一种基于四象限变频的岸电测试电子负载
基于MATLAB／Simulink的舰船电力推进四象限负载模拟系统的仿真研究
电状 态 的 四象 限运 行 ，为 电力 推进 系统 试 验 提 供
先 进 的模 拟 负载 ，而 且 可 以将被 试 推 进 电机 旋转
产 生 的机 械 能 转 化 为 电能 回馈 到 电 网中 ， 使得 试 验 能量 利 用 率 显 著 提 高 。文 章 首 先 研 究 了 四象 限
旋 转 ，产 生 的机 械 能 转 化 为热 能 被 水
基 于 ＭＡＴ ＡＢ Ｓｍｕｉｋ的舰 船 电力 推 进 Ｌ ／ｉ ｌ ｎ
四象 限负载 模拟 系统 的仿真研 究
刘 鹏
（ 国船 舶 重 工 集 团 公 司 第 七 一 二 研 究 所 青 岛 分 部 ， 武 汉 ４ ０ ６ ） 中 ３ ０ ４
摘 要 ： 本 文 研 究 了 舰 船 电 力 推 进 系 统 四 象 限 负 载 模 拟 系 统 的 试 验 原 理 和 控 制 策 略 ， 并 使 用
ｌ 引言
舰 船 综 合 电力推 进 是 世 界 船 舶动 力 的发 展 趋 势 之 一 ，是 现 今 各 国船 舶 研 究 的 热 点 。在 传 统 舰 船 电力 推 进 系 统试 验 中 ，一般 都 是使 用 水 力 测 功
旋 桨 曲线 特 性 ， 使 得推 进 系 统 试 验 数据 很 难 接 近
收 稿 日期 ： ２ ｌ ．Ｏ０ ０ ０ １．２
变 频 系 统 的 控 制 策 略 ， 然 后 用 使 ＭＡ Ｌ ／ ｉ ｌ ｋ 软 件 搭 建 了整 个 试 验 系 统 的 Ｔ ＡＢ Ｓｍｕｉ ｎ 仿 真 模 型 ，仿 真 结 果验 证 了 四象 限 模拟 负载 系 统
设 计 的可 行 性 。
实船 参 数 。
本 文 研 究 的 是 四象 限负 载 模 拟 系统 ，这 一 负 载 系 统 不 仅 能够 模 拟 实 现 推 进 电机 的 电动 及 其 发
一种机车四象限变流器负载突变复合检测及控制方法[发明专利]
![一种机车四象限变流器负载突变复合检测及控制方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/47149ddf112de2bd960590c69ec3d5bbfd0ada04.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202011111823.3(22)申请日 2020.10.16(71)申请人 中车永济电机有限公司地址 044500 山西省运城市永济市电机大街18号(72)发明人 王力 张巧娟 张瑞峰 于森林 詹哲军 (74)专利代理机构 太原科卫专利事务所(普通合伙) 14100代理人 朱源(51)Int.Cl.H02M 7/797(2006.01)H02M 1/32(2007.01)H02M 1/08(2006.01)H02M 1/088(2006.01)(54)发明名称一种机车四象限变流器负载突变复合检测及控制方法(57)摘要本发明涉及机车四象限变流器负载突变控制方法，具体为一种机车四象限变流器负载突变复合检测及控制方法。
一种机车四象限变流器负载突变复合检测及控制方法，该方法通过四象限控制方法实现，电压外环由传统PI控制器改为滑模控制器并配合斩波控制器，一方面不改变现有主电路及不需要额外的硬件电路设计，另一方面在检测到负载突变时可以对中间电压跳变量进行快速控制，保证中间电压稳定，提高了控制系统的鲁棒性和抗干扰能力。
在发生负载突变时，斩波器控制配合四象限控制能够保证中间电压稳定，不会造成牵引变流器故障发生，从而保障列车安全稳定运行。
权利要求书2页 说明书8页 附图2页CN 112290820 A 2021.01.29C N 112290820A1.一种机车四象限变流器负载突变复合检测及控制方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)四象限变流器启动；(2)若发生负载突切，负载电流i L减小，引起直流母线电压u dc上升，当前母线电压u dc会和中间直流电压给定值产生误差量u dc_err，将误差量传至电压外环控制器；(3)若发生负载突投，负载电流i L增大，引起直流母线电压u dc下降，当前母线电压u dc会和中间直流电压给定值产生误差量u dc_err，将误差量传至电压外环控制器；(4)电压外环控制器为滑模控制器，滑模控制器根据输入的误差量输出电流内环指令电流i*；(5)将步骤(4)得到的电流内环指令电流i*与变流器交流侧电流i作比较，将误差信号i_err送给电流内环PR控制器，电流内环PR控制器输出e*；(6)计算得到变压器次边电压值e；(7)将电流内环PR控制器输出值e*与变压器次边电压值e作比较得到参考电压u*，将参考电压信号送至调制模块，调制模块产生PWM脉冲用于控制四象限变流器IGBT开通关断，实现PWM整流；(8)采集检测此时的中间直流电压值u dc，若此时u dc和中间直流电压给定值满足公式则表明负载突变值被消除，系统稳定运行，否则返回步骤(4)，重复步骤(4)～步骤(8)。
四象限变频器
四象限变频器1. 引言四象限变频器是一种能够控制电机转速和方向的设备，广泛应用于工业控制系统中。
它通过改变电机供电的频率和电压，实现对电机的精确控制，可以使电机在不同负载情况下高效运行。
本文将介绍四象限变频器的基本原理、工作方式以及在工业领域的应用。
2. 四象限变频器的基本原理四象限变频器基于矢量控制原理工作，通过改变电压和频率来控制电机的转速和方向。
其基本原理如下：•正向运行：当电机处于正向运行状态时，四象限变频器提供正向电压和频率给电机，使其顺时针旋转。
•反向运行：当电机需要反向运行时，四象限变频器提供反向电压和频率给电机，使其逆时针旋转。
•转速控制：通过改变输出电压和频率的比例，可以实现电机转速的精确控制。
增大频率可加快电机转速，减小频率则减慢电机转速。
•动态刹车：四象限变频器还能够提供动态刹车功能，通过改变电机的输出电压和频率，实现电机的快速停止。
3. 四象限变频器的工作方式四象限变频器通过内部的逻辑电路和控制器来实现电机的精确控制。
其工作方式如下：1.输入信号处理：四象限变频器接收来自上位机或外部控制器的命令信号，经过输入信号处理电路进行处理，得到控制电压和频率的指令。
2.电压和频率控制：根据输入信号处理模块的指令，四象限变频器能够实现对输出电压和频率的精确控制。
通过改变两者的比例关系，可以控制电机的转速。
3.电流保护：四象限变频器内置了电流保护功能，通过对电机电流的监测和限制，保护电机免受过载和短路等危害。
4.故障检测和报警：在四象限变频器工作过程中，会监测电机和变频器的运行状态，一旦检测到故障或异常情况，会及时报警并采取相应的保护措施。
4. 四象限变频器的应用四象限变频器广泛应用于各个工业领域，其主要应用包括：•汽车制造：四象限变频器是汽车生产线上的常用设备，可以提供精准的控制和调速功能，确保生产线的高效运转。
•冶金行业：铁矿石、铝合金等冶金工艺中，电机的控制和调速对产品质量有着重要影响，四象限变频器能够满足这些要求。
什么是四象限变频器四象限变频器的工作原理是什么有哪些优点
什么是四象限变频器四象限变频器的工作原理是什么有哪些优点四象限变频器是一种电动机驱动装置，被广泛应用于工业领域，用于控制电动机的转速和转矩。
它通过调节输入频率和输入电压来改变电动机的转速和转矩。
四象限变频器的工作原理与传统的变频器有所不同，它可以在正转和反转、正转和反转停止四个象限中自由切换。
四象限变频器的工作原理可以简单地概括为以下几个步骤：1.输入电源：将电源接入四象限变频器的输入端。
2.整流：将输入的交流电转换为直流电，以供后续使用。
3.滤波：通过使用电容器和电感器对直流电进行滤波，以获得稳定的直流电。
4.逆变：将滤波后的直流电转换为调节频率和电压的变流。
通常采用的是PWM技术，即将电源转化为高频脉冲信号，然后通过控制脉冲宽度来实现对输出电压和频率的调节。
5.输出电源：将经过逆变的电流送入电动机，以驱动电动机的转动。
四象限变频器相较于传统的变频器具有以下优点：1.正转和反转切换：四象限变频器可以实现电动机的正转和反转的自由切换，同时能够在两种模式之间平稳过渡，不会造成机械冲击。
2.反向制动：四象限变频器能够通过调整输出频率和电压实现电动机的制动功能，使得电动机能够在制动过程中回馈电力，达到节能、减少热损耗的效果。
3.提高控制精度：四象限变频器能够通过精确控制输出频率和电压来实现电动机的精细调节，提高了控制精度和系统的稳定性。
4.调速范围广：四象限变频器能够实现很宽的调速范围，能够满足不同工况下对电动机的需求。
5.节省能源：四象限变频器通过调整电动机的工作频率和电压，使得电动机能够在有效的工作区间内工作，节约能源。
6.软启动和停机：通过四象限变频器可以实现电动机的软启动和软停机，避免了传统启动和停机时电机高电流的冲击，延长了电动机的使用寿命。
总之，四象限变频器是一种在电动机驱动领域应用广泛的设备，具有正转和反转切换、反向制动、提高控制精度、调速范围广、节省能源、软启动和停机等优点。
它在工业自动化、机床、船舶、石油、化工等领域发挥着重要的作用，并为生产和能源节约做出了贡献。
四象限整流器试验工装
四象限整流器试验工装一、四象限整流器概述四象限整流器是一种电力电子器件，具有高效、高可靠性、低噪音等特点。
它能够在电气系统中实现整流、逆变、斩波等多种功能，广泛应用于电动汽车、新能源、工业控制等领域。
二、四象限整流器试验工装的重要性四象限整流器试验工装是进行四象限整流器性能测试和质量检验的关键设备。
通过试验工装，可以有效评估四象限整流器的电气特性、安全性、可靠性等指标，确保其在实际应用中的稳定运行。
三、四象限整流器试验工装的设计与原理四象限整流器试验工装主要由电源系统、控制系统、检测系统、保护系统等部分组成。
试验工装的工作原理是根据四象限整流器的技术要求，对电源、负载、控制信号等进行合理配置，实现对四象限整流器的试验目的。
四、四象限整流器试验工装的应用领域四象限整流器试验工装广泛应用于新能源汽车、电力电子、工业自动化等行业。
通过试验工装的辅助，可以有效提高四象限整流器的研发效率和产品质量。
五、四象限整流器试验工装的优缺点优点：试验工装具有高度集成、操作简便、试验效率高、安全性好等特点。
缺点：试验工装的投资成本较高，对维护和操作人员的要求较高。
六、如何选择合适的四象限整流器试验工装在选择四象限整流器试验工装时，应充分考虑以下因素：1.试验工装的性能指标应与四象限整流器的技术要求相匹配；2.试验工装的稳定性、可靠性要高，以确保试验结果的准确性；3.试验工装的操作界面应简单易懂，便于操作人员快速上手；4.试验工装的售后服务与技术支持要完善。
七、总结四象限整流器试验工装在电力电子行业中具有重要地位，为研发和生产高质量的四象限整流器提供了有力保障。
基于四象限矢量变频器的起重机控制方案设计
基于四象限矢量变频器的起重机控制方案设计王涛;王爱国;石罡;彭云华【摘要】分析了起重机运行机械特性、调速控制系统的工艺要求、起重机的调速方法,提出了一种基于四象限运行的矢量变频器设计的起重机提升机构调速控制系统的设计方案.满足了起重机提升机构对转矩、转速、启动制动、防溜钩等方面的控制要求.同时在回馈制动时做到能量回馈电网,经济节能.%The mechanical characteristics of a crane is analyzed in this paper,and aiming at the process requirement of its speed regulating system,and its adjustment speed method of a crane,the paper puts forward a kind of designing scheme of a kind of speed regulation system with vector frequency converter which can operate in four quadrants.This scheme is satisfied with the torque,speed,starting,braking, glide-hook and so on,and in the meantime,it can feed back the energy to the power system when the motor is braking,so this is a eco-nomical and energy-efficient design.【期刊名称】《广东石油化工学院学报》【年(卷),期】2015(025)006【总页数】4页(P46-49)【关键词】矢量变频器;四象限运行;回馈制动;起重机调速控制【作者】王涛;王爱国;石罡;彭云华【作者单位】广东石油化工学院计算机与电子信息学院,广东茂名 525000;广东石油化工学院计算机与电子信息学院,广东茂名 525000;广州东芝白云菱机电力电子技术有限公司,广东广州 510460;广州东芝白云菱机电力电子技术有限公司,广东广州 510460【正文语种】中文【中图分类】TH21起重机属于特种设备，广泛应用于造船、冶金、能源等行业，用于装卸或输送货物，是各行发展的基础产业。
一种四象限变频器[发明专利]
![一种四象限变频器[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/749dd97d777f5acfa1c7aa00b52acfc789eb9fee.png)
(10)申请公布号 (43)申请公布日 2014.05.28C N 103825470A (21)申请号 201410086283.6(22)申请日 2014.03.10H02M 5/458(2006.01)H02M 1/14(2006.01)H02M 1/12(2006.01)H02J 3/38(2006.01)H02P 23/06(2006.01)(71)申请人台州富凌电气有限公司地址317519 浙江省台州市温岭市城北街道经环路2号(72)发明人黄万攀 陈友江挺(54)发明名称一种四象限变频器(57)摘要本发明属于变频器技术领域，提供了一种四象限变频器，变频器设置在电网和感应电机之间，在变频器直流母线侧设置能量回馈单元，变频器上直流母线的负极端DC-与能量回馈单元的DC-电气连接，变频器上的DC+与能量回馈单元的DC+端电气连接，能量回馈单元的三相交流输出并接在变频器的输入侧R 、S 、T ，能量回馈单元的端子PE 端子可靠接地，能量回馈装置检测到变频器母线电压达到其设定值时，便会将回馈电能转换为工频频率传送至电网进行节能调节。
本发明的优点在于外接能量回馈装置，将电机产生的电能通过反馈再加到，变频器的输入端，加装电抗器，避免了谐波污染，使得功率因数大幅提升，实现了电能的高效利用率。
(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书5页 附图2页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书5页 附图2页(10)申请公布号CN 103825470 A1/1页1.一种四象限变频器，变频器设置在电网和感应电机之间，其特征在于，在变频器直流母线侧设置有用于实时监视及控制母线并使四象限稳定运行达到节能的能量回馈单元，所述的变频器上直流母线的负极端DC-与能量回馈单元的DC-电气连接，变频器上的DC+与能量回馈单元的DC+端电气连接，能量回馈单元的三相交流输出并接在变频器的输入侧R 、S 、T ，能量回馈单元的端子PE 端子可靠接地，所述的能量回馈装置检测到变频器母线电压达到其设定值时，便会将回馈电能转换为工频频率传送至电网进行节能调节。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
（２）负 载形 式单 一 ，变 换 不够 灵 活 。不 同的 电 源装 置需 要 不 同 的负 载进 行 测试 ，从 而增 加试 验 人 员的 Ｔ作 强度 。
港 口科技 ·港 口电 气
一 种 基 于四 象限变频 的岸 电测试 电子 负载
朱崇铭 ：， 张 骏 ， 罗 娜 ， 金 泽
（１．智 能 电 网保 护 和 运 行 控 制 国 家重 点 实验 室 ， 江 苏 南 京 ２１（Ｊ０（）３； ２．南瑞 集团有限公 司， 江 苏 南京 ２１（）００３；
（３）负载 调 节 只能 为有 级 调节 ，当需 要 阻值 连 续 变 化或 负 载形 式 灵活 变化 时 ，很 难 满 足要求 。
针 对上 述 问题 ，本文 提 ｝１｛一 种 基 于 四象 限 变 频 的 岸 电测 试 电子 负 载 （以下 简 称 “电子 负 载 ”）， 不但 可 以满 足试 验 环境 对 负载 功 率 值 的要 求 ，而 且 可 将 负载 试验 的能量 回馈 至 电网 ，实 现 能源 的
三 相 ＶＳＲ在 单 位 功 率 因 数 下 的工 作 状 态 根 据能 量传 递形 式 分 为整 流 状 态 和逆变 状 态。 由于 电能可 以双 向传输 ，三 相 ＶＳＲ已不 是 传统意 义 上 的 ＡＣ／ＤＣ变换 器 。 当 三相 ＶＳＲ从 电 网吸收 电 能 时 ，其运行 于整流工作状 态 ；当三相 ＶＳＲ向电网 提供 电能时 ，其运 行 于逆 变 Ｔ作 状态 。
３．澄瑞 电力科技 （上 海 ）有限公 司， 上 海 ２０１２０３）
摘 要 ：针 对传 统 负载耗 费 电能 、测 试 不 灵活等 缺 点 ，研 究一 种 用 于岸 电 测试 的 电子 负 载 。对 电子 负载 的拓 扑 结 构和控 制 策略 进行 分析 ，并在 此基 础 上制 作 电子 负载样 机 。利 用该 样机 对 ５ｔ）（）ｋＶＡ岸 电 电源进 行 测试 ：试 验 结果表 明该 电子 负载 能 够满足 岸 电测试 要 求 。 关键 词 ：电子 负载 ；岸 电 ；四 象限 变频
电 网
电子 负载 装 置 图 １ 电子 负 载 基 本 原 理 图
—岸 一
电 变 频 电 源
＿＿¨一
Ｌ ＿ｊＫ Ｉ＜ －Ｊｌ＜
广、ｒ、Ｙ
ｌ／
厂Ｙ、 厂ｙ、
（ ｝出
＿
－ＪＫ ＪＫ
＿ＪＫ Ｉ＜ Ｉ＜ ＿＝千Ｌ Ｌ
－
Ｔ，个 ＿
ｌ
Ｊ
Ｔ， ● －Ｊ 广Ｙ．Ｙ ．、
负 载 模 拟 变 换 器 主要 包 括 开 关 管 ～ 构 成 的 ｊ 相 电 压 源 型 整 流 器 （Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｏｕｒｃｅ Ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ，ＶＳＲ）、滤 波 电感 Ｌ。和滤 波 电容 Ｃ。等 。并 网逆 变器 主要 包 括 由 ７＇１’～ 构 成 的 三 相 电压 源 型 逆 变 器 （Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｏｕｒｃｅ Ｉｎｖｅｒｌｅｒ，ＶＳＩ）、滤 波 电
· ３８ ·
港 口科 技 ·港 口电气
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ电 网
』
岸 电 变频 电 源 Ｋ
— — Ｊ＼ Ｉ指令 信 号 产 生 环 节
—
—
一 电压 波 形 信
昙
Ｔ
指 令 信 号
’ ｒ
Ｌ
』
负载模 拟 单 元 Ｋ
ｙ
ｒ
● ｋ
能 重 回馈 平 兀 一 一
Ｖ 一 ＿ｙ
图 ３ 三 相 ＶＳＲ 拓 扑 结 构 示 意 图
２ 控 制策 略
０ 引 言
循环 利用 ，从 而降 低测 试 成小 、
港 口岸 电 的 应 用 和 推 广 是 实 现 港 口节 能 减 排 、减 少船舶 污 染 排放 的有 效手 段 ，更 是 推动 绿 色 港 口建 设 的重要 举 措 ，具 有 良好 的社 会效 益 和 经 济效 益 。
岸 电变 频 电源 作 为岸 电设备 的核 心 ，为 了保 证其 在 实际 工作 中的 可靠 性 和稳 定性 ，在 产 品 出 厂 和连 船测 试前 都 要 进行 输 ｆｆ｛带 载 测试 。传 统 的 方法 是 采用 固定 电阻 、变 阻 箱 和 电抗 器等 作 为 负 载 ，但存在以下缺点 ：
１ 基本原 理 和 拓扑 结构
电子 负 载 基本 原 理 图 见 图 １。交 流 电子 负载 通 过采 样岸 电变频 电源 输 ｍ 电压 波 形信 号 ，并 将 该信号输 入到指令信号产生环节中。根据设定 的 负载形式 ，在指 令 信 号 产生 环节 中产 生 指令 电流 信号 ，负载模拟器迅速而准确地跟踪指令信号的 变 化 ，产 生相 应 的电 流波 形 ，从 而实 现模 拟各 种 负 载 的功 能 。能 量 回馈 单元 通 过控 制 并 网输 出 电流 和直流母 线 电压 ，实现 单 位功 率 因数 的有 源 逆 变 ， 使 能量 回馈 至 电 网。
ｒ ｒｍ
ｒ＿、
。
’
－ＪＫ Ｋ Ｊｋ Ｊ ： 一［＿一
ｏ
—
卜＿＿ 电 网
０一
●－
Ｃ
负载 模 拟 变换 器
直 流 母 线
并 网逆 变 器
，
ｒ
，Ｊ
－［ 工 ］＿ Ｃ
图 ２ 电 子 负 载 拓 扑 结 构 示 意 图
阻 尺、滤 波 电感 ￡ 、滤 波 电 容 ｃ 和 Ｃ 等 。直 流 支 撑电容 为电能存储单元 。由拓扑图可 以看出， 不 管是 负载模 拟 单 元还 是 能 量 回馈单 元 ，其基 本 结 构都 是三 相 电压 型 ＶＳＲ。
电子 负 载 拓 扑 结 构 示 意 图 见图 ２。岸 电 变 频 电源 的输 出 端 与 电子 负 载 的输 入 端 相 连 ， 而 电 子 负 载 通 过 并 网 逆 变 器 将 试 验 能 量 回 馈 至 电 网 ，耶 么 可 以将 电子 负 载 看 成 一 个带 直 流 中 间 环 节 的 交 交 变换 器 。