电气产品试验节能技术的研究.pdfVIP

电气产品试验节能技术研究 朱强 (上海电动工具研究所上海200031) O前言 根据国家产业政策的要求，节能技术的研究在国内蓬勃兴起，各种节能技术和节能产品层出不穷， 但总体而言，绝大部分集中在电气产品的运行节能领域，也就是说，集中在电气产品在实际运行过程中 的节能降耗的技术研究，比如：高效电机、节能空调等等。而电气产品在试验或者生产过程中的节能技 。术相对很少。事实上，我们知道，电气产品在生产和试验过程中的用电量也是十分惊人的。许多制造厂 的配电系统很重要的一个参考指标就是试验装置的用电量，甚至有许多厂家为实验室专门设计一个配电 系统。比如：一个要生产1MW变频器的厂家，生产耗能可能只需100KW，而为了要满负载满足1MW 变频器的试验，至少要配备IMW的配电容量。本文试图通过介绍我们在电气产品试验节能技术领域的 研究，并通过该技术的推广应用，实现电气产品制造商在试验和生产过程中的节能，减少浪费，同时， 也可以提高电工行业的检测手段，提升电工行业的检测水平。 1原理介绍 如果我们将电气产品的试验系统集中来看，可以认为所有电气产品的试验系统都是由以下四个部分 组成的(见图1)：①电源：②被试品；③负载；④参数测量单元。一个完整的电气产品的试验系统，首 先要求提供能满足试验要求的电源，也就是电能变换器，最简单的就是50Hz市电；然后，将所提供的 电源施加到被试品上，被试品的输出接到负载上。一般通过调节负载的大小，实现对被试品的加载，同 时通过参数测量单元测量被试品的相关电参数，测试结果由参数测量单元读出，先进一点的系统，还可 以再增加计算机系统来实现自动控制、自动测量。但是，这不是必需的，在这里也不作详述。 圈1电气产品试验装甓原理框阁 通过图l，我们看到在电气产品的试验系统中，核心是电源(电能变换器)，负载和参数测量单元， 其中，参数测量单元主要由传感器和二次仪表组成， 这一部分相对已经成熟，这里也不作详述，下面主 要介绍电源(电能变换器)和负载。 1．1电源(电能变换器) 不同的电气产品、不同的标准要求，对试验电源的要求也不一样；最简单的就是50Hz市电，但是 有些产品需要60Hz正弦波以及其他频率的正弦波，还有的甚至需要方波等特殊波形，电源还包括直流 电源、变频器等，所有这些电源统称为电能变换器，也就是说，通过电能变换，提供能满足试验要求的 电源，从而组建一套电气产品的试验系统。关于电源的设计，首先要明确的就是具体的要求，其中包括 波形、容量等指标。 针对电气产品试验对电源要求的不同，我们设计了一款电源系统，其核心是任意波形发生器和功率 放大器的组合，不同的波形要求，通过编辑任意波形发生器来实现对波形的具体要求，目前，能达到的 频响范围为0～500Hz，而功率放大器采用IGBT模块来实现功率驱动。该功率放大器采用模块化设计， 而且可以实现多台并联，解决了容量扩大的问题，目前已达到的最大功率为10MW。 综上所述，我们可以看到，常规电气产品的试验电源的要求，可以采用电力电子技术，通过任意波 形发生器和功率放大器的组合，已能基本实现具体的要求，从而解决了电气产品试验节能技术中的第一 个问题，就是电源问题。 1．2负载 就电气产品的试验来说，负载是一个关键的核心技术。一般来说，负载分为两大类，一类是机械负 载，就是对相关电气产品施加拉压力或力矩，因此，机械负载又可以分为拉压力型负载和力矩型负载。 其中拉压力型负载，相对简单，大功率时，一般采用液压装置，这里也不作详述。而力矩型负载，则相 对比较复杂，最常见的就是电机的输出力矩的检测，以及如何对电机施加负载，后面以实例来详述。 另一类是电子负载，就是如何处理通过被试品施加在负载上的电能。最传统的电子负载，就是电感、 电阻或电感电阻的组合，这类负载是消耗型的；近年来，有采用电力电子技术的小功率的电子负载，如 美国安捷伦推出的电子负载，这类电子负载，具有使用方便、功能齐全(cos可调、恒功率、恒电流) 等特点。但是，由于它采用的是线性放大模块，功耗大，能量最终也是消耗型的，所以他的功率一般做 不大，最大不超过10KW，且价格十分昂贵。我们经多年研究，研制成功一种超大功率的电力电子负载， 同样具有cosqD可调、恒功率、恒电流等功能，且对于能量的处理采用回馈