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永磁直流电机试验台测试系统解决方案

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  • 发布时间:2014/6/23 17:21:44
  • 作者:hb_yinhe

  永磁直流电机试验台可满足永磁直流电机的型式试验及出厂试验的需要,通过试验可以完成永磁直流电机空载、负载等试验,并通过试验数据直接生成试验报表,是一套完整的试验系统。

  永磁直流电机是指包含驱动控制器在内的机电一体化产品,驱动控制器为直流输入,三相交流输出。就电机本体而言,实际上是三相永磁同步电机。

  永磁直流电机试验台包括用于驱动被试电机的驱动控制器、被试永磁同步电机、陪试电机、陪试电机驱动器及测试系统和上位机等构成。被试电机控制器和陪试电机控制器共直流母线,当被试电机作电动机运行时,陪试电机作发电机运行。被试电机通过驱动控制器从直流目前获取电能,陪试电机发出电能经过驱动控制器将电能回馈至直流母线又供给被试驱动控制器和被试电机。因此,直流母线实际上只需要供给两台驱动控制器及电机的损耗即可,可大幅节约试验用电。

一、永磁直流电机试验台引用标准及试验项目

1、永磁直流电机试验台引用标准

  GB/T 25389.2—2010     风力发电机组  低速永磁同步发电机试验方法
  GB/T 1032-2005     三相异步电动机试验方法
  GB/T 1029-2005   三相同步电机试验方法
  GB10068.1~2-88     旋转电机振动测定方法及限值
  GB10069.1~3-88    旋转电机噪声测定方法及限值
  JB/T 7118-2004       变频调速专用三相异步电动机技术条件
  JB/T 3705-1999       永磁低速同步电动机 通用技术条件

2、永磁直流电机试验台试验项目

  按照GB/T 25389.2—2010《风力发电机组  低速永磁同步发电机试验方法》规定,完成以下试验项目:
  绝缘电阻测量;
  直流电阻测量;
  噪声和振动测定;
  空载特性试验;
  负载特性试验;
  温升试验;
  波形正弦畸变率测定;
  空载轴承试验;
  短时升高电压试验;
  三相稳态短路试验;
  超速试验;
  工频耐压试验(仪器甲方自备);

二、永磁直流电机试验台测试系统测试需求分析

1、测试系统整体要求

  永磁直流电机直流输入侧、逆变器输出侧的电量测量(包括电压,电流,功率、功率因数等);电机轴输出功率的测量(由扭矩转速传感器获取T、N,计算Pm)。
  为准确计算永磁直流电机各组件的能量转换效率和整体效率,要求逆变器直流输入、逆变器三相交流输出、电机轴输出三个测点同步测量。
  现场测试电磁环境较复杂,要求测试系统具备优良的EMC性能。
  研究性测试,要求测试系统具备具备较高的数据采样率和高通讯速率,具有开放的接口,支持上位机对测试系统获取的高速瞬态数据进行各种分析处理。
  研究性测试,要求测试系统至少具备0.2级以上的系统整体测量精度,且可溯源。

2、被测电量特征值归纳

逆变器直流输入(Udc、Idc):
  输入直流电压Udc≤650V(额定工况下550V≤Udc≤650V)
  输入直流电流Idc≤300A(额定工况下200A≤Idc≤300A)
  基波频率:0Hz,含谐波
  功率因数:接近1
逆变器三相交流输出(Ua,Ub,Uc、Ia,Ib,Ic):
  输出交流电压Ua,Ub,Uc ≤ 650V;
  输出交流电流Ia,Ib,Ic ≤300A;
  基波频率:F≤100Hz,含谐波
  功率因数:0—1变化
电机轴输出功率(T、N、Pm)
  Pm≤150kW

三、永磁直流电机试验台测试系统构成原理图

  SP1测点采用SP691301C变频功率传感器,测试驱动控制器的输入电参数,SP2~4采用SP691301C变频功率传感器,用于测量驱动控制器的输出及电机的输入电参数。四台变频功率传感器输出数字信号经光纤传输至WP4000变频功率分析仪对应功率单元通讯接口。DM4022双通道频率测试子站和扭矩传感器用于测量被试电机的输出扭矩及转速。DM4022双通道频率测试子站接收扭矩传感器输出脉冲频率信号,将其变换为数字信号经过RS485接口输出,为了提高通讯传输的电磁兼容性,采用OPC485光纤转换器将RS485电缆传输变换为光纤传输输送至WP4000变频功率分析仪的扩展测试通讯接口。驱动控制器的输入电参数、电机的输入电参数及电机的输出扭矩、转速等参数在WP4000变频功率分析仪的控制下实现精确同步测量,有助于提高试验结果的准确度。

  试验上位机通过以太网接口获取WP4000变频功率分析仪的测量结果,通过相关通讯接口与被试驱动控制器及陪试驱动控制器。可实现试验过程的自动化,可依据试验需要自动出具试验报告,依据试验判据给出合格判定。

永磁直流电机测试原理图

永磁直流电机构成原理图

四、永磁直流电机试验台测试系统测试设备选型

  测量信号  设备编号   型号   数量
  直流输入侧   SP1    SP691301C   1台
  交流输出侧   SP2、SP3、SP4   SP691301C   1台
 电机轴功率输出   DM1、OPC1   SP691301C   DM4022  1个、OPC485   1个

DM4022技术参数:
  名称:双通道频率测试子站
  信号类型:交流信号或直流脉动信号
  频率范围:0.1Hz~50kHz
  幅值范围:2Vpp~30Vpp
  精度:0.02%rd
     *对扭矩传感器输出的T、N两路脉冲频率信号进行采集、测量
OPC485技术参数:
  名称:RS485/光纤转换模块
  工作模式:RS-485点对点传输
  电接口:RS-485信号

五、永磁直流电机试验台测试系统特点简述

  永磁直流电机试验台测试系统采用的是WP4000变频功率分析仪,其特点参考WP4000变频功率分析仪的特点