國內某知名液壓元件、液壓系統生產(chǎn)制造商研發(fā)的首套大功率能量回饋型液壓馬達加載測試系統，用于企業(yè)液壓系統的開(kāi)發(fā)、測試以及技術(shù)應用；該系統工作時(shí)驅動(dòng)電機通過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)液壓泵轉動(dòng)，被測馬達由液壓泵驅動(dòng)，同時(shí)被測馬達由聯(lián)軸器與負載電機進(jìn)行連接，負載電機為被測馬達提供所需的負載轉矩，從而實(shí)現對馬達的加載測試。

相較傳統電機加載測試系統，能量回饋型加載系統是液壓馬達加載測試的一種優(yōu)選方案，該方案具有響應速度快、節能高效的特點(diǎn)；在測試過(guò)程中，負載所消耗的絕大部分機械能能夠通過(guò)變頻器再回饋到電網(wǎng)，從而達到節能測試的目的；四象限運行的有源整流回饋單元不僅能消除高次諧波，提高功率因數，而且不受電網(wǎng)波動(dòng)的影響；這特別適用于液壓泵和馬達測試的綜合試驗臺。

能量回饋型加載系統原理圖

客戶(hù)需求

交流異步電機因其既可以運行于電動(dòng)狀態(tài)下，又能夠運行在發(fā)電狀態(tài)下，因此要求變頻器能夠將異步電機設置在不同的工況下，完成電動(dòng)和能量回饋的四象限運行；并同時(shí)滿(mǎn)足以下要求：

1、閉環(huán)矢量控制：支持速度、轉矩控制；并滿(mǎn)足馬達重過(guò)載實(shí)驗工況；

2、穩速精度高：支持被測馬達長(cháng)時(shí)間疲勞實(shí)驗；

3、轉矩響應快：支持額定轉速、轉矩內，液壓馬達高頻次正反轉沖擊實(shí)驗；

4、低諧波：對周邊弱電設備、儀器無(wú)干擾；

5、總線(xiàn)控制：支持Modbus、Profinet通訊控制要求。

英威騰方案

根據測試臺控制要求，英威騰提供四象限變頻柜機整體解決方案，采用GD880系列工程傳動(dòng)產(chǎn)品，集成進(jìn)線(xiàn)柜、有源整流柜、逆變柜及控制柜；產(chǎn)品基于DFX理念進(jìn)行模塊化設計，采用先進(jìn)控制算法，具有優(yōu)異的速度和轉矩控制性能；其拓撲及柜體布置如下：

進(jìn)線(xiàn)柜：含進(jìn)線(xiàn)保護斷路器、上電緩存組件及供電模塊；

整流柜：含有源整流單元、LCL濾波單元、快速熔斷器及直流母排；

逆變柜：含逆變單元、輸出電抗器、快速熔斷器及共模濾波器；

控制柜：含有源整流控制盒、逆變控制盒、操作面板以及輔助控制回路等。

方案價(jià)值

英威騰GD880四象限變頻柜機采用單整流加雙逆變方案，整流部分采用超低諧波有源整流技術(shù)；單元控制盒采用最新DSP+FPGA+ARM三芯片架構，I/O、總線(xiàn)、編碼器等信號、電機算法統一由DSP處理，響應高效；以太網(wǎng)監控、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、SD卡存儲統一由ARM處理，實(shí)時(shí)操作；DSP、FPGA、ARM經(jīng)高速總線(xiàn)實(shí)時(shí)交互數據，實(shí)現高速高精度環(huán)路控制運算及發(fā)波控制，確保驅動(dòng)系統卓越的動(dòng)態(tài)響應和控制性能。同時(shí)GD880四象限變頻器還具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

==有源整流四象限運行：采用直流母線(xiàn)電壓環(huán)、坐標變換及VD矢量變換等技術(shù)根據電網(wǎng)電壓、母線(xiàn)電壓及輸入電流自動(dòng)控制IGBT的驅動(dòng)，有效保證回饋電能質(zhì)量；且變頻器輸入電流小，功率因數高（≥0.99@滿(mǎn)載），功率密度大，諧波含量?。═HDI < 5%（@ 額定功率）THDU < 5% ），大大減少了對電網(wǎng)的污染；

==優(yōu)異的過(guò)載能力：以連續運行電流I_Hd為基準，負載周期內允許以150%持續過(guò)載60s或以180%持續過(guò)載10s；滿(mǎn)足液壓馬達重載測試工況；

==動(dòng)態(tài)響應及穩速精度高：轉矩響應：<5ms、穩速精度：± 0.01%，完全滿(mǎn)足液壓馬達30次/分鐘高速正反轉沖擊實(shí)驗及長(cháng)時(shí)間疲勞實(shí)驗；

==多總線(xiàn)冗余控制：支持主流通訊協(xié)議（Modbus/Profibus-DP/Profinet/CANopen等）及雙通道總線(xiàn)控制，支持內部切換，解決過(guò)程控制通訊冗余備份問(wèn)題，確保通訊暢通。

==專(zhuān)業(yè)的柜體設計：整套變頻器柜從設計到生產(chǎn)處于全面質(zhì)量管控體系之下，主回路功率柜體均經(jīng)過(guò)標準化測試驗證；柜體熱仿真、機械力學(xué)仿真等專(zhuān)業(yè)化的設計手段有效保障了產(chǎn)品耐用性及可靠性。

由于異步電機外特性曲線(xiàn)范圍比較廣，幾乎可以滿(mǎn)足其覆蓋范圍內的所有參數的測試；轉速在200 r /min以上時(shí)，功率回收效率可以在50%～70%。但初期投資較高，因而特別適合連續時(shí)間長(cháng)、可靠性要求高以及高速、高功率的測試工況。

變頻柜現場(chǎng)

英威騰GD880系列四象限變頻器應用于該測試平臺中，對于液壓馬達性能和質(zhì)量的提升，液壓系統的優(yōu)化調整、以及新技術(shù)研發(fā)等方面提供了有力支持。