永磁直流電機試驗臺測試系統解決方案
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- 發布時間：2014/6/23 17:21:44
- 作者：hb_yinhe
永磁直流電機試驗臺可滿足永磁直流電機的型式試驗及出廠試驗的需要，通過試驗可以完成永磁直流電機空載、負載等試驗，并通過試驗數據直接生成試驗報表，是一套完整的試驗系統。
永磁直流電機是指包含驅動控制器在內的機電一體化產品，驅動控制器為直流輸入，三相交流輸出。就電機本體而言，實際上是三相永磁同步電機。
永磁直流電機試驗臺包括用于驅動被試電機的驅動控制器、被試永磁同步電機、陪試電機、陪試電機驅動器及測試系統和上位機等構成。被試電機控制器和陪試電機控制器共直流母線，當被試電機作電動機運行時，陪試電機作發電機運行。被試電機通過驅動控制器從直流目前獲取電能，陪試電機發出電能經過驅動控制器將電能回饋至直流母線又供給被試驅動控制器和被試電機。因此，直流母線實際上只需要供給兩臺驅動控制器及電機的損耗即可，可大幅節約試驗用電。
一、永磁直流電機試驗臺引用標準及試驗項目
1、永磁直流電機試驗臺引用標準
GB/T 25389.2—2010 風力發電機組 低速永磁同步發電機試驗方法
GB/T 1032-2005 三相異步電動機試驗方法
GB/T 1029-2005 三相同步電機試驗方法
GB10068.1～2-88 旋轉電機振動測定方法及限值
GB10069.1～3-88 旋轉電機噪聲測定方法及限值
JB/T 7118－2004 變頻調速專用三相異步電動機技術條件
JB/T 3705－1999
永磁低速同步電動機
通用技術條件
2、永磁直流電機試驗臺試驗項目
按照GB/T 25389.2—2010《風力發電機組 低速永磁同步發電機試驗方法》規定，完成以下試驗項目：
絕緣電阻測量；
直流電阻測量；
噪聲和振動測定；
空載特性試驗；
負載特性試驗；
溫升試驗；
波形正弦畸變率測定；
空載軸承試驗；
短時升高電壓試驗；
三相穩態短路試驗；
超速試驗；
工頻耐壓試驗（儀器甲方自備）；
二、永磁直流電機試驗臺測試系統測試需求分析
1、測試系統整體要求
永磁直流電機直流輸入側、逆變器輸出側的電量測量（包括電壓，電流，功率、功率因數等）；電機軸輸出功率的測量（由扭矩轉速傳感器獲取T、N，計算Pm）。
為準確計算永磁直流電機各組件的能量轉換效率和整體效率，要求逆變器直流輸入、逆變器三相交流輸出、電機軸輸出三個測點同步測量。
現場測試電磁環境較復雜，要求測試系統具備優良的EMC性能。
研究性測試，要求測試系統具備具備較高的數據采樣率和高通訊速率，具有開放的接口，支持上位機對測試系統獲取的高速瞬態數據進行各種分析處理。
研究性測試，要求測試系統至少具備0.2級以上的系統整體測量精度，且可溯源。
2、被測電量特征值歸納
逆變器直流輸入（Udc、Idc）：
輸入直流電壓Udc≤650V（額定工況下550V≤Udc≤650V）
輸入直流電流Idc≤300A（額定工況下200A≤Idc≤300A）
基波頻率：0Hz，含諧波
功率因數：接近1
逆變器三相交流輸出（Ua，Ub，Uc、Ia，Ib，Ic）：
輸出交流電壓Ua，Ub，Uc ≤ 650V；
輸出交流電流Ia，Ib，Ic ≤300A；
基波頻率：F≤100Hz，含諧波
功率因數：0—1變化
電機軸輸出功率（T、N、Pm）
Pm≤150kW
三、永磁直流電機試驗臺測試系統構成原理圖
SP1測點采用SP691301C變頻功率傳感器，測試驅動控制器的輸入電參數，SP2～4采用SP691301C變頻功率傳感器，用于測量驅動控制器的輸出及電機的輸入電參數。四臺變頻功率傳感器輸出數字信號經光纖傳輸至WP4000變頻功率分析儀對應功率單元通訊接口。DM4022雙通道頻率測試子站和扭矩傳感器用于測量被試電機的輸出扭矩及轉速。DM4022雙通道頻率測試子站接收扭矩傳感器輸出脈沖頻率信號，將其變換為數字信號經過RS485接口輸出，為了提高通訊傳輸的電磁兼容性，采用OPC485光纖轉換器將RS485電纜傳輸變換為光纖傳輸輸送至WP4000變頻功率分析儀的擴展測試通訊接口。驅動控制器的輸入電參數、電機的輸入電參數及電機的輸出扭矩、轉速等參數在WP4000變頻功率分析儀的控制下實現精確同步測量，有助于提高試驗結果的準確度。
試驗上位機通過以太網接口獲取WP4000變頻功率分析儀的測量結果，通過相關通訊接口與被試驅動控制器及陪試驅動控制器。可實現試驗過程的自動化，可依據試驗需要自動出具試驗報告，依據試驗判據給出合格判定。
永磁直流電機構成原理圖
四、永磁直流電機試驗臺測試系統測試設備選型
| 測量信號 |
設備編號 |
型號 |
數量 |
| 直流輸入側 |
SP1 |
SP691301C |
1臺 |
| 交流輸出側 |
SP2、SP3、SP4 |
SP691301C |
1臺 |
| 電機軸功率輸出 |
DM1、OPC1 |
SP691301C |
DM4022 1個、OPC485 1個 |
DM4022技術參數：
名稱：雙通道頻率測試子站
信號類型：交流信號或直流脈動信號
頻率范圍：0.1Hz~50kHz
幅值范圍：2Vpp~30Vpp
精度：0.02%rd
*對扭矩傳感器輸出的T、N兩路脈沖頻率信號進行采集、測量
OPC485技術參數：
名稱：RS485/光纖轉換模塊
工作模式：RS-485點對點傳輸
電接口：RS-485信號
五、永磁直流電機試驗臺測試系統特點簡述
永磁直流電機試驗臺測試系統采用的是WP4000變頻功率分析儀，其特點參考WP4000變頻功率分析儀的特點
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