解決方案
SOLUTION
方案介紹
一、設備組成
二、產品名稱、型號、技術規格
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序號 |
產品名稱 |
數量 |
單位 |
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1 |
交流永磁電機+永磁發電機，5kW對拖實驗平臺，電機對拖實驗平臺，含扭矩傳感器等 |
1 |
套 |
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2 |
四象限背靠背驅動變頻柜，開放硬件接口，原理圖、Debug接口、開放RCP控制接口等 |
1 |
套 |
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3 |
提供此項目的基于simulink的永磁同步電機的FOC控制模型包 |
1 |
臺 |
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4 |
提供此項目的基于DSP板卡的的異步電機FOC控制程序源代碼 |
1 |
臺 |
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5 |
四象限背靠背負載變流柜，通過通訊控制負載電機的加載，減載，轉矩、速度控制 |
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6 |
操作控制臺（含電腦，配電等） |
1 |
臺 |
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7 |
新能源臺架監控系統 |
1 |
套 |
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8 |
聯合調試（包含驅動柜與RCP控制器聯調、現場調試等） |
1 |
套 |
三、技術參數
3.1 5kW對拖永磁電機平臺
技術參數如下：
1) 平臺由驅動電機（永磁同步電機）、高速精密聯軸器、轉速/扭矩傳感器、加載電機（永磁同步電機）及中央監控系統組成，用于實現電機對拖實驗；
2) 可以實現速度控制和扭矩控制，驅動電機和加載電機以聯軸器相連， 監控系統可以實現人機交互、系統監控功能；
3) 驅動永磁電機：永磁同步電機，額定功率5KW 額定轉矩 80 NM， 額定轉速1500 r/min，峰值轉矩 240 NM，轉動慣量 120，峰值轉矩加速度20000，重量 64KG，轉矩常數3.35，轉速電壓比2.129，定子電阻 0.572 D軸電感5.242，Q軸 13.13 頻率100HZ
4) 負載永磁電機：永磁同步電機，額定功率5KW 額定轉矩 80 NM， 額定轉速1500 r/min，峰值轉矩 240 NM，轉動慣量 120，峰值轉矩加速度20000，重量 64KG，轉矩常數3.35，轉速電壓比2.129，定子電阻 0.572 D軸電感5.242，Q軸 13.13 頻率100HZ
5) 扭矩/轉速傳感器：轉速范圍：0-2000rpm，扭矩測量范圍：0-200NM；
6) 槽鋼底座帶橡膠墊，電機拖動組總尺寸1250*30*40（長*寬*高）
尺寸圖：
3.2 5kW 驅動電機四象限背靠背變頻柜
1、可提供直流輸入和交流輸入兩種方式，交流輸入：380V電網，直流輸入：電壓400V。
2、四象限運行方式，滿足三種工作模式：電機驅動模式、變流并網模式、RCP外接控制模式。
3、開放硬件原理圖，PCB圖（PDF），DSP控制板完整CCS工程源代碼。
4、將Simulink模型與快速原型控制器硬件結合在一起，下載到控制器中執行，控制器運行過程中，此軟件可以將Simulink模型中想要查看的各類控制量直觀顯示，也可以隨時修改各類控制參數，讓控制器實時響應，從而實現了真正的在線仿真。
5、在線仿真運行界面，采用組態方式，科研者根據自己需求，可以隨意添加控件，讓科研者將精力放到Simulink建模上面。
6、軟件具備三類設置，包括通信IP、板卡的數量設置；PWM設置，主要指示PWM的頻率值，死區值，以及動作有效值，編碼器精度值等；顯示界面設置，用于最終的數據查看以及設置。顯示界面中包括遙控、遙調、遙信、遙測、示波器控件。
7、提供電機控制側的simulink算法模型，控制模型完全開放且可修改，用戶可直接使用。
8、具備DSP輔助控制器，配合外圍信號采集調理電路、IO驅動電路等組成。完成以下功能：
·各類信號的采集調理，送給主控制器以及自身使用。送給主控制器目的是實現算法控制，自身采集主要用于對系統的實時保護。
·對IO信號的驅動管理，將主控制器輸出信號管理后輸出給功率變換電路，實現控制，同時檢測系統運行情況，一旦發生錯誤，通過對IO管理，就可以封閉主控制器的控制信號，從而達到保護系統的作用。這可以保證科研者在建立模型時，即使發生錯誤控制，也可以保證設備不受損壞。這樣可以保證科研者不用顧慮錯誤而導致設備損壞。
·配合監控軟件，可以直觀設備查看運行參數。
·本身就可以實現算法控制，用于對比仿真效果
3.2 5kW 負載電機四象限背靠背變流柜
1、可提供直流輸出和交流輸入兩種方式，交流輸入：380V電網，直流輸入：電壓500V。
2、PWM變換器可以四象限運行，可以根據需要工作在整流狀態或逆變狀態，能量可以雙向流動，定子側電流和網側電流的大小和功率因數都是可調的，整個雙PWM變換器可以工作在四象限狀態。
3、在具體運行中，兩個PWM變換器各司其職，根據控制算法的不同其功能略有不同。無論哪種算法，定子PWM變換器一般是采用轉子磁鏈定向，控制PMSG的定子電流呈正弦波形實現轉速和功率因數調節；并網PWM變換器采用電網電壓矢量定向，將直流電逆變為良好的正弦波形實現并網和有功/無功解耦。
4、通過外部通訊可控制變流器進行轉矩控制和速度控制，從而模擬負載端電機的運行狀態。
5、功率5kw，配備工頻變壓器。
設備參數：
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最大輸入功率 |
6KW |
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輸入電源 |
三相交流380V或者直流500V |
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最大交流電流 |
20A |
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最高轉換效率 |
94% |
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交流輸出電壓 |
0~400VAC |
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輸出頻率范圍 |
0~200HZ |
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交流連接方式 |
三相四線 |
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輸出電流總諧波畸變率 |
<3% |
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功率因數 |
>0.99 |
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故障清除后 |
3Min |
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隔離變壓器（有/無） |
無 |
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輸出過載保護（有/無） |
有 |
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直流過欠壓保護（有/無） |
有 |
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交流過欠壓保護（有/無） |
有 |
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過欠頻保護（有/無） |
有 |
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其它保護 |
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限流、過流、過熱等 |
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工作環境溫度范圍 |
－20℃～＋55℃ |
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相對濕度 |
0～95%，不結露 |
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滿功率運行的最高海拔高度 |
<=2000m |
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防護類型/防護等級 |
IP20 |
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散熱方式 |
風冷 |
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顯示方式 |
液晶屏 |
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通訊接口 |
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RS485/以太網(ModbusRTU） |
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機械尺寸（寬×高×深） |
800*1600*600 |
3.4 中央監控系統
1、監控系統由操作臺、工控機、顯示器、監控軟件組成。
2、實現功能如下：
a. 驅動電機轉速/轉矩控制；
b. 加載電機轉速/轉矩控制的功率控制；
c. 轉速、轉矩、功率數據和曲線顯示；
d. 實驗數據存儲。
四、技術資料
1. 設備使用手冊
2. 系統通訊協議
3. 設備測試報告
4. 開源資料
五、開源資料
1、提供變流器所有電路板硬件原理圖（Protel版本）及BOM表：控制板，電源板，信號板，電容板，驅動板；
2、開放控制板的debug接口，客戶可以燒寫自己的程序；
3、開放變流器全部軟件的源代碼代碼，包括但不限于程序主框架、硬件驅動功能、硬件配置功能、通訊功能、保護功能、編碼器功能、采樣功能、濾波函數、FOC控制算法等。
4、提供永磁電機驅動控制側的simulink算法模型，控制模型完全開放且可修改，用戶可直接使用。
六、案例圖片
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