[发明专利]电机低不确定度的杂散损耗测试系统

说明书

技术领域

本发明涉及机电设备检测技术领域，尤其是一种电机低不确定度的杂散损耗测试系统。

背景技术

目前世界上许多国家(包括我国在内)都积极投身到电机系统节能工作中。国际电工委员会IEC/TC2于2006年提出制定一项电动机能效分级标准，该标准将电动机的效率分为IE1，IE2，IE3，IE4共4级。该标准效率指标覆盖范围：0.75～370kW，极数为2，4，6极，分50Hz和60Hz两类指标，该标准于2008年底正式发布。各国电动机产品市场上效率等级情况为：美国，加拿大，澳大利亚等国市场为IE2效率等级并为该国的最低强制标准，欧洲于2008年将强制执行IE2效率等级标准。目前，我国市场上使用的电动机效率水平仅为IE1效率(平均效率约为87％)等级，按照我国节能中长期规划中明确的指标要求，到2010年电动机的效率水平应达到IE2效率(平均效率为90％左右)等级，显然我国与先进国家还存在较大的差距。

由于世界各国都在致力于研究开发高效率电机，那么，电动机效率的准确测试也就提上了日程。IEC60034-30(2008版)规定对高效、超高效电机的效率测试方法必须采用低不确定度的方法。所谓“测量不确定度”是对测量结果质量的定量表征，以确定测量结果的可信程度。测量结果的可用性很大程度上取决于其不确定度的大小。所以，测量结果必须附有不确定度说明才是完整并有意义的。根据不确定度分析评定的理论，在整个测量过程中，影响最终测量结果的每一个量或每一个因素都将以各自的方式向最终结果传递，这种传递都必须逐一建立相应的数学模型，并按照数理统计原理进行分析计算，找出传递因子，最后作合成，得出最终测量结果的总不确定度。

在电动机的各项损耗中，杂散损耗的构成和影响因素较为复杂，测试也相对困难，而且杂散损耗的测量和估算也直接影响电机设计参数的选择。因此，从IEC标准到大多数国家的实际情况，以前都是推荐用输入功率的0.5％或反转法来确定杂散损耗，并把它作为电机设计输入值和测试结果，而实际的比例与功率大小、极数，以及设计、制造、材料等因素有关，而一律用固定值来替代，不能真实反映制造和设计水平，同时，也导致有些实际上并没有达到高效率的电机被判定为高效率电机。以美国和欧洲为代表的发达国家相继推出了较为精确的IEEE112B法和EH-STAR法，并均被IEC采纳为国际标准，IEC60034-2-1《旋转电机(牵引电机除外)确定效率和损耗的试验方法》已获通过，并于2007年9月发布实施。该标准明确取消了按输入功率0.5％来假定杂散损耗的传统做法，并将反转法列为高不确定度的测试方法。为了确定杂散损耗的大小，标准推荐按IEEE112B法或EH-STAR法进行测量。

这对中国电机行业是个全新的要求：(1)电机杂散损耗和效率测试的不确定度评价方法国际上尚无此类文献；(2)国内一直在使用的两种杂散损耗测试方法均为高不确定度方法，IEC60034-2-1标准推荐的美国IEEE112B法和欧洲推出的EH-star法我国基本未掌握，需要研究这两种方法的不确定度，并选择其中之一作为测试方法；(3)要实现效率的低不确定度测试，必须研究更精确的数学模型和测试数据校正技术，并实现自动控制测量。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而设计的一种电机低不确定度的杂散损耗测试系统，它采用双环反馈控制，实现稳频、稳压的正弦波试验电源，系统测试精度高，不确定度值低于0.4％，大大满足了0.37～375kW高效、超高效电机的效率试验。

本发明的目的是这样实现的：一种电机低不确定度的杂散损耗测试系统，其特点是该系统包括：整流单元、试验电源、模拟恒转矩负载、电参数测控、输出控制、计算机控制、数据测量、转矩/转速传感器、测试电机和负载电机，整流单元将交流市电经桥式整流后的直流电分别接入试验电源和模拟恒转矩负载；试验电源将直流电调制成变频静止交流电源后依次与电参数测控、输出控制和测试电机连接；模拟恒转矩负载将直流电调制成恒转矩负载的可控电源后与负载电机连接；计算机控制分别与试验电源、模拟恒转矩负载和数据测量连接；转矩/转速传感器分别与数据测量、测试电机和负载电机连接。

所述整流单元包括桥式整流、平波电抗器和电容滤波，将交流市电变为平稳直流电。

所述试验电源包括逆变和脉宽调制，将直流电调制成供测试电机使用的双反馈稳频、稳压的正弦波变频静止交流电。

所述模拟恒转矩负载采用逆变和脉宽将直流电调制为负载电机转矩的可控电源。

所述负载电机与测试电机输出轴连接提供恒转矩负载。