电力设备在变频器对拖试验平台中的设计应用郑旺--中国期刊网

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电力设备在变频器对拖试验平台中的设计应用郑旺

发表时间：2020/4/30 来源：《电力设备》2019年第23期作者：郑旺1 苏利雅2

[导读] 摘要：为了检测变频器的稳定性和可靠性，就需要一个能为变频器提供满载负荷的平台。

        （1.江苏晨大电气股份有限公司江苏徐州 221116 2.宿迁市苏能电力工程有限公司江苏宿迁 223800）
        摘要：为了检测变频器的稳定性和可靠性，就需要一个能为变频器提供满载负荷的平台。本文设计了一种基于SVPWM的变频器对拖实验平台，两台电机同轴连接，分别通过测试变频器和负载变频器接入电网，可以测试被测变频器的调速性能、四象限运行性能、满载性能及长时间运行温升测试等。通过对相关电力设备进行选型计算和搭建，并经过实验测试，平台效率高、能耗低，具有很高的推广价值。
        关键字：电力设备；变频器；对拖平台
        The Design and Application of Electrical equipment in the test Platform of Inverter
        ZHENG Wang,SU Li Ya
        Abstract:In order to detect the inverter's stability and reliability, we need to be provided a full-load platform for inverter. This paper introduces a design of towing-platform based on SVPWM inverter, two motors coaxially connected, Respectively through the test-inverter and the load-inverter connected to the grid, we can test the inverter's electrical properties, four quadrant peration performance, full loadperformance and long-time running temperature test. the platform istested by experiments, high efficiency and low energy consumption ,havinghigh popularization value.
        Keywords: Electrical equipment; Inverter; Towing-platform
        0 引言
        随着电力电子与电力传动技术的飞速发展，矢量控制理论已广泛应用于大功率交流调速系统，其突出的调速性能和节能效果取得了良好的经济效益和社会效益。为了对变频器进行全功率验证及测试，研究一种节能高效、稳定方便的电机对拖测试平台就变得十分有必要。
        本文提出一种基于矢量控制算法的电机对拖平台，如图1所示，通过打开负载变频器的速度环，用一连续可变的电压信号V_ref代替速度环的输出Spd_Out，这样负载变频器就不再负责控制负载电机的转速，而是负载电动机作为发电机把轴上机械能通过负载变频器转化为电能馈入电网。这样通过改变V_ref的大小，可以控制系统负载的大小连续可调，通过改变V_ref的正负，可以试验被测变频器的四象限运行性能，方便可靠。
        1 对拖平台矢量控制原理
        早期的精密调速系统广泛使用直流电动机，直流电动机励磁和电枢分开供电，其物理结构直接实现了励磁电流Id与转矩电流Iq的解耦，在Id保持恒定时，电机转速与电枢电压成正比，电机转矩与电枢电流成正比，动态特性很容易控制。而交流异步电动机转子是与定子磁链耦合感应产生电流，其物理结构决定了较难实现励磁电流Id与转矩电流Iq的解耦[1]。

        图1 对拖平台矢量控制系统图
        Fig.1 Vectorcontrol system diagram of the towing-platform
        空间矢量脉宽调制技术（SVPWM）是以三相交流电动机的理想定子磁链圆为参考标准，通过开关器件的切换组合，以实际磁链矢量逼近理想磁链圆。如图1所示，定子三相电流通过Clark变换和Park变换可以解耦为励磁电流反馈Id_fbk与转矩电流反馈Iq_fbk，磁链外环输出励磁电流给定Id*,速度外环输出转矩电流给定Iq*,给定与反馈分别进入各自的电流内环，即可得出Ud与Uq，再经过反park变换和SVPWM触发控制逆变器发对应的空间电压矢量，从而实现交流电动机励磁电流Id与转矩电流Iq解耦控制。
        图1所示控制系统中，当转换开关Switch位于１位置时，速度环投入，电机工作于电动运行状态；当转换开关Switch位于２位置时，速度环切掉引入连续可变的电压信号V_ref，电机工作负载状态，负载方向与V_ref的正负有关。
        2 对拖平台设计
        本对拖平台结构示意图如图2所示：

        5 结语
        对拖平台的意义在于在实验室就可以提供足够的负载对被测变频器进行严格的测试，为变频器在现场的稳定运行做好准备。基于SVPWM控制的对拖平台，具有优异的控制性能，负载电机能在5-50HZ范围内维持额定转矩，并且如图8所示，运行电流波形正弦度好，对电网的冲击、污染小。
        参考文献
        [1]陈伯时.电力拖动自动控制系统[M].北京:机械工业出版社，2004
        [2]马小亮.高性能变频调速及其典型控制系统[M].北京:机械工业出版社，2010.
        [3]张皓,续明进,杨梅.高压大功率交流变频调速技术[M].北京:机械工业出版社，2006.
        作者简介：郑旺（1984-）男，江苏徐州人，2006年毕业于中国矿业大学电气工程与自动化专业，就职于江苏晨大电气股份有限公司，专门从事变频器的研究与测试工作。