ABBACS800变频器在低压变频电机和永磁风力发电机试验台上的应用

禹利华

摘 要：本文介绍了利用ABB ACS800变频器对低压变频电机和永磁风力发电机进行控制，并完成出厂和型式试验。

关键词：变频器；宽带测量系统；电机试验

中图分类号：TN773 文献标识码：A

1 前言

交流电机是现代工业的发动机，在各行各业，无数的交流电机驱动着各种生产线的运行。电机的性能关系到生产线产品的质量、产能。所以作为检测电机性能的电机测试系统是电机研究、生产和维修过程中不可缺少的重要环节。目前，随着社会上环保意识和节能意识的提高，采用公用直流母线变频器以实现电功率封闭；采用IGBT整流供电方式以减少谐波、提高功率因数的方案正逐渐代替传统的交流变频发电机组传动等方案，已经成为主流方案。公司交流电机试验系统主要由ABB ACS800变频器、宽带测量系统、ABB-DW软件、工控计算机等设备组成，主要试验对象为低压变频电机、永磁同步风力发电机。试验系统满足IEC规定的各种电机测试要求。

2 试验系统构成以及性能参数

试验系统采用ABB ACS800 multidrive变频器共直流母线方案，整流侧采用一套整流单元，共8个模块；逆变侧采用二套逆变单元，每套逆变单元8个模块。在型式试验时，能量可以进行回馈，单台变频器使用时，也能发挥设备最大功率。整套试验系统经过优化设计，即满足了产品试验要求又节约了建设成本。

试验系统中的宽带测量系统采用独有的自校准技术、非线性校正技术及专业的布线技术，与其他系列的产品相比，采集精度可提高1～4倍。具有高带宽，高线性，高精度，测量范围广，高隔离电压等优点。测试电流在1%～100%范围内变化，测试电压在2%～100%范围内变化时，响应速度快，相角误差小，功率测量更精确。

试验系统中的ABB公司ACS800 MutiDrive变频器用国际领先的DTC（直接转矩控制）技术，无须转速计或位置编码器，无需反馈，以磁通量与电机转矩作为控制变量，拥有更先进的电机工作数学模型，能快速响应给定指令，高精度执行指令，满足高效变频电机的需求。

试验系统中的控制台操作通过触摸屏来完成各种电机功能测试。该试验系统可测试交流异步电机和永磁风力发电机。主要测试项目有起动特性、空载特性、负载特性、转矩转速特性等，以及电机的温升试验。同时具备快速停机功能，当发出停机指令时，能强制传动装置逆变制动至停机，电机处于制动状态，发出的电能量返回电网。

3 用变频器完成产品试验的方法

由于传统电机产品试验方法一般采用变频发电机组或者调压器等做为电源来制定的，当采用变频器做电源时，原来的试验方法已不适用。因此，采用变频器做为电源，经过工程实践，有以下内容同传统方法不同。

三相异步电机的空载试验是给定子加额定频率的额定电压的空载运行的试验。目的是检查电机的运转情况、判断噪声和振动是否符合要求；得到电机额定电压下的铁心损耗和在额定转速下的机械损耗；得到空载电流与空载电压的特性曲线。空载出厂试验，首先需要进行三相电源平衡检查，检测额定电压点三相电流平衡情况，记录额定电压、额定频率下的三相电流Ia、Ib、Ic，计算三相电流不平衡度（任一相电流偏离平均值的程度，容差为±10%）。空载型式试验在Uo=（1.1～1.3）Un下逐步降低电压，由于变频器此时采用V/F控制方法，电压和频率是线性关系，因此通过修改变频器的第27组参数，修改磁通可以达到降低电压的目的，直至电流开始回升时为止，其间测取7～9组数据（定子电流Io、电压Uo、输入功率Po）。

三相异步电机的的堵转试验，目的是测量电机的堵转电流和堵转转矩，由于采用变频器控制，变频器给出的启动转矩非常大，因此必须将变频器的第20组限值参数进行修改，限值参数包括电流值和转矩值，同时修改第27组的磁通参数，这样电机启动电流就会得到控制，、当电机运行到额定频率时，改变以上限幅值，測量电机电压、电流、功率等参数。

三相异步电机的温升试验目的是通过试验得到定子绕组、轴承等部件在规定工作条件下运行，测量稳定温升时的温度或温升值。目前，使用变频器做温升试验一般采用两台电机对拖的形式。试验时将电动机调试到额定频率、额定电压下空载运行，然后慢慢增加发电机端变频器的第25组转矩参数，使得电动机达到额定功率运行。保持额定功率不变，每隔半小时记录数据，直到每小时线圈温度不超过2K，则停机测量电机热态电阻，计算温升数据。试验前电机的油量和水量都必须准确。此时发电机输出能量通过直流母线回馈给电动机，整流侧只要提供电机和变频器损耗即可。

永磁风力发电机的轴承是个重要部件，在产品出厂之前必须保证轴承的可靠性，因此出厂试验主要也是考核轴承温升试验。出厂试验时，电机可在在电动机模式下运行，将电机运行到额定转速，每半小时记录轴承温度与线圈温度数据，直到轴承温度每小时不超过2K，根据工业运行的情况，厂内试验轴承温度标准建议控制在85℃内。待轴承温度稳定后，记录电压、电流、功率等数据。

永磁风力发电机的额定转速下温升试验时，被试机发电机和陪试机电动机的端电压都会随着负载的增加而增加，同时变频器为限制电压的上升，就会下调功率因数，造成电流的上升。这样温升稳定会很难，因此可以适当提高变频器的直流母线电压，降低无功电流，可以有效降低电流的作用。

结语

该试验系统已经运行了5年，功能完全满足产品试验要求。通过对交流变频电机和永磁风力发电机的试验的研究，结合变频器的特点，不断完善了电机的试验方法。

参考文献

[1]孟彦京，尹海.基于ABB ACS800变频器的纸机交流试验系统设计[J].电机与控制应用，2011，38（08）：57-62.