[发明专利]变频器驱动电机系统供电扰动耐受性测试、评价方法及装置

摘要

本发明公开了变频器驱动电机系统供电扰动耐受性测试、评价方法及装置,方法包括1.抗瞬时电压扰动测试2.长时电压波动测试3.谐波扰动测试装置包括供电电网、开关Q1、开关Q2、开关Q3、供电扰动发生器、被测变频器、被测电动机、被拖发电机、滤波装置、电压补偿装置、蓄电池组、测量控制单元、底座、转轴、不间断供电电源UPS、并网变频器。本发明优点是具有精确的调压、调频和强大的故障模拟能力并能够实现能量回馈和转速、转矩协调控制及高速高精度采集电气量和机械量、测量电机绕组的温升、控制软件集启停机、转矩控制、实时显示和录波、开关控制、数据分析计算功能。

主权项

变频器驱动电机系统供电扰动耐受性测试、评价方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、测试方法：步骤11.抗瞬时电压扰动测试：111.测量控制单元给出指令，闭合开关Q1、开关Q2；112.测量控制单元给定目标转速，向被测变频器发送启动命令，被测变频器拖动被测电动机和被拖发电机空载软启动至目标转速；113.测量控制单元给出指令，闭合开关Q3，系统并网；114.测量控制单元上缓慢增加转矩给定，系统加载至目标转矩；115.测量控制单元向供电扰动发生器发出扰动指令，包括电压跌落幅度和持续时间以及跌落产生的相别，供电扰动发生器按照要求产生设定时间和幅度的电压跌落，是三相对称、不对称跌落、两相跌落、单相跌落，跌落结束后，自动恢复至正常供电；116.测量控制单元上缓慢减小转矩给定至零；117.测量控制单元向被测变频器发送停机指令，整套系统停机；118.测量控制单元按照开关Q3、开关Q2、开关Q1的顺序依次断开各开关；119.在扰动期间，通过人工观察来确定被测变频器是否存在停机；测量控制单元采集被测变频器的输出电流、电压波形，计算输出功率；通过采集转矩信号并通过傅里叶分析得到转矩的平均值和各次谐波分量；由于不同的跌落可能会导致电机中存在负序磁场，引起电机发热，测试结束后，立刻采用直阻测试仪测量被测电动机定子绕组的电阻，测量控制单元根据绕组电阻计算出绕组温度，得到电机定子绕组的温升，综合以上数据得出系统的抗瞬时电压扰动耐受性评价。步骤12.长时电压波动测试：121.测量控制单元给出指令，闭合开关Q1、开关Q2；122.测量控制单元给定目标转速，向被测变频器发送启动命令，被测变频器拖动被测电动机和被拖发电机空载软启动至目标转速；123.测量控制单元给出指令，闭合开关Q3，系统并网；124.测量控制单元上缓慢增加转矩给定，系统加载至目标转矩；125.测量控制单元向供电扰动发生器发出扰动指令，包括变动频度、变动量、持续时间；126.测量控制单元上缓慢减小转矩给定至零；127.测量控制单元向被测变频器发送停机指令，整套系统停机；128.测量控制单元按照开关Q3、开关Q2、开关Q1的顺序依次断开各开关；129.测试期间，通过人工观察来确定扰动期间被测变频器是否存在停机；测量控制单元采集被测电机的输出电流、电压波形，通过计算得到变频器的输出功率；通过采集转矩信号，来计算被测电动机的转矩相对于无干扰供电下的波动幅度；由于长时间的电压波动同样会引起绕组的异常发热，按照同样的方法测量电机绕组的温升，综合以上数据得出系统的抗长时电压波动耐受性评价；步骤13.谐波扰动测试：131.测量控制单元给出指令，闭合开关Q1、开关Q2；132.测量控制单元给定目标转速，向被测变频器发送启动命令，被测变频器拖动被测电动机和被拖发电机空载软启动至目标转速；133.测量控制单元给出指令，闭合开关Q3，系统并网；134.测量控制单元上缓慢增加转矩给定，系统加载至目标转矩；135.测量控制单元向供电扰动发生器发出扰动指令，包括谐波幅值、谐波次数、持续时间；136.测量控制单元上缓慢减小转矩给定至零；137.测量控制单元向被测变频器发送停机指令，整套系统停机；138.测量控制单元按照开关Q3、开关Q2、开关Q1的顺序依次断开各开关；139.测试期间，通过人工观察来确定被测变频器是否存在停机；测量控制单元采集被测电机的输出电流、电压的波形，并计算被测变频器的输出功率；对采集的转矩信号进行谐波分析，分析被测电动机的转矩直流分量和谐波分量；同样的，谐波电压过高会引起电机的温升增加，测试结束后，亦应测量电机的温升，综合以上数据得出系统的抗谐波畸变扰动耐受性评价；步骤2、评价方法：本发明所述评价方法是针对变频器驱动电机系统在供电扰动下的耐受性并以系统是否停机为基础、综合系统的转矩或功率波动幅度以及电机的温升为指标的耐受性评价方法，具体步骤如下：步骤21.在供电扰动下，当变频器驱动电机系统出现停机现象时，耐受性评价指数Stol＝0，即认为系统对于供电扰动没有耐受性；步骤22.在供电扰动下，当变频器驱动电机系统仍能持续运行时，耐受性评价指数按照以下公式进行取值：Stol=100-100×(kf×|T1-TsTs|+kh×Σ2n(T22+T32+......+Ti2)Ts+kt×ekp×Δt-tsettmax)---(1);]]>Stol是耐受性评价指数；kf是基波转矩波动加权系数；T1是测量的基波转矩，直流分量；Ts是转矩(功率)设定值；kh是谐波转矩(功率)波动加权系数；Ti是i次谐波转矩(功率)，交流量；kt是温升加权系数；kp是温升增益；Δt是测量的电机温升；tmax是电机的温升限值；tset是系统在正常供电下电机的温升控制值；e是数学常数,即自然对数函数的底数。