高效节能数字化电机测控系统的研究

作者:李谟发;张碧;杨跃龙;周惠芳; 刊名:微特电机 上传者:杨伟礼

【摘要】针对电机的出厂与型式试验方法与内容,研究一种双逆变器共直流母线的能量回馈型变频电源试验方案。测试系统由工控机、数据采集卡及传感器等硬件与上位机图形用户操控界面、数据采集及分析的应用软件有效地结合而成,实现电机的输入与输出参数等数据的自动测试,提高了电机测试效率和准确度。该试验系统已成功应用于某平台,应用结果表明,测试系统操作方便,安全可靠,实现了电机试验系统的高效节能及数字化。

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0引言电机在我国装备制造业中具有举足轻重的地位。电机出厂及型式试验是其出厂质量的重要保证,同时试验数据也是企业生产管理的依据。目前我国大部分电机制造厂的电机试验站主要由多套不同规格的“两机组”、“三机组”及机组控制设备、试验控制设备、操作试验台和普通测试仪器仪表组成,以满足不同品种、不同规格电机的试验需要。试验站有不少缺陷:试验设备繁多,占地面积大;机组噪声大,试验环境差;试验容量受机组功率的限制,不易扩容等缺陷[1-2]。本文以变频器替代机组电源,利用计算机远程控制、现代电力电子、现代控制理论、超高数据采集、自动化集成等现代化技术手段,开发了高效节能数字化电机测控系统。该测试系统采用以工控机、数 据采集卡及传感器等硬件与上位机图形用户操控界面的应用软件为核心,将试验控制、系统数据采集、电机性能曲线的自动拟合生成、试验报表打印以及查询集成在一起,提高了试验数据的准确性、工作效率和自动化程度,实现了电机试验系统的高效节能及数字化[3-4]。1系统整体研究在电机试验系统中,为了灵活调节陪试机的输出转矩和转速,全面考核被试机的性能,要求试验用的变频系统、频率与电压都能独立可调,从原理上,我们采用正弦脉宽调制(SPWM)中独立调节调制波的幅值和频率的方案来实现,如图1所示。该试验方法通过产品变频器U1带动陪试机G1作电动机运行,然后拖动被试机G2发电,通过变频器U2回馈到变频器U1的直流侧,节能效果显著。试验中,被试电机只是运行在发电状态,对其性能及参数测试的准确性与合理性与在电动运行状态时是一致的。并且,在试验中,两台电机功率相同的的情况 下。被试机与陪试机还可以互用,这体现了该试验方法的先进性。图3数字电源智能滤波方案图1共直流母线的变频电源试验方案2. 3分布式数据采集研究方法变频试验电源为数字电源组,数字电源组总功为避免试验现场高电压、强磁场的干扰,本文率以被试电机最大功率或最大电流为设计依据。每的数据采集系统采用计算机数据分布式采集系台数字电源包含在线检测电路、并联解并控制电路统,系统包括通用电量测试组件、非电量测试组及并联解并执行机构[5]。件、内部高速并行总线、FIFO存储器、主处理器、智2系统关键技术研究能宽带电量传感器接口、智能宽带电量传感器、RS485/CAN/RS232扩展接口、2. 4G无线通讯接口、2. 1电能回馈控制研究方法Profitbus线技术、交换机光纤通讯及上位机等,如图在电机试验中,能量回馈必须安全平稳,试验过4所示。程中根据实际直流母线的电压值来确定回馈侧电力电子器件的触发脉冲。直流母线电压在能量回馈过程中是一个动态调整的过程[6],关系复杂,简单的误差反馈控制不能胜任,宜采用自适应控制、模糊神经网络等智能控制系统来动态调节回馈侧主控器件的触发脉冲,以达到能量安全平稳回馈的目的。本文电能控制采用基于单神经元的自适应PID控制方法,如图2所示。其具有自学习和自适应能图4分布式数据采集方案力,能够在线整定、自动优化PID参数,对电能回馈为了实现控制要求,方便主控室和现场的操作,控制的鲁棒性更强好。并能与总控室的管理层上位机实现联网通信,将试验电源与被试机组、测控系统综合起来,设计成一个分布式网络群控系统。运行管理层计算机通过网络与管理层上位机实现通信,接收管理命令,传送测控系统的各项运行参数;运行管理层上位机通过现场总线与控制层下位机通信,对测控系统进行监视管理,下达控制参数等[7-8]图2单神经元自适PID控制方案。由此构成的多级分布式2. 2数字电源智能滤波研究方法网络群控系统满足了电机的试验与电源控制要求,不

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