[發(fā)明專利]帶雙向直流能饋環(huán)節(jié)的交流電機牽引試驗平臺

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810243205.7
• 申請日: 2008-12-31
• 公開（公告）號: CN101713816A
• 公開（公告）日: 2010-05-26
• 發(fā)明（設計）人: 胡文斌;劉少培
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01R31/34
• 分類號: G01R31/34;H02P27/06;H02M3/155
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 吳樹山

技術領域

本發(fā)明涉及一種交流電機牽引試驗平臺，特別是一種帶雙向直流能饋環(huán)節(jié)的交流電 機牽引試驗平臺。

背景技術

隨著我國電力機車技術的發(fā)展，對電力機車牽引試驗平臺控制技術的要求越來越 高。目前已有的交流電機牽引試驗平臺，大多采用電阻箱或水阻等作為負載，但均屬耗 能型試驗平臺。中國專利ZL200720016195.4介紹了一種新型的交直-交直交電氣傳動 試驗裝置，采用了交直傳動的直流電動機和交直交傳動的交流電動機直接硬件連接、互 饋的連接方式，取消了傳統(tǒng)試驗裝置的直流發(fā)電機勵磁裝置和電阻箱，變壓器的一路輸 出送到直流傳動裝置，直流傳動裝置帶動直流電動機，變壓器的另一路輸出送到交直交 傳動裝置，交直交傳動裝置帶動交流電動機，交流電動機和直流電動機經連接裝置相連 接，連接裝置是一個聯(lián)軸器，連接交流電動機和直流電動機。這種牽引試驗平臺采用了 互饋方式可以做到能量互饋，減少了整個系統(tǒng)的能量消耗。但是在實際應用中，需要針 對交流電機和直流電機分別制造兩套原理完全不同的電機控制器，控制方式復雜，從而 影響了整個系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性和實用性，同時還大大增加了整個系統(tǒng)的制造成本。如何 解決現(xiàn)有技術存在的不足，已成為電力機車技術領域亟待解決的一大難題。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有技術所存在的不足，而提供一種帶雙向直流能饋環(huán)節(jié)的 交流牽引試驗平臺，能夠很好地滿足電氣傳動、軌道交通、科研教學等多領域的生產試 驗要求。

根據(jù)本發(fā)明提出的帶雙向直流能饋環(huán)節(jié)的交流牽引試驗平臺，它包括整流器、被試 電機用逆變器、被試交流電機、電機聯(lián)軸器、陪試交流電機、陪試電機用逆變器、直流 母線，并依次連接構成閉環(huán)，其特征在于陪試電機用逆變器與直流母線之間串接雙向直 流變換器，雙向直流變換器輸入和輸出側的電壓，分別與直流母線的電壓和所連接陪試 電機用逆變器的輸入電壓相等。本發(fā)明的工作原理是：采用被試電機用逆變器和陪試電 機用逆變器與直流母線連接的方式，可以提供系統(tǒng)中能量的雙向流動通路，在做被試電 機牽引試驗時直流母線能夠吸收陪試電機的饋能，而在做被試電機制動試驗時則通過直 流母線對陪試電機供電。特別是在陪試電機用逆變器的直流側與直流母線之間串接了雙 向直流-直流(DC-DC)變換器，有利于在保證雙向直流變換器兩端的直流電壓極性不 變、幅值穩(wěn)定的前提下，實現(xiàn)電流雙向流動，從而調節(jié)能量雙向傳輸。雙向直流變換器 置于電源U₁和U₂之間，根據(jù)實際應用的需要，可以通過雙向直流變換器的變換控制， 使能量從U₁傳輸?shù)経₂，稱為正向工作模式(Forward?mode)；或使能量從U₂傳輸?shù)経₁， 稱為反向工作模式(Backward?mode)，由此可以實現(xiàn)雙向直流變換器兩端能量的雙向流 動。在此基礎上，通過控制雙向直流變換器的輸入輸出側電壓，來滿足系統(tǒng)中被試交流 電機和陪試交流電機的供電電壓，從而降低了對電機功率和電壓等級的限制。被試電機 用逆變器的交流側和陪試電機用逆變器的交流側分別連接被試交流電機和陪試交流電 機，兩者各自的輸出交流電壓分別與所接電機的輸入電壓匹配，兩者可采用相同的控制 策略，如V/F標量控制、矢量控制或者直接轉矩控制等，需要注意的是，應針對被控電 機的電氣參數(shù)，修改控制器中的相關控制參數(shù)。被試交流電機和陪試交流電機的功率和 電壓等級可以不同，還可以互換各自在系統(tǒng)中的角色，即陪試交流電機或被試交流電機 職能互換，但要求處于電動運行狀態(tài)電機的實際功率應不大于處于制動狀態(tài)電機的最大 功率。陪試交流電機和被試交流電機之間采用電機聯(lián)軸器來實現(xiàn)硬連接，保證了兩者的 機械角速度相等。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，其顯著優(yōu)點是：一是本發(fā)明實現(xiàn)以同一控制策略控制兩臺 電機的運行，使電機控制的難度大大降低，整個系統(tǒng)的工作可靠性大幅提高；二是本發(fā) 明對電機型號的限制降低，具有更廣闊的應用空間；三是本發(fā)明的雙向直流變換器的輸 入和輸出側電壓能夠得到準確而穩(wěn)定的控制，為逆變器提供了良好而可靠的供電；四是 本發(fā)明的雙向直流變換器本身具備突出的支持能量雙向流動的特性，使整個系統(tǒng)保持了 能量互饋特性，具有低能耗的優(yōu)點，實現(xiàn)了與節(jié)能要求的完美結合。本發(fā)明廣泛適用于 電氣傳動、軌道交通、科研教學等多領域的生產試驗場合。

附圖說明