摘要：介绍了测功机的主要种类，并选择利用变频器与异步电机实现异步电力测功机的方案。分析了共用直流母线的两种不同方式，并选择共用直流均衡母线的方式把两台变频器的直流母线并联以实现能量的回馈利用。介绍了直接转矩控制的基本原理，并利用直接转矩方式来实现对异步电机的控制，在此基础上，通过采用直接转矩控制方式对测功机系统进行了大量的仿真研究，验证可知该异步电力测功机系统具有良好的动、静态性能，并达到了能量回馈的目的。

关键词：测功机；变频器；异步电机；能量回馈

中图分类号：tm343; tm306    文献标志码：a    文章编号：1001-6848(2010)02-0087-04

    按照测功机运行时功率转换方法，可将测功机分为功率吸收型测功机和功率传递型测功机。

    功率吸收型测功机是指测功机加载器为一个耗能制动器，以测功机本体发热的方式消耗功率的一种测功机，它把被试机的功率全部转换为热能，通过制动器发热来散热耗功。功率吸收型测功机主要包括电涡流测功机、水力测功机、磁滞测功桃、磁粉测功机等。

    功率传递型测功机是将从被测动力机吸收来的能量，通过测功机的发电机发出的能量传递到被测动力机外电阻器上消耗或通过整流逆变反馈到电网来降低本体的发热，从而提高测功机的测试功率。功率传递型测功机主要包括直流电力测功机、永磁电力测功机、同步电力测功机、交流异步电力测功机等[14]。

  用变频方案实现的电力测功机是国际上****进的测功机系统之一，可以使测功机具有优良的动、静态性能，本文亦采用变频方案来构成异步电力测功机系统，通过直接转矩控制方式来控制异步电机，并利用公共直流母线来实现能量的回馈利用。

  如图l所示，负载电机和被测电机都是通过交一直一交变频器控制，其中，变频器1工作在直接转矩模式下，控制负载电机的转矩大小；变频器2工作在速度模式下，控制被测电机的转速大小。负载电机的转矩给定方向与被测电机的速度给定方向是相反的，两台电机的电机轴是刚性耦合的。

    变频器的控制信号从pc机上发出，通过labview软件编写程序，实现数据的通信、采集、计算、处理以及综合分析、存储等，从而实现一个完善的测功机系统。pc机上连接的打印机可以把实验结果打印出来。

    因为驱动和负载都是用了交流电机和变频器，因此采用共直流母线(common-dc-bus)技术来处理测功机发出的能量。当负载电机的能量返回到直流回路时可以被驱动电机使用，形成能量循环，从而有效地提高能量利用率，减少从电网获取的能量。

    共用直流母线分为两种：共用直流均衡母线和共用直流回路母线。

    共用直流均衡母线是将多台变频器的直流母线回路并联在一起（变频器本身设计有外接的直流母线输出端子），达到共用直流母线的方式，其中，每台变频器都有独立的整流、逆变装置。对于通用变频器而言，采用共用直流母线很重要的一点就是在上电时必须充分考虑到变频器的控制、传动故障、负载特性和输入主回路保护等，因此，每台变频器和共用直流母线之间可以加装电抗器、快速熔断器和接触器等以起到保护作用，可以根据窦际需要对变频器进行保护设计。

    如图2所示：两台变频器并联在三相电网上，每台变频器控制一台异步电机，然后把变频器的直流母线端子dc对接，在直流母线上加入快速熔断器，避免发生过电流时对变频器造成损害。

    如图3所示，共用直流回路母线方式是将多台逆变器连接到同一个公共的直流回路上，两台逆变器共用一个整流装置。