項目簡介：本項目現(xiàn)處于產(chǎn)業(yè)化階段,。我們研究并設(shè)計了一種新的能量互饋試驗平臺，試驗平臺通過能流循環(huán),，可大大提高能量利用率,，無需損失滿功率的能量即可完成大功率的試驗,，如對機(jī)車逆變器系統(tǒng)的滿功率試驗或者牽引電機(jī)的電機(jī)特性試驗,，具有結(jié)構(gòu)簡單,，控制靈活，調(diào)試方便,，系統(tǒng)易穩(wěn)定,，能量利用率高，互為被試件,，能更有效地對不同控制策略的特性進(jìn)行比較等優(yōu)點,。 目前，國內(nèi)外常見的交流傳動系統(tǒng)試驗平臺主要有以下兩種： 1）能量消耗型 “能量消耗型”交流傳動試驗臺由變壓器向四象限變流器提供單相交流電,，四象限變流器輸出直流電給逆變器供電,，逆變器輸出三相交流電供給交流牽引電機(jī)。牽引電機(jī)輸出軸上對接一個直流發(fā)電機(jī),，其輸出端接電阻性負(fù)載。這種試驗臺設(shè)備比較簡單,，調(diào)節(jié)控制對象比較少,，可方便調(diào)節(jié)直流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)起來也不是很復(fù)雜,。但是由直流發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能完全被電阻消耗掉,，若長期進(jìn)行大功率試驗，電能浪費驚人,。另外,，如果用于測試電機(jī)運行特性，該系統(tǒng)不能模擬機(jī)車啟動和高速運行試驗,。 2）能量反饋型 該種試驗臺的結(jié)構(gòu)如圖1所示,。異步牽引電機(jī)輸出軸上對接一個“直流發(fā)電機(jī)－直流電動機(jī)－交流同步發(fā)電機(jī)”構(gòu)成的能量反饋系統(tǒng)，電能通過變壓器返回電網(wǎng),。這種方式將部分能量反饋回電網(wǎng),，大大節(jié)約了電能，但使用設(shè)備多,，在建設(shè)試驗平臺時一次性投資大,。另外由于控制對象多，控制方法復(fù)雜,，難度大,，容易出現(xiàn)超調(diào)，造成系統(tǒng)振蕩,。由于試驗電機(jī)驅(qū)動的是直流發(fā)電機(jī),，轉(zhuǎn)速受到換向器限制,，在試驗對象為牽引電機(jī)時難以試驗其高轉(zhuǎn)速區(qū)段。
圖1 “能量反饋型”交流傳動試驗臺
本項目確定的交流傳動互饋試驗系統(tǒng)（以下簡稱“互饋試驗臺”）的方案,，如圖2和圖3所示,。圖2中該試驗臺由兩套“變流機(jī)組－電機(jī)”聯(lián)軸背靠背組成，當(dāng)變流機(jī)組I－異步牽引電機(jī)Ⅰ工作于電動狀態(tài),，變流機(jī)組Ⅱ－異步牽引電機(jī)Ⅱ工作于發(fā)電狀態(tài)時,，能量流向如圖中實線所示；當(dāng)變流機(jī)組I－異步牽引電機(jī)Ⅰ工作于發(fā)電狀態(tài),，變流機(jī)組Ⅱ－異步牽引電機(jī)Ⅱ工作于電動狀態(tài)時,，能量流向如圖中虛線所示。圖3所示試驗臺主要用于進(jìn)行逆變器的滿功率試驗,，但是原理和圖2完全相同,。實際上，圖2中的電機(jī)也可以作為逆變器的負(fù)載,，即將逆變器作為測試對象,，實現(xiàn)圖3的功能。由于能量通過直流側(cè)在變流器Ⅰ-負(fù)載-變流器Ⅱ之間循環(huán)流動,，即實現(xiàn)能量的互饋,，從電網(wǎng)吸收的功率只是變流器以及負(fù)載所損耗的能量。在試驗過程中,，試驗平臺的損耗大約只占運行功率的20%～30%,。因此，四象限整流器的容量可以大大降低,，實現(xiàn)用小功率的電源完成大功率變流器或者電機(jī)滿載試驗,。
圖2 能量互饋型試驗系統(tǒng)（測試電機(jī)）
圖3 能量互饋型試驗系統(tǒng)（測試逆變器）
交流傳動互饋試驗系統(tǒng)具有如下特點： 1）由于采用了能量互饋的方式，能量在兩個變流機(jī)組內(nèi)部流動,，因此整個系統(tǒng)的能量消耗僅僅是變流器及其負(fù)載的損耗,，能量利用率得到大大提高。 2）由于1)中所述原因,，且能量交換在直流側(cè)進(jìn)行,，因此采用這種方式可以利用小功率等級的供電電源來試驗大功率等級的傳動機(jī)組，而不需要對電源進(jìn)行擴(kuò)容改造,。 3）由于系統(tǒng)中沒有直流電機(jī),，因此系統(tǒng)試驗的高速度只與被試交流電機(jī)的參數(shù)有關(guān)，而不受直流電機(jī)換向器的影響,，可以滿足機(jī)車牽引電機(jī)高轉(zhuǎn)速的要求,。 4）兩套完全相同的變流器－負(fù)載組功能和角色可以互換可以互為被試件，一次安裝可以完成兩套裝置的測試，提高了測試試驗的工作效率,。 5）采用高性能控制方式對兩套變流機(jī)組進(jìn)行聯(lián)合調(diào)節(jié),，能模擬實際負(fù)載的各種動靜態(tài)特征和機(jī)車的調(diào)節(jié)特性以及變流器的功率試驗，并對各種控制方法進(jìn)行對比試驗,。 應(yīng)用范圍： 牽引變流器,，牽引電機(jī)和牽引控制系統(tǒng)時軌道交通交流傳動的三大核心技術(shù)，大功率交流傳動試驗系統(tǒng)可以對以上三大核心技術(shù)開展很好的研究,，因而具有非常重要的現(xiàn)實意義,。 該系統(tǒng)可以滿足生產(chǎn)部門和研究開發(fā)部門對變流器、電機(jī)等部件的各種試驗和控制方案的研究,。該系統(tǒng)可以完成如下試驗： 1）按照機(jī)車牽引特性進(jìn)行不同級位的牽引運行試驗,； 2）按照機(jī)車制動特性要求進(jìn)行再生制動試驗； 3）按照機(jī)車恒轉(zhuǎn)矩啟動的要求進(jìn)行機(jī)車啟動加速試驗,； 4）逆變器容量足夠大時,，能完成牽引電機(jī)的各種特性試驗和有關(guān)參數(shù)測定； 5）電機(jī)容量許可時,，能完成逆變器裝置的考核運行試驗,。 |
