一種雙軸交流變頻電力傳動試驗系統的製作方法

2023-06-19 07:17:56 2

專利名稱：一種雙軸交流變頻電力傳動試驗系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電力傳動技術，特別是一種雙軸交流變頻電力傳動試驗系統。
背景技術：
電力傳動技術是以運動機械的驅動電動機為控制對象，控制驅動電動機的轉矩和 轉速的技術。電力傳動試驗系統，一般由電源系統、驅動系統和負載系統三大部分組成。電 力傳動試驗根據電制不同，可分為直流電力傳動試驗和交流電力傳動試驗兩種方案。對於直流電力傳動試驗，中國專利CN101162183A公開了一種由直流電機作為驅 動電機和負載電機組成的單軸可逆直流傳動試驗臺，負載的回饋電能可以加以利用。但是， 隨著電力電子技術、計算機技術、自動控制技術的迅速發展，交流調速取代直流調速已成為 發展趨勢。因此，這種直流傳動試驗系統將逐漸失去應用前景。交流變頻傳動技術是當今節能、改善工藝流程以提高產品質量和改善環境、推動 電力傳動技術進步的一種主要手段。交流變頻傳動具有優異的調速性能和起制動性能，而 且因其節電效果好，適用範圍廣和高效率、高功率因數等優點，被國內外公認為最有發展前 途的調速方式。中國專利CN101221699A公開了一種包括由控制系統、推進系統、負載系統 和交流供電系統組成的船舶電力推進單軸試驗系統。推進系統為交流變頻電機，負載系統 為直流電機，模擬螺旋槳負載。這種試驗裝置只能用於單一電力推進試驗，無法用於雙機雙 槳型電力推進系統試驗，具有較大的局限性。

實用新型內容為克服上述現有技術中存在的不足，本實用新型提出一種雙軸交流變頻電力傳動 試驗系統。為此，本實用新型的技術方案如下—種雙軸交流變頻電力傳動試驗系統，包括低壓電源系統、驅動系統和負載系統， 其特徵在於，所述驅動系統和負載系統是對稱結構，各由二套交流變頻異步電機和與之相 對應的逆變裝置組成，驅動系統的兩套電機與負載系統的兩套電機分別通過剛性傳動軸連 接，兩傳動軸之間連接一傳動軸離合器，當離合器處於分離狀態時，形成單機單軸傳動結構 或雙機雙軸傳動結構，而當離合器處於嚙合狀態時，形成雙機同軸傳動結構。所述低壓電源系統包括市電接入端，獨立柴油發電機組，進線變壓器，用於將交流 電轉換為直流電的大功率可控整流裝置和直流匯流排，進線變壓器的輸入端通過電源開關 分別連接市電接入端或獨立柴油發電機組，進線變壓器的輸出端連接大功率可控整流裝 置，可控整流裝置連接直流匯流排。所述驅動系統內設有驅動控制器，用於控制與驅動電機相對應的逆變裝置，負載 系統內設有負載控制器，用於控制與負載電機相對應的逆變裝置，驅動電機上設有測速傳 感器，將兩傳動軸的轉速信號分別反饋給驅動控制器和負載控制器。所述驅動系統和負載系統的逆變裝置分別通過斷路器連接低壓電源系統的直流匯流排。所述負載系統是可選擇負載類型的根據實際生產機械的運行特徵，作為電動機 負載的生產機械可以歸納為四種類型(1)恆轉矩負載，負載轉矩恆定，負載轉矩不受轉速 變化的影響，與驅動電動機的轉速無關。(2)恆功率負載，負載轉矩與軸轉速成反比，是一個 恆功率類型的轉矩。( 通風機、泵、螺旋漿負載，負載轉矩與軸轉速的平方成正比，這符合 通風機、泵類、螺旋槳的負載特點。(4)線性負載，負載轉矩與軸轉速成正比，是一個線性類 型的轉矩。試驗中需根據試驗所要模擬的負載類型選擇其中之一作為傳動試驗的負載。將上述的雙軸交流變頻電力傳動試驗系統應用於試驗，可以進行單機單軸傳動試 驗、雙機雙軸傳動試驗、雙機同軸傳動試驗，各試驗可分別按如下步驟進行(1)單機單軸傳動試驗單機單軸傳動試驗是由單一電動機帶動單一負載運行。使所述離合器處於分離狀 態，形成由單一驅動電機及其逆變裝置與負載電機及其逆變裝置組成單機單軸傳動系統， 通過負載控制器控制負載電機的逆變裝置而控制負載電機的轉矩，使負載電機模擬不同類 型的負載，通過驅動控制器控制驅動電機的逆變裝置，進行驅動電機的變頻調速控制。(2)雙機雙軸傳動試驗雙機雙軸傳動試驗是兩套相同類型的單機單軸傳動試驗在傳動軸分離情況下的 運動組合。使離合器處於分離狀態，在上述單機單軸傳動試驗的狀態下，運行另一套單機單 軸傳動系統，由此構成了雙機雙軸傳動結構，通過負載控制器控制負載電機的逆變裝置從 而控制負載電機，使負載電機模擬不同類型的負載，通過驅動控制器控制驅動電機的逆變 裝置，進行雙驅動電機的同步運動控制、協調運動控制。(3)雙機同軸傳動試驗在雙電機同軸運動控制場合，雙機同軸傳動試驗是二套相同類型的單機單軸傳動 試驗在傳動軸嚙合情況下的運動組合。在上述雙機雙軸傳動試驗的狀態下，使離合器處於 嚙合狀態，構成雙機同軸傳動系統，兩臺驅動電機共同帶動兩臺模擬負載電機。通過負載控 制器控制負載電機的逆變裝置從而控制負載電機，模擬不同類型的負載，通過驅動控制器 控制驅動電機的逆變裝置，進行雙驅動電機的同軸同步運動控制、協調運動控制。本實用新型的雙軸交流變頻電力傳動試驗系統通過傳動軸離合器的分離或嚙合， 可以得到單機單軸傳動、雙機雙軸傳動、雙機同軸傳動等三類不同電力傳動試驗的要求；通 過負載控制，可以得到恆轉矩負載、恆功率負載、線性負載、螺旋槳負載四種可選擇的不同 負載特性，從而大大提高了交流電力傳動試驗系統的適用性和靈活性，拓展了交流電力傳 動試驗的範圍，實現一套交流電力傳動試驗系統達到多用途試驗的目的。在上述三種試驗下，驅動電機輸出的驅動轉矩帶動作為模擬負載的負載電機，負 載電機轉矩與驅動轉矩方向相反，處於發電運行狀態，電能回饋給驅動電機，降低試驗系統 的電能消耗。

圖1為本實用新型的雙軸交流變頻電力傳動試驗系統的原理示意圖。圖2為本實用新型的雙軸交流變頻電力傳動試驗系統進行單機單軸傳動試驗時 的原理示意圖。
4[0023]圖3為本實用新型的雙軸交流變頻電力傳動試驗系統進行雙機雙軸傳動試驗時 的原理示意圖。圖4為本實用新型的雙軸交流變頻電力傳動試驗系統進行雙機同軸傳動試驗時 的原理示意圖。
具體實施方式
為了使本實用新型實現的技術手段、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解，下 面結合具體附圖，進一步闡述本實用新型。如圖1所示，雙軸交流變頻電力傳動試驗系統由帶可控整流的低壓電源系統1、雙 機雙軸可離合的驅動系統2和可選擇負載類型的負載系統3三大部分組成。電源系統1中，4為市電接入端，5為獨立柴油發電機組，根據不同試驗要求，通過 電源開關7和8，可選擇不同電源(市電或獨立發電機組)。進線變壓器6的輸入端通過電 源開關7和8分別連接市電接入端4或獨立柴油發電機組5，進線變壓器6的輸出端連接大 功率可控整流裝置9，可控整流裝置9連接直流匯流排14，驅動系統和負載系統的逆變裝置 10、12、11、13的一側通過斷路器15、17、16、18連接到直流匯流排14上，構成整個試驗系統 的電能互饋結構，試驗中負載系統的回饋電能通過直流匯流排14循環供電給驅動系統2， 從而使試驗系統大大節約電能。驅動系統2和負載系統3是對稱結構，各由二套交流變頻異步電機19、21、20、22 和與之相對應的逆變裝置10、12、11、13組成。驅動電機19和21分別通過剛性傳動軸23 和M與負載電機20和22連接。傳動軸23和M通過離合器25連接，當離合器25處於分 離狀態時，形成單機單軸傳動結構或雙機雙軸獨立傳動結構；而當離合器25處於嚙合狀態 時，形成雙機同軸傳動結構。驅動控制器四控制驅動逆變裝置10和12。負載控制器28控制負載逆變裝置11 和13。驅動電機19和21兩側分別安裝有測速傳感器沈和27，測速傳感器沈和27分別 將傳動軸23和M的轉速信號反饋給驅動控制器觀和負載控制器四。單機單軸傳動的試驗方法，如圖2所示，使離合器25處於分離狀態，負荷斷路器 15、16接通，由單一驅動電機19及其逆變裝置10與負載電機20及其逆變裝置11組成單機 單軸傳動結構。通過控制逆變裝置10，進行驅動電機19的變頻調速傳動試驗，其輸出的驅 動轉矩Te帶動負載電機20。負載電機20作為模擬負載，處於發電運行狀態，其發出的電流 I11與電源電流I9匯合共同驅動驅動電機19運轉，其負載轉矩IY與驅動轉矩Te方向相反。 根據實際負載轉矩IY與轉速η的關係，通過控制逆變裝置11，可以控制負載電機20的轉矩 Tl的性質和大小，從而得到電氣傳動試驗中的不同性質負載。通過驅動控制器控制驅動電 機19的逆變裝置10，進行驅動電機19的變頻調速控制。雙機雙軸傳動試驗是二套相同類型的單機單軸傳動試驗在傳動軸分離情況下的 運動組合。如圖3所示，使離合器25處於分離狀態，在上述單機單軸傳動試驗的狀態下，接 通負荷斷路器17、18，由驅動電機21和逆變裝置12與負載電機22和逆變裝置13組成另 一套單軸傳動，由此構成雙機雙軸傳動結構。通過負載控制器控制負載電機20、22的逆變 裝置11、13從而控制負載電機20、22，模擬不同類型的負載，通過驅動控制器控制驅動電機 19,21的逆變裝置10、12，進行雙驅動電機的同步運動控制、協調運動控制。[0032]雙機同軸傳動試驗是二套相同類型的單機單軸傳動試驗在傳動軸嚙合情況下的 運動組合。如圖4所示，使離合器25處於嚙合狀態，在上述雙機雙軸傳動試驗的狀態下，將 負荷斷路器15、16、17、18接通，構成了雙機同軸傳動結構，驅動電機19和21共同帶動模擬 負載電機20和22。通過負載控制器控制負載電機20、22的逆變裝置11、13從而控制負載 電機20、22，模擬不同類型的負載，通過驅動控制器控制驅動電機19、21的逆變裝置10、12， 進行雙驅動電機的同軸同步運動控制、協調運動控制。以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特徵和本實用新型的優點。本行 業的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述 的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和範圍的前提下本實用新型還會 有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型範圍內。本實用新型要 求保護範圍由所附的權利要求書及其等同物界定。
權利要求1.一種雙軸交流變頻電力傳動試驗系統，包括低壓電源系統、驅動系統和負載系統， 其特徵在於，所述驅動系統和負載系統是對稱結構，各由二套交流變頻異步電機和與之相 對應的逆變裝置組成，驅動系統的兩套電機與負載系統的兩套電機分別通過剛性傳動軸連 接，兩傳動軸之間連接一傳動軸離合器，當離合器處於分離狀態時，形成單機單軸傳動結構 或雙機雙軸傳動結構，而當離合器處於嚙合狀態時，形成雙機同軸傳動結構。
2.根據權利要求1所述的雙軸交流變頻電力傳動試驗系統，其特徵在於，所述低壓電 源系統包括市電接入端，獨立柴油發電機組，進線變壓器，用於將交流電轉換為直流電的大 功率可控整流裝置和直流匯流排，進線變壓器的輸入端通過電源開關分別連接市電接入端 或獨立柴油發電機組，進線變壓器的輸出端連接大功率可控整流裝置，可控整流裝置連接 直流匯流排。
3.根據權利要求1所述的雙軸交流變頻電力傳動試驗系統，其特徵在於，所述驅動系 統設有驅動控制器，用於控制與驅動電機相對應的逆變裝置，負載系統設有負載控制器，用 於控制與負載電機相對應的逆變裝置，驅動電機上設有測速傳感器，將兩傳動軸的轉速信 號分別反饋給驅動控制器和負載控制器。
專利摘要本實用新型公開了一種雙軸交流變頻電力傳動試驗系統，包括低壓電源系統、驅動系統和負載系統，所述驅動系統和負載系統是對稱結構，各由二套交流變頻異步電機和與之相對應的逆變裝置組成，驅動系統的兩套電機與負載系統的兩套電機分別通過剛性傳動軸連接，兩傳動軸之間連接一傳動軸離合器，通過離合器的分離或嚙合，可以實現模擬多種傳動結構，並通過負載系統模擬多種類型的負載，最終達到一套交流電力傳動試驗系統多用途試驗的目的。
文檔編號G01M13/02GK201909712SQ201020547270
公開日2011年7月27日 申請日期2010年9月29日 優先權日2010年9月29日
發明者張燕, 沈愛弟, 胡杰, 袁敏, 黃細霞 申請人:上海海事大學