交流變頻技術(shù)在電力測功機(jī)中的發(fā)展應(yīng)用

王斯賢 潘運(yùn)軍

（天津華云自控股份有限公司，天津 300402）

交流變頻技術(shù)在電力測功機(jī)中的發(fā)展應(yīng)用

王斯賢 潘運(yùn)軍

（天津華云自控股份有限公司，天津 300402）

交流變頻技術(shù)不僅有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，而且還具有技術(shù)上的顯著優(yōu)勢。交流變頻技術(shù)使用到電力測功機(jī)中就成了交流電流測功機(jī)。該測功機(jī)優(yōu)異的性能不僅能夠完成相應(yīng)的測功工作，而且受到了行業(yè)的普遍關(guān)注，起著十分重要的作用。文章主要對交流變頻技術(shù)下電力測功機(jī)作為研究和探討對象，對了解該技術(shù)和交流變頻電力測功機(jī)的運(yùn)行機(jī)理起著可借鑒性作用。

交流變頻技術(shù) 電力測功機(jī) 交流變頻電力測功機(jī)

計算機(jī)技術(shù)發(fā)展的同時，大規(guī)模集成電路也在不斷發(fā)展?？刂评碚摬粩啾粦?yīng)用到電力拖動系統(tǒng)中。調(diào)速性能和直流電流相媲美，同時，在變流調(diào)速和交流調(diào)速中，這種優(yōu)勢更加明顯，也在不斷完善調(diào)速性能和可靠性能，有較低的價格，變頻調(diào)速節(jié)電效果更是十分突出，方便自動化操作，深受行業(yè)歡迎。變頻調(diào)速器技術(shù)的發(fā)展不僅有對電子器件的更新，而且還有控制策略上的發(fā)展等。文章主要是針對變頻技術(shù)在電力測功機(jī)中的發(fā)展應(yīng)用作為探討對象。交流電流測功機(jī)是一種比較先進(jìn)的新型電力測功機(jī)，有著固定的結(jié)構(gòu)構(gòu)成，是一套集測力計和交流轉(zhuǎn)向電機(jī)等為一體的整合性系統(tǒng)，不用擔(dān)心因結(jié)構(gòu)換向帶來的問題，有較高的可靠性能，而且操作起來更方便。

1 交流電機(jī)體現(xiàn)交流變頻技術(shù)

三相電流通入到交流電機(jī)定子繞組內(nèi)，漸變電流在這種場所內(nèi)會產(chǎn)生一定的旋轉(zhuǎn)磁場。轉(zhuǎn)子繞組中的導(dǎo)體處在旋轉(zhuǎn)磁場中，導(dǎo)體運(yùn)動的過程也是切割磁力線的過程，同時有磁感應(yīng)電流產(chǎn)生；切割磁力線要有一定條件，那就是旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子之間存在一定的轉(zhuǎn)速差，這兩者轉(zhuǎn)速差的比值也就是轉(zhuǎn)速率。當(dāng)轉(zhuǎn)子導(dǎo)體通過端環(huán)的時候形成回路，同時伴有感應(yīng)電流的產(chǎn)生。旋轉(zhuǎn)磁場和感應(yīng)電流之間產(chǎn)生相互作用，接著會產(chǎn)生電磁力。電磁力作用下的轉(zhuǎn)子能夠產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，同時促使轉(zhuǎn)子做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。具體的情況可以這樣分析，在磁場這種環(huán)境中，通電線圈進(jìn)行轉(zhuǎn)動。線圈在運(yùn)動過程中要保持受力方向不變，這樣能夠保證電動機(jī)連續(xù)不斷的旋轉(zhuǎn)型運(yùn)動。定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成了交流電動機(jī)，電磁鐵也就是所說的定子，線圈代表的是轉(zhuǎn)子。定子和轉(zhuǎn)子使用相同的電源，由此，定子和轉(zhuǎn)子中的電流保持著相同的方向，如果一旦線圈中的電流有有方向上的變化，與此照應(yīng)的電磁鐵中的電流方向也會相應(yīng)的發(fā)生改變，這一點(diǎn)可以從左手定則的具體要求得到見證，只有保證線圈所受到的受力方向保持著不變，線圈才能夠繼續(xù)進(jìn)行運(yùn)動下去。兩個電刷對應(yīng)著兩個銅環(huán)使用，就能產(chǎn)生穩(wěn)定的電流，然后輸送到線圈中。這樣設(shè)計有一大特色：減少了因線圈纏繞所帶來的問題，因?yàn)榇艌鲋械木€圈是處于不停地運(yùn)動狀態(tài)的，用兩條導(dǎo)線向線圈供電的時候，兩個電源線便會纏繞。線圈中產(chǎn)生的是交流電，其中會有沒有電流產(chǎn)生的時候，相比較有電流的時候，這樣的時間非常短，重要的是線圈有質(zhì)量和慣性，慣性驅(qū)使下的線圈根本停不下來。交流電這種特性被應(yīng)用到了交流電機(jī)工作上，在定子繞組組成的磁場中，線圈就是這樣旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的，接著轉(zhuǎn)子線圈做切割磁感線的運(yùn)動，使轉(zhuǎn)子線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流產(chǎn)生的感應(yīng)磁場和定子的磁場方向相反，才使轉(zhuǎn)子有了旋轉(zhuǎn)力矩。

2 交流變頻技術(shù)下的電力測功機(jī)

交流電力測功機(jī)被廣泛應(yīng)用在汽車的動力測試、阻力模擬等系統(tǒng)中［1］。交流電流測功機(jī)有著優(yōu)異的性能，是一種比較先進(jìn)的電力測功機(jī)，其構(gòu)造往往包括測力計和三相交流轉(zhuǎn)向電動機(jī)，此外還配有測速裝置，不會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)換向問題，所以，有較高的可靠性和結(jié)構(gòu)簡單等特征。交流電力測功機(jī)借助的加載設(shè)備是三相電流異步變頻機(jī)，其中變速機(jī)供應(yīng)可變頻率的電源，確切的說這種電源是驅(qū)動電源，同時能夠?qū)崿F(xiàn)對轉(zhuǎn)速的精確控制。和其它類型測功機(jī)相比較，比如說電渦流測功機(jī)和水力測功機(jī)，交流測功機(jī)性能更為明顯，轉(zhuǎn)矩動態(tài)的響應(yīng)有著優(yōu)異的表現(xiàn)狀態(tài)，轉(zhuǎn)矩實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)上的高精確性，而且能夠有效控制轉(zhuǎn)速，在各種動力機(jī)械設(shè)備測設(shè)中，有著顯著的效果。不僅如此，檢測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了配置自動化，動力收縮加載也能夠?qū)崿F(xiàn)動力吸收和動力驅(qū)動，能夠完成復(fù)雜的模擬測試和動態(tài)測試。

3 交流變頻技術(shù)下電力測功機(jī)具體工作

當(dāng)電力測功機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的時候，同步轉(zhuǎn)速是不會影響同步方案的，但是如果電流測功機(jī)是一種繞線方式的話，那么轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)是會對轉(zhuǎn)速起到同步限制的。為了實(shí)現(xiàn)電力測速機(jī)較高的速度和發(fā)揮各種功能性作用，需要將交流變頻技術(shù)應(yīng)用到電力測速機(jī)上，形成結(jié)合后的變頻電力測功機(jī)。變頻電力測功機(jī)的有效運(yùn)轉(zhuǎn)能夠很好的體現(xiàn)交流變頻技術(shù)的身影。變頻電流測功機(jī)有轉(zhuǎn)子輕和四象限運(yùn)用等優(yōu)異功能，此外還具有結(jié)構(gòu)簡單的特點(diǎn)。原動機(jī)帶動下的測功機(jī)有較高的轉(zhuǎn)速，能夠在速度上超過同步轉(zhuǎn)速。在這個時候，制動轉(zhuǎn)矩也是作用在轉(zhuǎn)子上的電磁轉(zhuǎn)矩。機(jī)械功率的供應(yīng)來源于原動機(jī)，借助電磁感應(yīng)，測功機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)向電網(wǎng)輸送功率，這個時候，測功機(jī)借助變頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)了發(fā)電。當(dāng)檢測原動機(jī)功率和轉(zhuǎn)矩的時候，轉(zhuǎn)子在驅(qū)動機(jī)驅(qū)使下轉(zhuǎn)動，測量轉(zhuǎn)速范圍，實(shí)現(xiàn)最終所需要的測速轉(zhuǎn)速。任意頻率的無功供應(yīng)來源于整流和逆變器，不同的頻率產(chǎn)生于不同的轉(zhuǎn)速，保證比測功機(jī)轉(zhuǎn)速小，保障運(yùn)行步調(diào)和轉(zhuǎn)速發(fā)電機(jī)同步。測功機(jī)產(chǎn)生隨意頻率的電功率路過變頻器時電流發(fā)生了改變，產(chǎn)生了直流，通過回饋逆變，形成最終與電網(wǎng)同步相同頻率的、相對應(yīng)的交流，借助隔離變壓器實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)的輸送。如果要保障原動機(jī)還處于帶電運(yùn)行狀態(tài)，逆變需要被切斷，這個時候測功機(jī)可變頻率的交流電來源于整流和逆變器。在交流變頻電力測功系統(tǒng)中，存在變速器的四象限運(yùn)行狀態(tài)。

4 結(jié)語

研究交流變頻技術(shù)在電力測功機(jī)中的發(fā)展應(yīng)用有著十分重要的作用，能夠生動的再現(xiàn)交流變頻電力測功機(jī)的運(yùn)動狀態(tài)，對電力學(xué)研究起著十分重要的作用。目前，國內(nèi)外交流電力測功機(jī)控制系統(tǒng)技術(shù)方面存在較大差距。因此，研制出高水平的交流電力測功機(jī)控制系統(tǒng)有利于國內(nèi)測功機(jī)技術(shù)的發(fā)展，并具有重要的意義［2］。隨著我國技術(shù)不斷發(fā)展，相信交流變頻技術(shù)能夠取得更長遠(yuǎn)的發(fā)展，將該技術(shù)融合的優(yōu)異性能更好的應(yīng)用到電力測功機(jī)的測功工作中，給電力工作者提供便捷的服務(wù)。

［1］楊勝兵，徐鋒，熊焱飛，吳杰余，王俊.交流電力測功機(jī)LabVIEW多線程防鎖死的實(shí)現(xiàn)［J］.湖北汽車工業(yè)學(xué)院學(xué)報，2013，（01）：26-28+32.

［2］李園園.交流電力測功機(jī)控制系統(tǒng)的研究［D］.武漢理工大學(xué)，2014.