变频器在电机试验系统中的应用

　　1 引言

　　新设计的交流电机在正式投产前要对样机进行型式试验;电机出厂前要进行出厂试验，而且还要抽样进行型式试验。传统的电机试验方式操作十分复杂，需要人为的加载、调压和记录试验数据等，而且试验效果不是十分理想，工作效率低。随着变频技术的发展，变频器为用户提供的功能越来越多样化，而且接口更加友好，为全自动电机试验系统的设计提供了良好的技术条件。

　　2 试验系统原理结构

　　电机试验自控系统配置如图1所示，系统上位机人机界面系统采用西门子公司的wincc组态软件，主控制站选用西门子基于pc的 soft plc软件winac，下挂s7-200 plc和两台西门子的masterdrives系列的变频器作为从站。plc、变频器和上位机之间统一采用profibus-dp通讯网络联接。其中winac为控制系统的控制中心，负责完成通讯控制及与wincc、plc、变频器的数据交换。s7-200 plc用于采集电机温度、转矩、转速、和完成电气控制。两台变频器一台作为被试电机的驱动电源，另一台为陪试电机的驱动电源，陪试电机的主要作用是给被试电机加负载，根据被试电机需要的负载情况不断的改变负载转矩。

　　试验系统中被试电机和陪试电机同轴硬联接，考虑到两台电机在试验过程中总有一台处于电动状态，另一台处于发电状态，两变频器选用直流母线方式工作的逆变器，由发电机组供电。这样可以只用一台发电机组给两台逆变器供电。而且由于处于发电状态的电机回馈的电能可供处于电动状态的电机使用，发电机组的容量和一台电机相匹配甚至更小均可满足要求，直流母线上也不需要配置制动单元和制动电阻。试验系统要求发电机组可提供0~1000v可调的直流电压。

　　本试验系统用于测试湘潭电机厂与日本东洋电机株式会社合作生产的180kw/550v的电力机车交流牵引电机，主要进行电机温升试验、特性曲线试验、空载试验、堵转试验、超速试验、起动试验等。

　　根据试验要求，需要变频器能够提供0~180hz间的变频电源，输出电压范围0~750v，并且大部分试验都要求变频器能够分开调节变频器输出的频率和电压。所以普通的变频器都不能满足要求。而西门子的masterdrives系列变频器是工程型变频器，它采用矢量控制，具有顶级的控制特性;变频器的电压和频率可以分开控制，具有很高的灵活性。

　　masterdrives系列变频器提供了开放式的通讯功能，plc程序通过网络通讯的方式可自动修改和读取变频器中的任意参数，这就使得用户可以通过远程的操作自动完成多种试验成为可能。试验操作员不需要了解变频器，只需要清楚试验步骤，选定要进行的试验项目就可以自动完成电机的试验过程。