专利名称：一种新型电封闭交流变频异步测功机系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种测量变速器(如齿轮变速器、液力变矩器、车辆变速器和分动器等)转矩、转速、功率、效率及特性等的电封闭交流变频异步电机式电力测功机系统。
目前，变速器传统的测量系统主要有以下两种类型，一是功率流开放式测功机系统，二是功率流封闭式测功机系统。功率流开放式测功机系统，它的试验设备由三部分组成，厚动机、受试齿轮装置及耗能负载装置。其功率只是由原动机流向耗能负载装置，功率流是开放型的，试验能量变成热能全部被消耗掉。采用的耗能负载装置有机械制动器、磁粉制动器、电涡流测功器、水力测功器及电力测功器等。这类试验系统的主要优点是结构较简单，配置灵活，设备投资相对较低。但它最大的缺点是造成很大的能源浪费。为了收回试验能量，节约能源，人们普遍用功率流封闭式测功机系统，即功率由原动机流向加载装置，除系统必需的功率损耗外，其余功率由加载装置返回给原动机，构成功率流的封闭系统。又包括两种类型，分别是机械功率流封闭式及电功率流封闭式。两者相比，电封闭系统结构较为简单，加载方便，测量准确度较高。电封闭系统主要有以下两种，一是直流电机式电封闭系统，它由两台它励直流测功电机组成的直流电封闭测功系统。两台电机的转动部分互相连接，电枢绕组并联投入公共的直流电网。调节两台电机的励磁电流，使一台作电动机运行，另一台作发电机加载。发电机发出的电能经电枢绕组回馈给直流电网。这种系统的优点是节约能源，结构简单，调速和加载方便，但由于直流电机有整流子，结构复杂，极限容量及极限转速受到很大的限制，难以满足高速度、大容量测量的要求。测量的高精度要求也难以达到。
以上技术来源于1988年12月机械工业出版社出版朱孝录等编著的“齿轮的试验技术与设备”一书。二是交流异步电机式电封闭系统，虽然直流电机调速性能好，但是构造复杂。与直流电机相比，交流鼠笼式异步电机结构简单，坚固可靠，维护容易，高速性能好。因此交流调速始终是人们长期以来追求的目标。由于电力电子技术的飞速发展，性能优越的交流变频器得到了广泛的应用，在许多领域已经取代直流调速。现有的电封闭交流变频异步测功机系统，包括有变频器、鼠笼式异步测功电机、联轴器，一台变频器与一台鼠笼式异步测功电机在电路上相连，另一台变频器与另一台鼠笼式异步测功电机在电路上相连，两台测功电机通过联轴器与被试机械的转动部分互相连接，两台变频器与三相电网相连接，由三相电网供电，调节变频器的频率，使一台由变频器供电的测功电机作电动机运行，通过被试机械拖动另一台由变频器供电的测功电机作发电机运行，将发电能量通过变频器回馈给三相电网，构成功率流的电封闭系统。瑞士AVL公司生产的测功机就是这种类型，可以直接用来组成这种电封闭系统。这种系统的优点是，试验能量得到回收，节省了能源；采用了结构简单，坚固可靠，维护容易，高速性能好的鼠笼式异步测功电机，测量设备的大容量、高速度、高精度要求较易达到；采用了成熟的、性能优越的变频调速技术，保护功能强，设备的可靠性好，自动化水平高。另外，这种电封闭的构成是将作发电加载运行的测功机发出的电功率通过变频器返回到三相交流电网，再由电网对测功电动机供电，它是通过三相电网构成的电功率封闭系统。这种系统目前也存在两个方面的问题，一是必须采用具有四象限运行的变频器或者是专门的逆变回网装置，而不能采用量大面广，价格相对便宜得多的普通型PWM变频器。更大的问题是电功率通过变频器逆变回网会给电网带来程度不同的谐波污染。而且设备容量越大，影响也越严重。为了抑制谐波对电网的干扰，必须采取一系列的抗干扰措施，增加了设备总投资，而且问题仍得不到彻底解决，因此，防止造成电网公害始终是这类系统所面临的问题。
本发明的目的在于提供供变速器试验用的电功率内部循环的一种电封闭交流变频异步测功机系统。
本发明包括有逆变器、鼠笼式异步测功电机、频率控制器、联轴器，一台逆变器与一台鼠笼式异步测功电机在电路上相连，另一台逆变器与另一台鼠笼式异步测功电机在电路上相连，两台逆变器之间连接有频率控制器，两台测功电机通过联轴器与被试机械的转动部分互相连接，其特征在于还包括一台整流单元，整流单元的输入端接三相交流电网，输出端构成直流汇流排，两台逆变器并联连接到直流汇流排上，当电封闭交流变频异步测功机系统工作时，两台逆变器的输出为两台测功电机提供交流变频电源，通过频率控制器增加一台测功电机的频率或减小另一台测功电机的频率时，可使其中一台作电动机运行，另一台超同步速作发电机加载运行，所发出的交流电通过逆变器返回给电动机，于是构成了异步发电机和异步电动机内部的电功率循环的电封闭系统，而不需要将发电能量回馈给交流电网，从交流电网经整流单元输入的电功率仅用以补充内部的功率损耗，从而解决了给电网带来谐波污染问题。
本发明的特征还在于由逆变器供电的鼠笼式异步测功电机有三台或多台，每台逆变器都并联接在直流汇流排上，测功电机通过联轴器与被试机械的转动部分互相连接。在汽车齿轮器、分动器试验中，有时就需要一台测功机作电动机拖动两台测功电机发电，以及反过来两台测功机作电动机拖动一台测功电机发电。
本发明与现有技术比较有以下特点①发电机发出的电能返回到电动机的输入端而不是被消耗掉，大大节省了能源。特别是在产品的耐久试验中节省的能源经济价值十分可观；②系统采用的是结构简单、坚固的鼠笼式异步电机。测试系统的高转速、高精度和高可靠性是直流测功系统所不能相比的；③发电机发出的电能，通过逆变器构成发电机与电动机内部电功率循环，而不需通过逆变回网装置返回交流电网。这便消除了对交流电网的谐波污染，省去了逆变回网装置昂贵的设备投资费用。降低了损耗，提高了系统效率。简化了控制环节，提高了设备运行的可靠性；
④系统可采用商品化普通型系列的整流单元、逆变器组成，极易实现大容量化，系列化，成本相对便宜得多。
本发明适用于齿轮器、液力变矩器、车辆变速器、分动器以及各类车辆传动装置等机械设备的功率、转矩、转速、效率及特性的测量和工作状态的模拟试验。配有计算机接口，可实现全自动控制及检测。
图1是本发明的结构原理框图。
图2是本发明有三台测功电机的连接示意图。
下面结合附图对本发明作详细说明。
本发明如图1所示，包括有逆变器2和3、鼠笼式异步测功电机4和5、频率控制器6、联轴器8和9，逆变器2与鼠笼式异步测功电机4相连，逆变器3与另一台鼠笼式异步测功电机5相连，两台逆变器2和3之间连接有频率控制器6，测功电机4和5通过联轴器8和9与被试机械转动部分7互相连接，其特征在于还包括一台整流单元1，整流单元1的输入端接三相交流电网，输出端构成直流汇流排，两台逆变器2和3并联接入直流汇流排。当电封用交流变频异步测功机系统工作时，三相电网经整流单元1，为逆变器2和3提供直流电源，逆变器2和3为测功电机4和5提供交流变频电源，通过频率控制器6，增加一台测功电机4的频率或减少另一台测功电机5的频率时，可使测功电机4作电动机运行，另一台测功电机5超同步速度作发电机加载运行，所发出的交流电通过逆变器3返回给逆变器2，再输送给电动机4，于是构成了异步发电机和电动机内部电功率循环的电封闭系统，而不需要将发电能量回馈给交流电网，从交流电网经整流单元输入的电功率仅用以补充内部的功率损耗，主要包括整流单元、逆变器的电阻损耗，测功电机的铜耗、铁耗、机械耗等，从而解决了给电网带来的谐波污染问题，同时还节省了能量回网装置的昂贵费用。
本发明的特征还在于鼠笼式异步测功电机有三台或多台，如附图2所示为三台，其中一台由逆变器供电的鼠笼式异步测功电机4和另外两台分别由各自的逆变器供电的鼠笼式异步测功电机5和10通过联轴器8、9和11与被试机械的转动部分互相连接，当电封闭交流变频异步测功机系统工作时，增加4的频率或减小5和10的频率可使4作电动机运行，5和10超同步速度作发电机加载运行，或者反过来，减小4的频率或增加5和10的频率可使5和10作电动机运行，4超同步速度作发电机加载运行，这样就构成了一台测功电动机和多台测功发电机或多台测功电动机和一台测功发电机内部电功率循环的电封闭系统。在汽车齿轮器、分动器试验中，有时就需要一台测功电动机拖动两台测功发电机发电，以及反过来，两台测功电动机拖动一台测功发电机发电。
实施例采用一台15KW整流单元，对两台7.5KW逆变器提供直流电源，逆变器的输出为两台7.5KW鼠笼式异步测功电机提供交流变频电源。两台测功电机通过被试齿轮器同轴连接。启动频率控制器使测功发电机的定子电流频率慢慢下降，发出的电功率通过逆变器返回到电动机，形成功率流的电封闭系统。
权利要求
1．一种电封闭交流变频异步测功系统，包括有逆变器2和3、鼠笼式异步测功电机4和5、频率控制器6、联轴器8和9，逆变器2与鼠笼式异步测功电机4相连，逆变器3与鼠笼式异步测功电机5相连，两台逆变器2和3之间连接有频率控制器6，测功电机4和5通过联轴器8和9与被试机械转动部分7互相连接，本发明的特征在于还包括一台整流单元1，整流单元1的输入端接三相交流电网，输出端构成直流汇流排，两台逆变器2和3并联接入直流汇流排。
2．根据权利要求1所述的一种电封闭交流测功机系统，其特征在于鼠笼式异步测功电机有三台或多台，其中一台由逆变器供电的鼠笼式异步测功电机4和另外两台分别由各自的逆变器供电的鼠笼式异步测功电机5和10，测功电机4、5、10通过联轴器8、9、11与被试机械的转动部分互相连接。
全文摘要
本发明涉及一种电封闭交流变频异步测功机系统,包括有逆变器2和3、鼠笼式异步测功电机4和5、频率控制器6、联轴器8和9,逆变器2与鼠笼式异步测功电机4相连,逆变器3与另一台鼠笼式异步测功电机5相连,两台逆变器2和3之间连接有频率控制器6,测功电机4和5通过联轴器8和9与被试机械转动部分7互相连接,其特征在于还包括一台整流单元1,整流单元1的输入端接三相交流电网,输出端构成直流汇流排,两台逆变器2和3并联接入直流汇流排。
文档编号G01L3/00GK1224153SQ98112319
公开日1999年7月28日 申请日期1998年1月20日 优先权日1998年1月20日
发明者张桂香, 曾利权, 赖烈恩, 周腊吾, 龚金科, 高文捷 申请人:湖南大学