP2、SP3、SP4   SP691301C   1臺
 電機軸功率輸出   DM1、OPC1   SP691301C   DM4022  1個、OPC485   1個

DM4022技術(shù)參數(shù)：
　　名稱：雙通道頻率測試子站
　　信號類型：交流信號或直流脈動信號
　　頻率范圍：0.1Hz~50kHz
　　幅值范圍：2Vpp~30Vpp
　　精度：0.02%rd
　　　　　*對扭矩傳感器輸出的T、N兩路脈沖頻率信號進行采集、測量
OPC485技術(shù)參數(shù)：
　　名稱：RS485/光纖轉(zhuǎn)換模塊
　　工作模式：RS-485點對點傳輸
　　電接口：RS-485信號

五、永磁直流電機試驗臺測試系統(tǒng)特點簡述

　　永磁直流電機試驗臺測試系統(tǒng)采用的是WP4000變頻功率分析儀，其特點參考WP4000變頻功率分析儀的特點

 

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