能量回馈型负载测试系统设计

摘要

变频器负载测试系统普遍存在能耗大效率低、噪音大环境差、空间场地占用面积大、一次建设投资成本高等问题，本文设计了一种新颖的无电机的能量回馈型负载测试系统。该系统基于PWM整流技术，结合待测四象限变频器拓扑特点，通过增加主回路电气部件，组成双PWM整流拓扑结构电路，当两组PWM整流电路分别工作在整流和逆变状态，从而实现系统的能量的循环。同时，基于LabVIEW编写的上位机软件通过通讯的方式采集主回路节点位置数据和待测变频器上传的电参数，实现设置参数，显示、存储、分析波形和数据的功能。
　　本文需要分析目前大功率交流变频驱动器负载测试台的发展现状，并对不同方案的应用和使用特点做了对比介绍。在电机传动测试系统和能量回馈型负载系统的基础上，提出一种新颖的无电机能量回馈型负载测试系统。本文需要对PWM整流技术理论进行分析，探讨系统功能实现的可能性。以此为依据，利用四象限待测变频器的拓扑结构特点，确定能量回馈型负载测试系统的拓扑结构和电气原理图。
　　本论文中还设计了一套基于LabVlEW的上位机软件，上位机与数据采集盒、待测变频器控制盒通过通讯完成数据实时采集。数据采集盒可以采集测试系统内监测点位置的电压和电流数据。控制盒除控制变频器运行外，还可通过通讯向上位机上传变频器实时数据。上位机软件功能除将采集到的数据显示为数值和波形外，还可以对波形进行存储和分析，同时对待测变频器进行远程操作。
　　本文通过实例验证，实现了测试系统的加载运行，并结合基于LabVIEW编写的测试软件，成功实现上位机软件读取数据采样盒采样数据，上传下载待测变频器参数，远程控制运行以及实时查看系统中重要节点位置的电压电流波形，同时存储了系统运行中电压电流的波形数据。实践验证本文设计的无电机能量回馈型负载测试系统满足了设计和应用要求。

目录

声明

摘要

符号说明

1．1 课题研究背景与来源

1．1．1 课题研究背景

1．1．2 课题来源

1．2 国内外研究现状和发展前景

1．2．1 电机传动测试平台研究现状和发展前景

1．2．2 能量回馈测试平台研究

1．3 PWM整流技术发展及研究历史

1．3．1 PWM整流技术发展及研究

1．3．2 PWM整流器拓扑结构的研究

1．3．3 PWM整流器控制策略的研究

1．4 本文研究内容

第二章 PWM整流技术理论

2．1 PWM整流电路分类及拓扑结构

2．1．1 PWM整流器分类

2．1．2 电压型PWM整流器的拓扑结构

2．1．3 电流型PWM整流器的拓扑结构

2．2 PWM整流器工作原理

2．2．1 单相PWM整流电路分析

2．2．2 三相PWM整流电路分析

2．3 LCL滤波单元设计

2．3．1 电抗器设计

2．3．2 滤波电容的计算

2．3．3 整流侧电感计算

2．4 本章小结

第三章 负载测试系统方案

3．1 设计需求

3．2 系统介绍

3．2．1 系统拓扑

3．2．2 硬件电路各部分功能

3．2．3 测试数据采集系统功能

3．3 系统方案设计

3．3．1 系统硬件方案

3．3．2 系统软件方案

3．4 本章小结

第四章 系统设计

4．1 系统电气原理图设计

4．2 隔离变压器切换柜

4．2．1 设计要求

4．2．2 技术参数

4．3 LCL滤波单元

4．4 预充电电路

4．5 主隔离变压器

4．5．1 设计要求

4．5．2 技术参数

4．6 数据采集系统

4．6．1 传感器选型

4．6．2 数据采集盒

4．7 本章小结

5．1 LabVIEW介绍

5．1．1 图形G语言介绍

5．1．2 软件界面说明

5．1．3 LabVIEW编程说明

5．1．4 LabVIEW扩展功能介绍

5．1．5 LabVIEW调试功能介绍

5．2 软件系统框架设计

5．3 主程序流程

5．4 功能子程序设计

5．4．1 通讯协议配置子程序

5．4．2 通讯子程序

5．4．3 数据校验子程序

5．4．4 数据采集盒通讯子程序

5．4．5 初始化子程序

5．4．6 参数文件导入(下载)子程序

5．4．7 写参数子程序

5．5 前面板人机交互界面

5．6 本章小结

6．1 实例验证介绍

6．2 试验波形

6．3 本章小结

第七章 结论

参考文献

致谢

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