1 引言

 

随着技术的发展,噪声指标在军用或民用飞行器以及地面交通设备的性能参数中占据越来越重要的地位,关于这些设备的噪声性能以及相应的噪声控制技术也逐渐成为空气动力学研究中的重点内容。而高压变频器作为空气动力地面试验台的驱动设备，所需要的性能要求较高，主要体现在变频器的输入输出谐波控制、转速精度的要求、转矩响应的速度、抗干扰等方面。上海能传电气推出的NC HVVF系列高压变频器经历多年实际应用经验积累，采用高性能有速度传感器矢量控制算法，控制精度高，运行可靠，完全满足空气动力地面试验台的技术要求。
 

本文主要介绍上海能传电气有限公司的NC HVVF系列高压变频器在某研究院声学风洞项目（以下简称“风洞项目”）的应用情况。变频器采用一拖一方案，型号为：NC HVVF 10/6-2000，变频输出侧配LC滤波装置。

 

 

NC HVVF系列高压变频器是上海能传电气有限公司推出的高性能高可靠性传动产品。采用电压源型单元级联的拓扑结构，具有超强的抗电网波动能力、输入输出谐波低、低电压穿越、电机参数自测定和在线辨识、高性能矢量控制算法、特有的抗干扰技术、转速测量4倍频技术、转矩响应快等功能。     
                  

NC HVVF系列高压变频器采用高-高结构，输出无需任何升压装置，完全满足稳定性、可靠性要求高的应用场合。具有如下特点：
 

1)单元串联多电平结构，多脉冲整流，多电平输出，输入输出谐波符合并优于IEEE519-1992及GB/T14549-93标准对电压失真和电流失真最严格的要求；
 

2)无速度传感器矢量控制，带电机参数自测定功能；
 

3)主控平台系统硬件采用基于DSP+FPGA+ARM的三核控制系统平台，高性能，高可靠性，超强运算能力；
 

4)内置PLC，可扩展输入输出，内含工艺量PID闭环控制功能；
 

5)故障自动复位功能，转速跟踪再启动功能；
 

6)控制系统和功率单元开机自检及运行过程实时检测；
 

7)标配支持Ethernet、Modbus、CAN、Profibus等多种总线协议，可实现与大部分自动化网络通讯的连接；
 

8)共振频率回避功能，三组临界速度可设；
 

9)功率单元采用光纤信号传输，抗干扰能力强；
 

10)整套系统在出厂前进行72小时满载测试；
 

11)变频器对输出电缆长度无任何要求，电机不会受到共模电压和du/dt的影响；
 

12)可驱动异步电机和同步电机；
 

13)具有安全完整性（SIL）认证和CE认证。

 

图1 NC HVVF高压变频器外观图示
 

 

 

本项目为声学风洞测试台，不仅要求较高的转速、转矩的控制系统，同时现场精密测量测试仪器较多，要求变频系统具有较强的抗干扰能力，能在电子噪声，射频干扰及振动的环境中连续运行，且不降低系统的性能。
 

上海能传电气有限公司为某研究院声学风洞项目提供了可靠的解决方案。在常规高压变频方案的基础上，优化配置，确保满足现场测试台的使用要求。一次系统方案图如下：
 

 

 

图2 变频系统单线图

 

本项目共有1台1550kW-6kV测试台电机，网侧电压10kV，变频器功率按1.2倍长期过载配置，主要包括变压器柜、功率单元柜、控制柜、输出滤波柜等。针对本项目的主要功能特点描述如下：

 

1.配合试验台完成各项目测试功能。
 

2.36脉冲整流，10kV输入，输入谐波低，保证网侧其他设备安全可靠运行。
 

3.11相电平21线电平PWM输出，输出配置LC滤波装置，保证输出波形更好，输出du/dt更低，变频器输出波形不会引起电机的谐振，转矩脉动小于0.1%。
 

4.控制系统无风扇防尘、无硬盘设计，工业级，全封闭，柜门采用抗干扰密封条设计。
 

5.功率单元采用光纤信号传输，抗干扰能力强。
 

6.系统配置编码器，采用4倍频的控制算法，保证电机的转速精度控制在0.02%以内。
 

7.整套变频装置具有较强的抗干扰能力，能在电子噪声，射频干扰及振动的环境中连续运行，且不降低系统的性能。
 

8.配置触摸屏，实现系统的参数设定、监控操作、状态显示、数据存储与查询等功能。

 

 

 

图3 NC HVVF高压变频器现场照片

 

 

NC HVVF系列高压变频器采用电压源型单元级联拓扑结构，直接高压输入，直接高压输出，高压变频器和电机之间无需任何升压装置，具有转速控制精度高，转矩响应快，可靠性高等技术特点。

某研究院声学风洞变频器采用一拖一方案，整套系统通过优化配置（包括：输出滤波装置、编码器、抗干扰措施、四倍频控制算法、负载观测器等），完全满足现场特殊工况的运行要求，为其他的风洞测试台驱动选型提供了可参考案例。