永磁直流電機(jī)試驗(yàn)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(jī)試驗(yàn)臺可滿足永磁直流電機(jī)的型式試驗(yàn)及出廠試驗(yàn)的需要，通過試驗(yàn)可以完成永磁直流電機(jī)空載、負(fù)載等試驗(yàn)，并通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)直接生成試驗(yàn)報表，是一套完整的試驗(yàn)系統(tǒng)。

　　永磁直流電機(jī)是指包含驅(qū)動控制器在內(nèi)的機(jī)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(jī)本體而言，實(shí)際上是三相永磁同步電機(jī)。

　　永磁直流電機(jī)試驗(yàn)臺包括用于驅(qū)動被試電機(jī)的驅(qū)動控制器、被試永磁同步電機(jī)、陪試電機(jī)、陪試電機(jī)驅(qū)動器及測試系統(tǒng)和上位機(jī)等構(gòu)成。被試電機(jī)控制器和陪試電機(jī)控制器共直流母線，當(dāng)被試電機(jī)作電動機(jī)運(yùn)行時，陪試電機(jī)作發(fā)電機(jī)運(yùn)行。被試電機(jī)通過驅(qū)動控制器從直流目前獲取電能，陪試電機(jī)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(jī)。因此，直流母線實(shí)際上只需要供給兩臺驅(qū)動控制器及電機(jī)的損耗即可，可大幅節(jié)約試驗(yàn)用電。

一、永磁直流電機(jī)試驗(yàn)臺引用標(biāo)準(zhǔn)及試驗(yàn)項目

1、永磁直流電機(jī)試驗(yàn)臺引用標(biāo)準(zhǔn)

　　GB/T 25389.2—2010 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組低速永磁同步發(fā)電機(jī)試驗(yàn)方法

　　GB/T 1032-2005 三相異步電動機(jī)試驗(yàn)方法

　　GB/T 1029-2005 　　三相同步電機(jī)試驗(yàn)方法

　　GB10068.1～2-88 　　旋轉(zhuǎn)電機(jī)振動測定方法及限值

　　GB10069.1～3-88 　　旋轉(zhuǎn)電機(jī)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(jī)技術(shù)條件

　　JB/T 3705－1999 永磁低速同步電動機(jī) 通用技術(shù)條件

2、永磁直流電機(jī)試驗(yàn)臺試驗(yàn)項目

　　按照GB/T 25389.2—2010《風(fēng)力發(fā)電機(jī)組低速永磁同步發(fā)電機(jī)試驗(yàn)方法》規(guī)定，完成以下試驗(yàn)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(yàn)；

　　負(fù)載特性試驗(yàn)；

　　溫升試驗(yàn)；

　　波形正弦畸變率測定；

　　空載軸承試驗(yàn)；

　　短時升高電壓試驗(yàn)；

　　三相穩(wěn)態(tài)短路試驗(yàn)；

　　超速試驗(yàn)；

　　工頻耐壓試驗(yàn)（儀器甲方自備）；

二、永磁直流電機(jī)試驗(yàn)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)軸輸出三個測點(diǎn)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(jī)對測試系統(tǒng)獲取的高速瞬態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)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(jī)軸輸出功率（T、N、Pm）

　　Pm≤150kW

三、永磁直流電機(jī)試驗(yàn)臺測試系統(tǒng)構(gòu)成原理圖

　　SP1測點(diǎn)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(jī)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(jī)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)碾姶偶嫒菪裕捎肙PC485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(kuò)展測試通訊接口。驅(qū)動控制器的輸入電參數(shù)、電機(jī)的輸入電參數(shù)及電機(jī)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(shí)現(xiàn)精確同步測量，有助于提高試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度。

　　試驗(yàn)上位機(jī)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。可實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)過程的自動化，可依據(jù)試驗(yàn)需要自動出具試驗(yàn)報告，依據(jù)試驗(yàn)判據(jù)給出合格判定。

永磁直流電機(jī)測試原理圖

永磁直流電機(jī)構(gòu)成原理圖

四、永磁直流電機(jī)試驗(yàn)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(jī)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(jìn)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(diǎn)對點(diǎn)傳輸

　　電接口：RS-485信號

五、永磁直流電機(jī)試驗(yàn)臺測試系統(tǒng)特點(diǎn)簡述

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

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