西門子6RA70用于電機(jī)試驗臺的分析與仿真
朱坤，張奕黃
(北京交通大學(xué)，北京100044)
摘要：研究了西門子6RA70系列全數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)的特點及功能，將其應(yīng)用在實驗室中用于l00kw和400kw兩個功率等級的電動機(jī)和發(fā)電機(jī)的研究性試驗的平臺，并針對試驗臺的需要，對西門子6RA70876GV62的使用方法進(jìn)行詳細(xì)說明，仿真結(jié)果證明該設(shè)備用于電機(jī)試驗臺的可行性。
關(guān)鍵詞：直流調(diào)速系統(tǒng)；電機(jī)試驗臺；仿真
中圖分類號：TM33 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：100l4—7018(2008)08—0017—03
0 引 言
目前，隨著測試?yán)碚摰呢S富以及自動測試系統(tǒng)的的應(yīng)用，電機(jī)的測試技術(shù)也有了突飛猛進(jìn)地發(fā)展。本文所介紹的電機(jī)試驗臺主要用于我實驗室研究的變頻電機(jī)和開關(guān)磁阻電機(jī)。
直流電動機(jī)具有良好的起、制動性能，宜于在廣泛范圍內(nèi)平滑調(diào)速，在需要高性能可控電力拖動領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。試驗臺負(fù)載采用直流電機(jī)，由數(shù)字化直流調(diào)速器-西門子6RA70控制負(fù)載電機(jī)完成被試電機(jī)電機(jī)性能試驗。
根據(jù)使用情況，直流傳動通常是成本較低的傳動解決方案，它具有性能可靠、操作舒適和運行平穩(wěn)等優(yōu)點，因此應(yīng)用于許多工業(yè)領(lǐng)域。直流調(diào)速裝置有實現(xiàn)成本較低的四象限運行，轉(zhuǎn)速較低時持續(xù)運轉(zhuǎn)，即使在轉(zhuǎn)速較低時也能提供全部轉(zhuǎn)矩，較高的起動轉(zhuǎn)矩，在恒功率時有較大的調(diào)速范圍，較小的占地面積和高可靠性等特點。
1試驗臺結(jié)構(gòu)
本試驗臺是主要用于l00kw和400kw兩個功率等級的電動機(jī)和發(fā)電機(jī)的研究性試驗的平臺。由西門子6RA70控制負(fù)載直流電機(jī)實現(xiàn)加載(發(fā)電機(jī)狀態(tài))和反拖(電動機(jī)狀態(tài))。 l00kw和400 kw分別做成兩套機(jī)械臺架，完成電動機(jī)起動特性試驗，空載、負(fù)載、堵轉(zhuǎn)試驗，溫升試驗、變頻電機(jī)的恒轉(zhuǎn)矩和恒功率試驗等。同時，在負(fù)載直流電機(jī)做發(fā)電機(jī)狀態(tài)時，直流凋速器自動跟蹤三相交流電的相位和頻率，將發(fā)出的電能反饋上電網(wǎng)。
兩套臺架機(jī)械結(jié)構(gòu)完全一樣。每套臺架由被試電機(jī)、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器、減速箱、負(fù)載電機(jī)等幾部分組成，其機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。
2直流調(diào)速系統(tǒng)
數(shù)字化直流調(diào)速系統(tǒng)的核心調(diào)速單元選用西門子6RA70。sIMOREG 6RA70系列整流裝置為三相交流電源直接供電的全數(shù)字控制裝置，其結(jié)構(gòu)緊湊，用于可調(diào)速直流電機(jī)電樞和勵磁供電，主回路進(jìn)線電壓統(tǒng)一使用3Ac575V，而電樞電壓可以根據(jù)被測對象進(jìn)行設(shè)定，****為600V，****可為10 V；裝置額定電流范圍為15～3000 A，并可通過并聯(lián)sIMO—REG整流裝置進(jìn)行擴(kuò)展，這樣一臺調(diào)速器就可以滿足兩臺電機(jī)的試驗要求。
根據(jù)不同的應(yīng)用場合，可選擇單象限或四象限工作的裝置，裝置本身帶有參數(shù)設(shè)定單元，不需要其它的任何附加設(shè)備即可完成參數(shù)的設(shè)定。所有的控制、調(diào)節(jié)、監(jiān)視及附加功能都由微處理器來實現(xiàn)�？蛇x擇給定值和反饋值為數(shù)字量或模擬量。利用實驗室原有兩臺直流測功機(jī)：型號為zc423／18—4的100k w電機(jī)，型號為zc493／35-4的400 kw電機(jī)，且因為試驗臺需實現(xiàn)電機(jī)的四象限運行，經(jīng)過參數(shù)比較選用西門子6RA7087-6Gv62。其技術(shù)參數(shù)
如下：
電樞額定電壓：3Ac575 V(+百分之10／-百分之20)
電樞額定輸入電流：705A
勵磁額定電壓：2Ac460 V(+百分之10／百分之20)
額定直流電壓：600 V
額定直流電流：850 A
額定勵磁直流電壓：****375 V
額定勵磁電流：30 A
西門子6RA7087—6Gv62為四象限工作裝置，
功率部分為兩個三相全控橋，勵磁回路采用單相半控橋。全數(shù)字直流調(diào)速裝置主回路設(shè)計如圖2所示。
1u1、1V1、1w1為系統(tǒng)提供三相電源，3ul、3w1為勵磁提供電壓，5u1、5g1為調(diào)速裝置提供控制電壓，lcl、1D1為電機(jī)電樞提供電樞電壓，3c、3D為勵磁繞組提供勵磁電流。
3軟件設(shè)計及調(diào)試
3 l軟件設(shè)計
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