[发明专利]带双向直流能馈环节的交流电机牵引试验平台

说明书

技术领域

本发明涉及一种交流电机牵引试验平台，特别是一种带双向直流能馈环节的交流电 机牵引试验平台。

背景技术

随着我国电力机车技术的发展，对电力机车牵引试验平台控制技术的要求越来越 高。目前已有的交流电机牵引试验平台，大多采用电阻箱或水阻等作为负载，但均属耗 能型试验平台。中国专利ZL200720016195.4介绍了一种新型的交直-交直交电气传动 试验装置，采用了交直传动的直流电动机和交直交传动的交流电动机直接硬件连接、互 馈的连接方式，取消了传统试验装置的直流发电机励磁装置和电阻箱，变压器的一路输 出送到直流传动装置，直流传动装置带动直流电动机，变压器的另一路输出送到交直交 传动装置，交直交传动装置带动交流电动机，交流电动机和直流电动机经连接装置相连 接，连接装置是一个联轴器，连接交流电动机和直流电动机。这种牵引试验平台采用了 互馈方式可以做到能量互馈，减少了整个系统的能量消耗。但是在实际应用中，需要针 对交流电机和直流电机分别制造两套原理完全不同的电机控制器，控制方式复杂，从而 影响了整个系统的工作稳定性和实用性，同时还大大增加了整个系统的制造成本。如何 解决现有技术存在的不足，已成为电力机车技术领域亟待解决的一大难题。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术所存在的不足，而提供一种带双向直流能馈环节的 交流牵引试验平台，能够很好地满足电气传动、轨道交通、科研教学等多领域的生产试 验要求。

根据本发明提出的带双向直流能馈环节的交流牵引试验平台，它包括整流器、被试 电机用逆变器、被试交流电机、电机联轴器、陪试交流电机、陪试电机用逆变器、直流 母线，并依次连接构成闭环，其特征在于陪试电机用逆变器与直流母线之间串接双向直 流变换器，双向直流变换器输入和输出侧的电压，分别与直流母线的电压和所连接陪试 电机用逆变器的输入电压相等。本发明的工作原理是：采用被试电机用逆变器和陪试电 机用逆变器与直流母线连接的方式，可以提供系统中能量的双向流动通路，在做被试电 机牵引试验时直流母线能够吸收陪试电机的馈能，而在做被试电机制动试验时则通过直 流母线对陪试电机供电。特别是在陪试电机用逆变器的直流侧与直流母线之间串接了双 向直流-直流(DC-DC)变换器，有利于在保证双向直流变换器两端的直流电压极性不 变、幅值稳定的前提下，实现电流双向流动，从而调节能量双向传输。双向直流变换器 置于电源U₁和U₂之间，根据实际应用的需要，可以通过双向直流变换器的变换控制， 使能量从U₁传输到U₂，称为正向工作模式(Forward mode)；或使能量从U₂传输到U₁， 称为反向工作模式(Backward mode)，由此可以实现双向直流变换器两端能量的双向流 动。在此基础上，通过控制双向直流变换器的输入输出侧电压，来满足系统中被试交流 电机和陪试交流电机的供电电压，从而降低了对电机功率和电压等级的限制。被试电机 用逆变器的交流侧和陪试电机用逆变器的交流侧分别连接被试交流电机和陪试交流电 机，两者各自的输出交流电压分别与所接电机的输入电压匹配，两者可采用相同的控制 策略，如V/F标量控制、矢量控制或者直接转矩控制等，需要注意的是，应针对被控电 机的电气参数，修改控制器中的相关控制参数。被试交流电机和陪试交流电机的功率和 电压等级可以不同，还可以互换各自在系统中的角色，即陪试交流电机或被试交流电机 职能互换，但要求处于电动运行状态电机的实际功率应不大于处于制动状态电机的最大 功率。陪试交流电机和被试交流电机之间采用电机联轴器来实现硬连接，保证了两者的 机械角速度相等。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：一是本发明实现以同一控制策略控制两台 电机的运行，使电机控制的难度大大降低，整个系统的工作可靠性大幅提高；二是本发 明对电机型号的限制降低，具有更广阔的应用空间；三是本发明的双向直流变换器的输 入和输出侧电压能够得到准确而稳定的控制，为逆变器提供了良好而可靠的供电；四是 本发明的双向直流变换器本身具备突出的支持能量双向流动的特性，使整个系统保持了 能量互馈特性，具有低能耗的优点，实现了与节能要求的完美结合。本发明广泛适用于 电气传动、轨道交通、科研教学等多领域的生产试验场合。

附图说明