新型动态电力测功机

     功机是电机性能测试台、机械传动试验台、以及发动机性能测试台等试验装置中的核心设备。常用的有电涡流测功机、磁滞测功机、机械测功机、水力测功机等均是将测试中所产生的能量转化为热能而消耗掉，不仅造成能量浪费，而且还需配置散热设备一一。而电力测功机不 仅能实现能量的回馈，还可用作测功电动机，这是其它测功机所不具备的，特别是在电封闭试验台中是必不可少的，因此电力测功机越来越得到广泛重视。电力测功 机目前大都采用直流测功电机，这是因为直流电机的调速性能好，控制简单，但直流电机由于换向器的影响，不能适用于高速运行，因此在转速很高的情况下，往往 采用机械减速装置，使系统复杂且噪声增大。交流电力测功机由于不存在换向器问题，因而结构简单，可靠性高，且随着电力电子技术的发展，交流传动系统在动、 静态性能上得到了显著提高。采用同步方案，进行测功的同时进行了能量的回馈，但是测功机运行在电动状态的时候，测功区的最高转速仍然受到同步转速的限制， 测功机采用感应电机的交流变频方案实现了测功机的能量双向流动，动态和静态性能比同步方案有很大的提高，但是它采用双控制系统，电机采用矢量控制，故控制 系统复杂且矢量控制易受电机参数变化的影响。文中提出了一种新的动态电力测功机方案，采用直接转矩控制技术对电力测功机的异步电机实行转矩和速度控制，提 高了电力测功机的动态性能，且直接转矩控制对电机模型参数依赖程度小；用三相PWM整流技术产生直流母线电压，也能将测功机测功时产生电能反馈给电网，同时保持电网侧电流为正弦，且功率因数接近为1，降低了谐波对电网的干扰，也节约了能源。  
该测功机既可以工作在电动状态，又可以工作在发电状态。当被试机为被动机械(如风机、水泵、发电机等)或者用于原动机的启动、冷磨合，以及测量摩擦功率时，此时电力测功机将电动运行，电网侧的变流器在DSP控制板的控制下，通过三相PWM整流技术使功率因数接近为1，把电网的三相交流电整流为直流母线电压u；u又通过电机侧的变流器，在异步电机直接转矩控制下产生所需要的转速或转矩去驱动被试机。当被试机是原动机(如电动机、内燃机)，原动机拖动测功异步电动机，并使其转速超过设定的同步转速，此时转差率<O，与电动运行状态相比，转子导条中的电动势和电流方向相反，作用在转子上的电磁转矩也反向，转变为一种制动转矩，测功电机工作在发电状态。在DSP控 制板的控制下，电机侧的变流器把发出的任意频率的电功率整流直流电压；直流电压又经过电网侧的变流器逆变为与电网同频率同相位的交流电，馈送给电网，而且 功率因数可以控制为接近单位功率因数。通过电动状态和发电状态的自动切换就实现了能量的双向流动，既实现了测功机的全功能，又解决了其他类型测功机需要耗 能量装置的问题，且节约了能量。