[发明专利]可逆直流传动试验台的新型节能控制系统

说明书

技术领域

本发明属于机械电子产品，具体涉及各类机械产品性能及特性试验的试验台。

背景技术

关于直流传动试验台的节能问题，当前比较好的解决方案主要有两种：

方案一主要用有源逆变原理，将试验台负载发电机产生的电能回馈到电网来实现节能，有一定的节能效果。但是该方案会造成电网功率因数低，电网污染严重，回馈效率低，而且当负载发电机转速降低到一定程度时，依靠有源逆变就无法加载负载，即回馈电能到电网了。方案二主要是设计试验台中发电机的额定电压高于电动机电压的方法，直接将发电机产生的电能回馈给电动机，从而减少电动机从电网吸收的能量，达到节能的目的，节能效果很好，节能效率高。但是，该方案要求负载发电机根据试验要求进行设计制造或降低电动机的运行电压。所以该方案不便实现或造成浪费，而且该方案仅应用于不可逆的直流传动的试验台。

发明内容

本发明的目的在于提供一种节能效果好，电能回馈效率高，对交流电网的污染小，线路损耗低，结构简单，运行稳定，控制方便的可逆直流传动试验台的新型节能控制系统。

针对方案一中的问题，根据有源逆变器的开关作用，提出用直流升压节能方案。将负载发电机产生的电功率大部分直接回馈给动力电动机，减少了电能向交流电网的回馈，降低试验台对电网的污染，提高了节能效果和回馈效率，而且从根本上解决了试验台转速从零到额定转速之间变化的全工况都能直接回馈电能给电动机的问题。

本发明包括三相桥式全控整流电路V及其触发器、电抗器L、二极管VD和电动机励磁控制电路，它具有以三相全控整流电路V、电抗器L及二极管VD为核心的直流升压和有源逆变两个回馈电能的回路；用二极管VD和导线将电动机和负载发电机电枢连接成一个单方向回馈电能回路；二极管VD阳极与给电枢M2供电的三相桥式全控整流电路V2共阳极端连接，二极管VD阴极与给电枢M1供电的三相桥式全控整流电路V1共阴极端连接，给电枢M1供电的三相桥式全控整流电路(V1)共阳极端与给电枢M2供电的三相桥式全控整流电路V2共阴极端用导线连接，使电抗器L1、电枢M1、电枢M2、电抗器L2和二极管VD构成一个单方向直流升压回路。

通过调节有源逆变器逆变角β和负载发电机励磁电压大小，实现负载发电机向电网回馈电功率和直接向电动机回馈电功率。

电抗器L1和电抗器L2电感的大小，按电动机电枢电流连续原则进行设计。

本发明的主要功能与节能机理如下：

1、三相桥式全控整流电路V1的作用：当电枢M1为电动机时，三相桥式全控整流电路V1作为可控整流电源装置给电枢M1提供能量；当电枢M1为负载电机时，三相桥式全控整流电路V1作为有源逆变装置，将电能向电网回馈。

三相桥式全控整流电路V2与三相桥式全控整流电路V1的功能相同。

2、电枢M1和电枢M2都是直流电动机，分别是试验台的动力机和负载机。电枢M1和电枢M2的额定电压相同，额定转速和额定容量不一定相同，这可根据产品试验要求决定。

3、电枢M2、电抗器L2、二极管VD、电抗器L1和电枢M1电枢组成一条主回路，即负载电机产生的电能直接回馈给电动机电能的回路。

4、电枢M2(或电枢M1)、电抗器L2(或电抗器L1)和三相桥式全控整流电路V2(或三相桥式全控整流电路V1)组成一条控制能量回馈的回路，即控制负载发电机产生的电能按一定比例直接回馈给电动机和回馈给电网的回路。

5、电流环起限流保护作用，速度环起稳速作用。

本发明的积极效果在于：

1.用直流升压原理和有源逆变原理共同组成的可逆直流传动试验台的新型节能控制系统，与仅用有源逆变原理的节能系统相比，节能效果更好，节能一般都在60％以上。

2.本发明是直接将负载发电机产生的电能大部分回馈给电动机，减少了电网向电动机输送电功率(一般减少40％以上)，不仅直接节能，而且减少了电网线路的损耗和对电网的污染。

3.本发明减少了由有源逆变向电网回馈电功率(一般减少30％左右)，也就减少了电网线路损耗和对电网的污染。

4.本发明在任何速度下运行，都有直接回馈电能给电动机的功能和效果(一般有40％)。而有源逆变节能系统，当试验转速低到一定值时，就无法将负载发电机产生的电能回馈到电网，也就没有节约电功能了。

附图说明

图1为可逆直流传动试验台的新型节能控制系统的电路示意图

图2为可逆直流传动试验台的新型节能控制系统的典型实施例电路示意图

图3为电枢M1励磁系统控制电路示意图