交流电力测功机(内燃机试验使用)(2)

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图3、CAC265特性曲线

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图4(1) CAC交流电力测功机安装尺寸

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图4(2) CAC交流电力测功机安装尺寸

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三、测功机安装

测功机应安装在牢固的混凝土基础上，基础的厚度根据测功机的功率确定。基础四周要有电机动力电缆槽和信号电缆槽，动力电缆槽必须与信号电缆槽隔开，以免引起干扰，正确的布线方式如图6所示。

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四、CAC电力测功机扭矩测量和控制器

4．1扭力传感器（选用T40为例）

交流电力测功机的扭矩、转速测量的传感器采用德国HBM公司出品型号为T10F（或T40）的扭力环。

T10F（或T40）扭力环是一种非接触式的扭矩传感器，由转子和定子组成，转子用法兰直接与电机的轴连接并随电机轴旋转，扭矩以脉冲频率信号经定子输出，其扭矩标定精度最高可达0.1%FS，超载能力200%，破坏载荷≥400%，本传感器结构新颖、小巧、动态响应高，可提供瞬态速度更快捷、扭矩测量更为准确的测量手段。

? T10F（或T40）扭力环主要技术参数：

转速测量范围：0-8000/12000r/min

转速测量精度：±1rpm

扭矩测量范围：0-3000 /5000 N.m

扭矩测量精度：±0.1%FS

扭矩超载能力：200%

破坏载荷：400%

信号输出形式：脉冲频率

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4．2 变频系统（选用ABB为例）

CAC交流电力测功器选用ABB公司ACS80014系列变频调速柜。四象限运行自换向SIMOVERTMASTERDRIVESAFE(ActiveFrontEnd)。作为整体交货的解决方案，变频柜内集成了AFE整流回馈单元和逆变器及相关的辅助器件。

使用时可将接线就绪的带脉冲整流器/再生回馈单元的变频调速器连接至频率为50/60Hz，电压为380V至690V的三相AC系统。

基本单元包括：

? 系统机柜主开关带熔断器主接触器预充电电路清洁电源滤波器控制电源电源侧变频器电机侧变频器位于柜门中的PMU定参数模块 Mdobus通讯模块

变频控制是电力测功机的核心部分，也是整个系统的重中之重，这里对本系统采用的ABB公司生产的ACS814变频控制进行重点说明。

该系统是以ABB公司的能量再生式传动变频器ACS800系列装置为核心，其供电单元采用IGBT整流方式（ISU），ISU 结合DTC控制技术，使传动系统在各种条件的电网下均有卓越的性能，ISU还可以有效的提高DC回路的电压，即使在电压较低的电网，逆变器也可以获得较高的功率输出。为了充分发挥变频器的优良特性，提高实验台的整体水平，选用ABB公司的电机，使整个系统的速度控制精度和力矩控制精度都有了可靠的保证。

ACS800是ABB公司于90年代推出的用最新一代变频技术构成的变频器产品。它采用目前世界变频技术领域中最先进的“直接转矩控制”（DTC)原理来控制变频器的输出频率和输出电压，使普通标准交流异步电机获得极其完美的速度控制湖南湘仪动力测试仪器有限公司地址：湖南长沙望城经开区马桥河中路99号 14电话：0731-88317218 传真：0731-88317217 Email: xydc@xydcweb.com http://

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特性和力矩控制特性。

ACS800能量再生式传动的主要组成部分：整流供电单元、逆变器单元、传动控制单元。此外还有电网进线单元、辅助控制单元和动态制动单元。

? 整流供电单元(ISU)：

整流供电单元将三相交流电整流成为直流电，作为逆变器单元的电源。 IGBT供电单元ISU(ACS800)的核心是IGBT整流器。如同使用DTC控制技术的传动装置，ISU精确的控制了系统的能量传输。ISU 结合DTC控制技术，使传动系统在各种条件的电网下均有卓越的性能。

ISU 创造电网的绿色环保新概念

-功率因数接近于1，节约了增加无功补偿装置的费用

-谐波电流低，节约了增加滤波装置的费用

可靠性

-采用自关断功率器件，避免了快熔在电网缺口时意外损坏。

-高速的DTC控制，对电网缺口进行快速诊断。

提高了传动输出功率

-ISU可以有效的提高DC回路的电压，即使在电压较低的电网，逆变

器也可以获得较高的功率输出。

ISU 高速，平滑的换向控制，使得传动性能更加优秀。

主电路由主回路开关,滤波器和整流器组成。整流模块的硬件与传动单元

兼容。

当ISU运行在逆变状态时IGBT控制直流母线电压的恒定和接近正弦的线

电流。

这样就保证了系统的功率因数接近1。如同DTC控制，ISU的高速控制技

术保证了系统的优秀的性能。

? 逆变器单元(Drive Section)

逆变器单元也称传动单元。单元内部有由IGBT元件组成的三相桥式无源逆变电路。通过PWM方式，将直流电压变换成频率可调的对称三相电压，供给交流异步电机作调速驱动用。每一个逆变器都有一个电子控制板，它包含全部逆变器运行的应用软件。此外还有标准I/O控制接口，供用户接入模拟或开关湖南湘仪动力测试仪器有限公司地址：湖南长沙望城经开区马桥河中路99号 15电话：0731-88317218 传真：0731-88317217 Email: xydc@xydcweb.com http://

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信号，以控制变频器的输出状态。

每一个逆变器内部都有按输出容量配置好的储能电容器，除了提供足够的电能完成逆变输出外，还可以消除直流母线电压的波动，起到滤波的作用。逆变单元通过熔断器和直流母线连接。

ACS800能量再生式传动系列的逆变器单元采用的是ABB公司最新研发的“直接转矩控制”原理进行变频控制的。其优越的速度控制特性和无与论比的力矩控制特性。

? ACS800能量再生式传动的控制性能（DTC)

? 将DTC技术和模糊控制理论合二为一，构成高性能、低成本的变频器调

速产品，并且性能大大优于矢量控制变频器。

? 在DTC中，定子磁通和转矩被作为主要的控制变量。高速数字信号处理

器与先进的电机软件模型相结合使电机的状态每秒钟被更新40,000次。由于电机状态以及实际值和给定值的比较值被不断地更新，逆变器的每一次开关状态都是单独确定的。这意味者传动可以产生最佳的开关组合并对负载扰动和瞬时掉电等动态变化做出快速响应。在DTC中不需要对电压、频率分别控制的PWM调制器。因此没有固定的斩波频率，在实际运行中，不会产生其它变频器驱动电机时所发出的那种高频噪声，同时也降低了变频器本身的功耗。

? 标准内置交流电抗器，明显降低了进线电源的高次谐波含量，大大降低

了变频器的电磁辐射，同时滤波电容器免受电压、电流的冲击。

? 丰富、灵活的输入输出口定义功能，可在大多数应用场合，实现用户要

求而不需要任何附加电路。

? 可拆卸的控制盘有四种不同的键盘模式：实际信号和故障纪录显示模式、

参数模式、功能模式和传动选择模式。在实际信号显示模式中可以同时监视三个实际信号，诸如频率、转速、电流、流量等信号。

? 电源断电时的运行—ACS800将利用正在旋转着的电机的动能继续运行，

只要电机旋转并产生能量，ACS800将继续运行。

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? 零速满转矩—由ACS800带动的电机能够获得在零速时电机的额定转矩，

并且不需要光码盘或测速电机的反馈。而矢量控制变频器只能在接近零速时实现满力矩输出。