一种四象限变频器的加载试验台.pdfVIP

2 0 1 7 年第2 期煤矿机电 3 3 潘军 张宇光 一种四象限变频器的加载试验台 J 煤矿机电 2 0 1 7 2 3 3 3 5 d o i 1 0 1 6 5 4 5 j cn k i cm e t 2 0 1 7 0 2 0 1 0 一种四象限变频器的加载试验台 潘军 张宇光 中国煤炭科工集团上海有限公司 上海2 0 1 4 0 1 摘要 随着矿用电气和机械产品向着大功率 综合性的方向发展 与之配套的检测加载装置也 需要不断发展 重点介绍了四象限变频器加载的基本原理和试验系统 该加载试验已在山东能源 有限公司投入使用 实际使用证明 该试验台加载可靠 精度高 节能效率好 操作方便 关键词 四象限 加载 变频器 中图分类号 T M 9 3 8 7 T N 7 7 3文献标识码 B文章编号 1 0 0 1 0 8 7 4 2 0 1 7 0 2 0 0 3 3 0 3 L o a d in gT e s tB e n chf o rF o u rQ u a d r a n tF r e q u e n cyC o n V e r t e r 几n 血n 铂o n gy 岵 昭 ccT E Gs h 卸g h a ico L t d s h a l l 曲a i2 0 1 4 0 l ch in a A b s t r a ct W it ht h ed e v e l o p m e n to fm in ee l e ct r ica la n dm e ch a n ica lp r o d u ct sint h ed ir e ct io no fl a r g ep o w e ra n d in t e g r a t e dt r e n d t h es u p p o r t in gd e t e ct io no f1 0 a d in gd e v ice sa l s on e e dt oco n t in u et od e v e l o p T h isp a p e rin t r o d u ce s t h eb a s ic p r in cip l ea n dt e s ts y s t e mo ff o u rq u a d r a n tf r e q u e n cyco n v e r t e rt or e a l iz e1 0 a df r e q u e n cyco n V e r t e r T h e l o a dt e s th a sb e e np u tin t ou s einS h a n d o n gE n e r g yC o L t d a n ds h o w st h a tt h e1 0 a d in gisr e l ia b l e p I cis e e n e r g y s a v in g e m cie n t a n de a s yt o 叩e r a t e K e y w o r d s f o u rq u a d m n t l o a d in g f 沁q u e n cyco n v e r t e r O 引言1 四象限变频器基本原理 带式输送机是煤矿井下的主要输送设备 目前 煤矿大倾角 大运量 长距离 多驱动的带式输送机 的使用越来越多 其制动器 液力偶合器 减速机和 cs T 及变频软启动等传动部件在多机驱动带式输送 机上均得到了广泛的应用 其性能的好坏直接影响 到带式输送机能否正常安全地运行 为了保证带式输送机元部件的生产质量 研制 一台能满足输送机元部件出厂试验要求的多功能试 验台 传统的试验装置采用水阻法和电阻法 试验 能量全部消耗 无法回收 而如果采用四象限变频 器进行加载 试验能量回收效率高 操作简单 更利 于工厂化 因此 研制四象限变频器的加载试验台 很有必要 由图1 所示 采用A B B 公司A cS 8 0 0 系列的四 象限变频器 其网侧I G B T 供电模块和电动机侧逆 变器模块都有R D cu 控制单元和控制程序 每个 程序的参数可以通过控制盘进行浏览和修改 图1 中 L C L 滤波器可以有效地抑制交流电压畸变和电 流谐波 网侧I G B T 供电模块是将三相交流电整流 为直流电 为传动单元的中间直流电路供电 中间直 流电路是向驱动电动机侧逆变器模块供电 J I G B T 供电模块是四象限开关模式 即该模块的 功率流向是双向的 I G B T 供电模块控制中间直流 电路电压达到线电压峰值 通过参数设置 也可以将 中间直流电路电压给定值设置为更高值 I G B T 功 率半导体的控制基于直接转矩控制方法 D T C 3 4 煤矿机 电2 0 1 7 年第2 期 L cL 滤波器I G B T 供电模块逆变器模块 碎 碎 0 l i L 申 由 0 牛f 勘E J 1 1 J 1 Y 乙 fJ 间 直 0 I流I 申 电 碎坤碎 1 0 路 0 2 婶 碎 婶 图l四象限变频器原理图 电动机的控制也是基于直接转矩控制方法 D T C 为了实现控制功能 需要测量两相电流和 中间直流电压 其第三相的控制检测用于对地故障 保护 图2 为A C S 8 0 0 系列四象限变频器实物图 在 图2 中 为附件 门 为I G B T 供电模块单元控 制器 为I G B T 逆变模块单元控制器 为分断开关 为输入接触器 为L cL 滤波器 为I G B T 供电模 块 为中间直流回路 为I G B T 逆变模块 为L cL 滤波器冷却风机 I G B T 供电模块冷却风机 I G B T 逆变模块冷却风机 辅助变压器 打开可旋转手摇 门后就可以看到 辅助电路 继电器等 对于功 率更大的传动单元 采用的是空气断路器 而不是分 断开关和接触器的组合 图2 变频器实物图 2 变频器加载试验系统 2 1 基本参数 1 试验功率 2 0 0k W 加载试验 2 进线柜 11 4 0V 6 0k W 3 调压器 11 4 0V 11 4 0V 2 0 3 0 0k V A 4 变压器 11 4 0V 6 9 0V 3 0 0k V A 5 启动柜 11 4 0V 2 0 0k W 6 A B B 四象限变频柜 6 9 0V 2 0 0k w 7 两台电动机 2 0 0k W 星型 三角形 6 6 0V 11 4 0V 8 扭矩仪 20 0 0N m 2 2 试验系统 如图3 所示 被试变频器带动陪试电动机 通过 硬连接方式与扭矩仪 加载电动机连成一体心 再 通过具有反馈功能的A B B 四象限变频柜将电能反 馈到进线柜出线端 也就是调压器的进线端 从而实 现电能的内部循环 达到节能的目的 A C 1 4 0 V 进线电源 图3 变频器加载试验系统图 2 3 A C S 8 0 0 系列四象限变频器参数设置 为了实现被试件的四象限运行加载试验 需要 将A C S 8 0 0 系列四象限变频器进行适当参数设置 见图4 使其能够实现自动加载 具体参数设置 2 0 1 7 年第2 期煤矿机 电 3 5 说明如下 为实现加载 需要加载变频器拖动的转速 相对于被试变频器拖动的电机转速在趋势上有个差 值 如果加载变频器的设定转速小于被试变频器的 实际转速 则被试变频器做拖动试验 如果加载变频 器的设定转速大于被试变频器的实际转速 则被试 变频器做反馈试验 驱动加载试验时 将速度给定 值设定为0 参数8 4 1 3 设置为0 这样被试变频器 只要运行 就能实现加载 而不用考虑系统运行方 向 反馈加载试验时 将速度给定值的绝对值设定 为比系统运行速度大 参数8 4 2 7 设置为2 00 0 0 参 数8 4 2 8 设置为2 00 0 0 而此时需要考虑系统方 向 所以需将参数8 4 2 6 设置为系统方向的开关量 值 这样只要被试变频器运行就能实现加载 加载 的多少 则由模拟量信号A 1 2 来控制 图4A C S 8 0 0 系列四象限变频器参数设置 3 系统特点 厂效率 使用四象限变频器的试验系统 其主要特点为 1 节能效果显著 目前加载方式多采用水阻 法和电阻法 电能浪费极大 采用A C S 8 0 0 系列四象 限变频器后 I G B T 供电单元不会产生特征电流或者 电压畸变 交流电流是功率因数为1 的正弦波 电 能回收可达8 0 以上 节能效果显著 2 加载可靠 精度高 变频器采用直接转矩控 制技术 D T C 加载稳定可靠 通过电位器给定 精 度为1 如果采用数字给定 精度为O 1 3 操作简便 对A cs 8 0 0 系列四象限变频器 参数设置后 试验时无需在试验前判断电动机的运 转方向 只需直接加载即可 既简化了操作 又提高 4 结语 本试验装置现已通过验收并投入使用 目前已 在山东能源机械有限公司可靠运行 各项技术指标 均达到了设计要求 使用效果良好 其控制系统实现 精确