国内某知名液压元件、液压系统生产制造商研发的首套大功率能量回馈型液压马达加载测试系统，用于企业液压系统的开发、测试以及技术应用；该系统工作时驱动电机通过联轴器带动液压泵转动，被测马达由液压泵驱动，同时被测马达由联轴器与负载电机进行连接，负载电机为被测马达提供所需的负载转矩，从而实现对马达的加载测试。

相较传统电机加载测试系统，能量回馈型加载系统是液压马达加载测试的一种优选方案，该方案具有响应速度快、节能高效的特点；在测试过程中，负载所消耗的绝大部分机械能能够通过变频器再回馈到电网，从而达到节能测试的目的；四象限运行的有源整流回馈单元不仅能消除高次谐波，提高功率因数，而且不受电网波动的影响；这特别适用于液压泵和马达测试的综合试验台。

能量回馈型加载系统原理图

客户需求

交流异步电机因其既可以运行于电动状态下，又能够运行在发电状态下，因此要求变频器能够将异步电机设置在不同的工况下，完成电动和能量回馈的四象限运行；并同时满足以下要求：

1、闭环矢量控制：支持速度、转矩控制；并满足马达重过载实验工况；

2、稳速精度高：支持被测马达长时间疲劳实验；

3、转矩响应快：支持额定转速、转矩内，液压马达高频次正反转冲击实验；

4、低谐波：对周边弱电设备、仪器无干扰；

5、总线控制：支持Modbus、Profinet通讯控制要求。

英威腾方案

根据测试台控制要求，英威腾提供四象限变频柜机整体解决方案，采用GD880系列工程传动产品，集成进线柜、有源整流柜、逆变柜及控制柜；产品基于DFX理念进行模块化设计，采用先进控制算法，具有优异的速度和转矩控制性能；其拓扑及柜体布置如下：

进线柜：含进线保护断路器、上电缓存组件及供电模块；

整流柜：含有源整流单元、LCL滤波单元、快速熔断器及直流母排；

逆变柜：含逆变单元、输出电抗器、快速熔断器及共模滤波器；

控制柜：含有源整流控制盒、逆变控制盒、操作面板以及辅助控制回路等。

方案价值

英威腾GD880四象限变频柜机采用单整流加双逆变方案，整流部分采用超低谐波有源整流技术；单元控制盒采用最新DSP+FPGA+ARM三芯片架构，I/O、总线、编码器等信号、电机算法统一由DSP处理，响应高效；以太网监控、实时时钟、SD卡存储统一由ARM处理，实时操作；DSP、FPGA、ARM经高速总线实时交互数据，实现高速高精度环路控制运算及发波控制，确保驱动系统卓越的动态响应和控制性能。同时GD880四象限变频器还具有以下几个特点：

==有源整流四象限运行：采用直流母线电压环、坐标变换及VD矢量变换等技术根据电网电压、母线电压及输入电流自动控制IGBT的驱动，有效保证回馈电能质量；且变频器输入电流小，功率因数高（≥0.99@满载），功率密度大，谐波含量小（THDI < 5%（@ 额定功率）THDU < 5% ），大大减少了对电网的污染；

==优异的过载能力：以连续运行电流I_Hd为基准，负载周期内允许以150%持续过载60s或以180%持续过载10s；满足液压马达重载测试工况；

==动态响应及稳速精度高：转矩响应：<5ms、稳速精度：± 0.01%，完全满足液压马达30次/分钟高速正反转冲击实验及长时间疲劳实验；

==多总线冗余控制：支持主流通讯协议（Modbus/Profibus-DP/Profinet/CANopen等）及双通道总线控制，支持内部切换，解决过程控制通讯冗余备份问题，确保通讯畅通。

==专业的柜体设计：整套变频器柜从设计到生产处于全面质量管控体系之下，主回路功率柜体均经过标准化测试验证；柜体热仿真、机械力学仿真等专业化的设计手段有效保障了产品耐用性及可靠性。

由于异步电机外特性曲线范围比较广，几乎可以满足其覆盖范围内的所有参数的测试；转速在200 r /min以上时，功率回收效率可以在50%～70%。但初期投资较高，因而特别适合连续时间长、可靠性要求高以及高速、高功率的测试工况。

变频柜现场

英威腾GD880系列四象限变频器应用于该测试平台中，对于液压马达性能和质量的提升，液压系统的优化调整、以及新技术研发等方面提供了有力支持。