能量回馈型异步电机测试系统

迫札 再粒芾J应用2011，38(4) 测试技术与检测设备 i EMCA 能量回馈型异步电机测试系统 周 鹏， 王 英 (大连交通大学 电气信息学院，辽宁 大连 1 16028) 摘 要 ：介绍 了一种异步电机测试系统，详细叙述了该测试系统的软、硬件结构。该测试系统采用西门 子 s7—300 PLC和 Sinamics S120驱动器，提高系统的自动化程度和可靠性。系统采用能量回馈技术 ，将电能回 馈到直流母线进行循环利用。负载试验结果 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明，该系统节能效果明显，使用方便。 关键词 ：电机测试；能量回馈；变频驱动 中图分类号：TM 306 文献标志码：A 文章编号：16736540(2011)04-0057-04 Energy Feedback Synchronous M otor Test System ZHOU Peng WANG Ying (School of Electronics and Information Engineering，Dalian Jiaotong University，Dalian I 16028，China) Abstract：An synchronous motor test system was introduced，and a detailed account on software and hardware structure of the system was given．This test system adopted S7—300 PLC and Siemens S1 20 frequency converter． which could improve automatic degree and reliability．Energy feedback technology was introduced in this system，and the electrical energy was fed back to DC link to be used circularly．The result of load test indicated the system save energy obviously and was convenient for users． Key words：motor test；energy feedback；variable frequency drive 0 引 言 1 测试系统硬件构成 电机测试就是利用仪器、仪表，根据相关标准 的规定，对电机的各种技术指标进行检测，测试中 获取的数据可以反映出被测电机的性能，为电机 性能的改进提供重要依据。因此，电机测试对于 衡量电机性能具有十分重要的意义。电机测试主 要由空载试验、堵转试验、负载试验等几个项 目构 成，其中电机负载试验是电机型式试验的一个重 要组成部分，通过负载试验可以获得电机机械特 性，电机的机械特性对于电机的应用领域和运行 状况起着十分重要的作用。 传统的电机测试系统结构复杂、动态性能差、 消耗能量高。总的来说，这些测试系统的测量范 围、测量精度和自动化程度都已经很难满足 目前 电机测试的 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 。本文介绍了所设计的电机测试 系统的基本结构、负载试验的能量回馈原理，并对 负载试验结果进行了处理和分析，试验结果与分 析相符。 根据测试要求，该测试系统主要由供电系统、 上位机、可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)、加载系统、数据采集系统等部分 组成。系统硬件构成如图 1所示。 1．1 供电系统 该测试系统的供电系统由两部分构成：直流 部分和交流部分。直流部分采用 24 V直流电源， 该电源将交流电网220 V单相电变为 24 V直流 电供给 PLC、变频器的控制电路部分，以及其他需 要 24 V直流电的部分；交流部分采用 380 V、 50 Hz交流电，进行负载试验时通过变频器给被 测电机和负载电机供电，其他试验时通过调压器 改变电压幅值给被测电机供电。 1．2 PLC PLC采用西门子公司的 s7—313C-2DP，该型 号 PLC上集成了Profibus—DP、MPI通信接口，以及 l6个输入、l6个输出端口，能够完成高速计数、频 率测量、脉冲输出等特殊功能，具有运算速度快、 一 7 ～ 测试技术 检测设备 鞋黼 迫弗乙西；}空弗U应田2011，38(4) 循环周期短、编程功能强、通信功能强、扩展性能 好等优点。 7、电机模块 直接将转速信号通过 PLC高速计数端 口输入 PLC进行处理，再经过 Profibus．DP总线传送到上 位机处理，转速信号的采集方法适用于各种试验。 对于负载试验电信号的测量，由于电信号是非正 弦量，不能由电量传感器提供，而由变频器提供， 数据通过 Profibus．DP总线传送到 PLC，再到上 位机。 图 1 系统构成 图 1．3 加载 系统 测试加载系统采用西门子公司的 SINAMICS S120变频驱动，该变频器是矢量控制型变频器， 采用模块化构成，主要包括控制单元 CU320、进线 接口模块(滤波器)、电源模块 ALM(整流器)、电 机模块(逆变器)。控制单元是驱动系统的大脑， 负责控制和协调驱动系统中的所有模块。主动型 电源模块作为整流单元，将电网的三相交流电变 为直流电，并能将直流电回馈到电网，通过闭环控 制实现直流母线上的电压可调。电机模块作为逆 变单元，将直流母线上的直流电变为交流电供给 被测电机和负载电机。变频器每个模块上都集成 了DRIVE—CLIQ接I3，控制单元通过它与每个模 块进行通信，从而实现对每个模块的控制与数据 传输。 1．4 数据采集系统 该测试系统的数据采集系统由 PLC模拟量 输入模块和电压、电流、功率、转速传感器构成。 其中的电量传感器仅适用于正弦量的测量，用于 电机的空载试验等。电量传感器将需要测量的电 信号变换成允许输入到模拟量输入模块的信号， 通过该模块 A／D转换送入 PLC，经过 Profibus—DP 总线传送到上位机进行下一步处理。转速传感器 一 SR 一 测试系统软件 测试系统软件由两部分构成：上位机监控软 件和下位机控制软件。 上位机监控软件采用西门子公司的 Simatic WinCC(视窗控制中心)。Simatic WinCC是第一 个使用最新的32位技术的过程监视系统，具有良 好的开放性和灵活性。在 WinCC平台上 自主开 发监控软件，系统的控制信号和给定数据全部都 是通过操作界面进行输入。它可以对整个测试过 程进行监控，实时显示、存储 PLC上传的试验数 据，并根据数据处理程序进行分析处理，最后输出 试验 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 。 PLC作为下位机，根据试验项 目编写相应的 PLC控制程序，来控制试验装置的继电器辅助触 点的开关状态、变频器的运行状态及数据传输，从 而实现设备起动和停止、负载电机转矩的调节、被 测电机工作频率的调节、交流电源电压幅值的调 节、处理分析所采集的数据、紧急制动和故障诊断 等功能。 3 能量回馈型异步电机测试系统测 试负载试验 3．1 能量回馈原理 该测试系统采用西 门子公司的 SINAMICS S120驱动器，能量回馈原理如图 2所示，从图中 可以看到，直流母线上挂有两个逆变单元。被测 电机工作在电动状态，负载电机工作在发电状态， 负载电机发出的能量回馈到直流母线上为被测电 机提供能量，大大减少了整流单元的进线功率，实 现了能量回馈。 3．2 负载试验 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 该测试系统采用异步电机作为负载电机，被 测电机采用恒压频比控制(U／f控制)方式，负载 电机采用转矩控制方式。被测电机工作在电动状 迫弗乙与柱制应闭2011，38(4) 测试技术 检测没备 l EMCA 态，负载电机工作在发电状态，可以在变频器的控 制下改变负载转矩，完成被测电机的机械特性测 试。该系统所有测试流程在测试软件界面操作面 板上进行，流程如图3所示。 L1 L2 L3 图2 能量回馈原理图 l试验项目选择I + l数据初始化l ● r———————·_ _ + I 率 数据采集、保存 甲 数据处理、曲线绘制 图 3 负 载试 验流程图 在测试系统负载试验操作面板上，首先进行 “数据初始化”，输入“给定频率、最大转矩、给定 点数”三个数据。负载转矩增量等于最大转矩除 以给定点数。点击“启动”按钮，起动电机，最先 电机运行在空载状态，负载电机按照给定的负载 转矩增量逐步加载，被测电机进入到负载运行状 态，转矩每变化一次，数据采集一次，保存在“数 据存储区”，直到达到给定的最大转矩，系统 自动 停机，处理数据、绘制曲线，完成试验。一旦在试 验过程中出现故障，可以点击“紧急制动”按钮， 使系统立即停机，防止意外发生。 3．3 负载试验结果及数据处理 表 1为被测电机变频器输出数据，表 2为负 载电机变频器输出数据。 表 1 被测电机变频器输出数据 若定义节能率 "r／：P ／P。，则由表 1和表 2的 功率可以计算得到系统在不同负载下的节能率， 依次 为 29．55％ 、46．77％ 、49．37％、52．52％、 55．56％。从计算数据可以看出，随着负载转矩的 增加，节能率提高。 表 1、2中的转矩为电机电磁转矩，由于空载 转矩的存在，被测电机与负载电机的转矩之间存 在一个差值，由于被测电机与负载电机的功率等 级相近，可以认为两者的空载转矩近似相等，则空 载转矩 ro=(T，一 )／2，被测电机轴上输出转矩 T=T．一ro，得到被测电机机械特性如表3所示。 表3 被测电机机械特性 测试技术与检测设备 霞辅 矗 电币乙与控芾J应用2011，38(4) 4 结 语 本文详细介绍了异步电机测试系统的硬件及 软件构成。该测试系统采用可编程逻辑控制器作 为下位机，实现测试过程的全自动化，同时还克服 了传统电机测试系统负载调节繁琐、动态响应慢、 自动化程度低、能量浪费严重等缺点，具有操作简 单、维护方便等优点。其能量回馈设计有效节约 了能源，整个系统稳定可靠。 【参 考 文 献】 [1] 龚仲华．$7-200／300／400PLC应 用 技 术一提 高 篇 [M]．北京：人民邮电出版社，2007． 苏昆哲，何华．深入浅出西门子 WinCC V6[M]．北 京 ：北京航空航天大学出版社，2004． 闫华光 ，范滢，段小华 ，等．基于电能回馈技术 的电 机智能测试系统 [J]．电机与控制应用，2007，34 (2)：53-55． 刘振，汤漾平 ，冯清秀．基于 PC的电动机机械特性 自动测试系统[J]．机电工程，2010，27(8)：26-29． 陈广泰．ACTS2000异步牵引电动机试验系统[J]． 电气传动，2005，35(3)：58—61． GB／T1032--2005，三相异步 电动机试验方法 [S]． 2005． 收稿 日期：2011一叭 一11 (上接第56页) 4 结 语 该成品油发油系统控制方案使用 LOGO!和 富士变频器控制发油泵拖动电机的起动和多级转 速运行。与传统发油系统控制方式相比，存在较 大优势： (1)节电效益高。用变频调速实现流量控 制，消除了调节阀控制在低流量时的能量损失，由 于实际使用中泵经常运行在 33％额定转速和 66％额定转速，该系统平均节电率约为 30％，节 电效果明显。 (2)系统稳定性高。使用 LOGO!及富士变 频器完成系统控制，有效减少了电机的起动次数、 阀门的频繁调节和机泵磨损，延长了设备的使用 寿命，大幅降低了设备维护频次，提高了设备运行 的安全性、可靠性。 通过多年在生产实践中的使用证明，该改造 方案满足成品油发油系统的控制要求，操作简便， 运行稳定，结构简单，为中小型石油化工企业发油 系统的控制提供了有效途径，具有推广性。 【参 考 文 献】 [1] 原魁，刘伟强，邹伟 ，等．变频器基础及应用[M]．2 版．北京：冶金工业出版社，2004． [2] 姚锡禄．变频器控制技术与应用[M]．福州：福建科 学技术出版社 ，2005． [3] 杨诗成，王喜魁．泵与风机[M]．3版．北京：中国电 力出版社，2007． [4] 王仁祥，王小曼．通 用变频 器选 型、应用 与维护 [M]．北京：人民邮电出版社，2005． [5] 西门子中国有限公司．LOGO!编程参考手册[G]． 2003． 收稿 日期 ：2010—11—30 — 6O 一 欢迎投稿 欢迎订 阅 欢迎刊登广告 ] J ] j ] 2 3 4 5 6 rl rL rI