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PFA整流回馈装置在电力测功机上的应用

日期: 2020-06-16
浏览次数: 95

  电力测功机简介:


  电力测功机广泛应用在发动机和电机性能和耐久测试中。在测试中测功机主要用来实现在发动机或者被测试电机输出轴上施加负载,从而进行发动机和电机的性能测试。


  电力测功机可以实现恒转速控制、恒扭矩控制实现对被试发动机或者电机施加负载并吸收其功率的负载系统,同时配置显示控制系统,可以实现测试各类型车辆发动机(汽车发动机、摩托车发动机、通用机械发动机、非道路机械发动机等)、电机(如:单三相异步电机、同步电机、直流电机、串激电机、电动工具、轮毂电机,起动马达、汽车用电机等)输出转矩、转速、功率及特性曲线。在进行发动机测试时系统配置测试模块可以测试发动机的温度、压力、流量等参数,在进行电机测试时系统配置相关的测试模块可以对电机的电压、电流、功率以及温度等参数进行测试。按照测功机的工作原理主要分为磁滞测功机,磁粉测功机,电涡轮测功机,电力测功机。


  特别的针对电力测功机系统是利用直流电机或者交流变频电机作为主要元件,将电能转换成电机转子的制动机械能,以转矩的形式为被测发动机或者电机进行加载,实时通过变频器对加载转矩进行的控制,实现对发动机或者电机所带机械负载进行模拟。

PFA整流回馈装置在电力测功机上的应用

PFA整流回馈装置在电力测功机上的应用

测功机系统构成图


  电力测功机是对各种动力机械进行性能测试的综合试验设备,主要用于风机,水泵,液力或齿轮变速器等输入功率的测试,亦可作为发动机等输出功率的测试,是一种全功能(有电动工况又有发电工况),高性能的重要检测设备。它通过轴连接器与被测电机同轴对接,用于模拟和控制被测电机的负载,以测量电机的转矩,转速,电流,电压,功率,效率等参数。以及其他特殊的动力试验测试项目,如安全性测试,动平衡测试实验等。


  PFA整流回馈装置在测功机行业的应用案例


  目前测功机控制系统方案分析:


  第一种方案:

      使用ABB、西门子变频回馈一体机(四象限变频器),来满足测功机的运行要求。此类方案价格较高,转矩精度,稳速精度良好。

  第二种方案:

      使用ABB、西门子普通矢量变频器配套PFA整流回馈装置方案,来满足测功机的运行要求。此类方案,一方面集成了ABB、西门子变频器矢量算法的通用优势,转矩精度及恒速精度完全满足测功机的精度要求。另一方面配用PFA整流回馈装置性价比较高,且稳定的将发电状态的陪测电机能量回馈到电网,电流谐波<5%,电压谐波<1%。

  第三种方案:

      国内四象限变频器,此类方案价格与第二种方案差别不大,但国内变频器的矢量算法有限,特别是在影响测功机性能的稳速精度和转矩精度控制上较差。


  PFA整流回馈装置核心技术说明:


  ⑴ 采用高速DSP中央处理器:

  升级全新一代整流回馈控制软件、控制精度准、稳定性好、谐波少、抗干扰能力强;

  ⑵ 采用业界最新的SVPWM调制技术:

  升级全新一代SVPWM矢量控制技术,满足整流回馈国家标准对电流谐波的要求;

  ⑶ 标配RS485通讯和回馈电能显示:

  产品标配RS485通讯和键盘通讯显示,软件控制参数全部开放显示和调试,方便产品监控;

  ⑷ 防止孤岛效应:

  软件实时监空电网状态,电网断电会立刻停止电能回馈至电网,防止孤岛效应产生;

  ⑸ 采用LC滤波技术:

  优化LC滤波,有效抑制谐波和电磁干扰,电压电流THD<5%,确保回馈洁净电能;

  ⑹ 采用相序自动判别技术:

  升级相序自动判别技术,三相电网的相序可随意连接,不需要人为的区分相序;

  ⑺ 升级硬件设计超越耐压国家标准要求:

  全新升级的硬件设计满足2500伏交流1min耐压,漏电流小于2mA,远低于国标30mA要求;

  ⑻ 提升机器整流回馈电流等级:

  全新升级硬件和控制软件,使产品机器体积减少31%以上,同时,提高34%电流;

  ⑼ 配置熔断器:

  配置直流和三相交流熔断器,短路保护到位,确保逆变器安全运行;

  ⑽ 内置输入滤波装置,全程噪声过滤,对电网的干扰是普通商用变频器的1/4;

  ⑾ 内置整流回馈有源前端,可把再生电能回馈电网。内置电抗器和滤波器,可直接与电网接驳,能量回馈效率高达97%。比通用变频器多节能20%~50%,热损耗为电阻制动的3%以下,减少发热源,增加安全系数;

  ⑿ 内置整流回馈有源前端,采用IGBT整流,相比采用通用变频器整流桥整流,可以减少15%~25%的电网容量;

  ⒀ 内置整流回馈有源前端,功率因数高达0.99;

  ⒁ 内置整流回馈有源前端,额定运行时,电网电压畸变THD<5%,电网电流畸变THD<5%,满足电网质量要求;

  ⒂ 全能全驱,能兼容永磁同步电机与异步电机控制器;

  ⒃ 485通讯功能,支持RTU模式的485主流通讯协议;

  ⒄ 具有过流、过载、短路、过压、硬件过压、欠压、电网缺相、电网幅值、过热、外部故障输入等多项保护功能,确保系统运行更安全可靠;

  ⒅ 安装、调试、操作简单,维护保养方便;


  测功机整流回馈装置应用案例分析:


  天津科达动力测试技术有限公司主要致力于摩托车,汽车,发动机及其关键零部件测试领域,有超过20年的发展历史,其从2008年至今一直采用西门子通用矢量变频器加我司PFA整流回馈装置的方案。


  其中以ACD-11型交流电力测功机,即小型通用汽油机台架试验架专用检测设备为例,该系统采用交流电机和变频控制技术,以及计算机技术和试验软件,满足小型通用汽油机的测试要求。


  一、使用现场图片:


PFA整流回馈装置在电力测功机上的应用

天津科达37KW测功机控制柜


  二、主要功能:

  1、本系统主要由下列几部分组成:

  (1) 主机:交流电力测功机;

  (2) 测功机控制:SIEMENS交流变频调速装置,采用手动旋钮调节运行工况点;

  (3) 检测及数据处理部分:采用工控计算机,检测、显示各种检测参数,进行数据管理,打印试验报告,绘制发动机特性曲线;

  2、采用SIEMENS全数字控制装置,交流电力测功机具有电动-测功两种运行状态,电动时可拖动发动机,使发动机自动运转,测功时对发动机施加负载,控制特性快速、稳定;

  3、测功运行时发动机机械能量由PFA整流回馈装置回馈电网,在测功机变频电机额定转速以下运行时能够达到测功机额定扭矩能力,在测功机变频电机额定转速以上运行时能够达到测功机的额定功率;

  4、测功机采用恒转速控制或者恒扭矩控制方式;

  系统测试精度保持了西门子通用矢量变频器的控制精度

  (1) 转速:±0.2% ±1r/min;

  (2) 扭矩:±1%;


  PFA整流回馈装置技术规格

PFA整流回馈装置在电力测功机上的应用

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