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In der Motor-F&E, Leistungsüberprüfung und Werkstests muss eine Back-to-Back-Motortestbank unterschiedliche Motortypen, Spannungsniveaus, Leistungswerte, Drehzahlen und Lastbedingungen berücksichtigen. Dies stellt hohe Anforderungen an die Anpassungsfähigkeit, die Ladefähigkeit und die koordinierte Steuerung des Antriebssystems.
Für ein Motor-Back-to-Back-Test-Bench-Projekt in der Nanyang Explosion-Proof Motor Factory setzte FGI den FD800 Series Variable Frequency Drive (VFD) ein, um das Antriebs- und Laststeuerungssystem zu bauen. Das System verwendet eine gemeinsame DC-Bus-Architektur, die es einzelnen Inverter-Einheiten ermöglicht, unabhängig oder parallel je nach Testanforderungen zu arbeiten.
Mit Funktionen wie herkömmlicher Back-to-Back-Loading, überlagerter Frequenzbelastung und Geschwindigkeitsverfolgung kann das System eine größere Bandbreite an Motortestbedingungen unterstützen.
Während der Inbetriebnahme vor Ort wurde das System erfolgreich für Tests mit synchronen und asynchronen Motoren sowie Motoren mit 380 V und 660 V eingesetzt. Über eine RS485-Schnittstelle mit der Modbus-Kommunikation wurde der FD800 auch mit dem Überwachungscomputer des Kunden für zentrale Steuerung und Überwachung des Betriebszustands integriert.
Der Teststand ist für Leistungstests und Lasttests verschiedener Elektromotortypen konzipiert.
Das System verwendet eine mechanische Back-to-Back-Konfiguration, wobei der zu Prüfmotor (MUT) auf der Antriebsseite und der Lastmotor auf der Testseite liegt. Der MUT ist für den Motorbetrieb verantwortlich, während der Lastmotor ein steuerbares Lastdrehmoment liefert.
Basierend auf einer gemeinsamen DC-Bus-Architektur bildet die VFD der FD800-Serie ein integriertes Antriebs- und Ladesystem. Verschiedene Steuerungs- und Belastungsstrategien können je nach getestetem Motor konfiguriert werden.
Bei Motoren mit unterschiedlichen Leistungsangaben können die Wechselrichter unabhängig oder parallel arbeiten, um die verfügbare Ausgangskapazität zu erhöhen. Dies ermöglicht einer einzigen Testplattform, ein breiteres Spektrum an Motorleistungswerten abzudecken, ohne für jedes Testobjekt eine völlig andere Antriebskonfiguration zu benötigen.
Die Vor-Ort-Tests umfassten Synchronmotoren, Asynchronmotoren und 380 V/660 V-Motoren und zeigten die Anpassungsfähigkeit des FD800 an verschiedene Motortestanforderungen.
Die Motortestplattform in der Nanyang Explosionssicheren Motorfabrik muss Motoren mit verschiedenen Typen, Spannungs- und Leistungsstufen verarbeiten.
Synchrone und asynchrone Motoren haben unterschiedliche Steuereigenschaften. Gleichzeitig umfassen die Testobjekte Motoren mit unterschiedlichen Spannungsniveaus, wie 380 V und 660 V, sowie unterschiedliche Kapazitäten.
Das Testsystem muss daher ausreichend Flexibilität und Kapazitätsskalierbarkeit bieten, sodass seine Konfiguration und Steuerungsstrategie je nach Testobjekt angepasst werden können.
Während eines Back-to-Back-Motortests müssen Antriebs- und Lastseite unter unterschiedlichen Geschwindigkeits- und Lastbedingungen in Koordination arbeiten.
Der Lastmotor könnte sich bereits drehen, bevor er in den Testprozess gebracht wird. Das Antriebssystem muss daher seine aktuelle Drehzahl identifizieren und die Leistung gleichmäßig erzeugen, während gleichzeitig ein steuerbares Lastdrehmoment gemäß den Testanforderungen bereitgestellt wird.
Dies erfordert sowohl stabile Synchronisation als auch flexible Lademöglichkeiten.
Motorentests umfassen Antriebssteuerung, Laststeuerung, Betriebszustandsänderungen und Echtzeitüberwachung.
Das Antriebssystem muss daher mit dem bestehenden überwachten Steuerungssystem des Kunden kommunizieren. Dies ermöglicht es den Betreibern, beide Seiten der Testbank von einer zentralen Schnittstelle aus zu verwalten, Betriebsparameter zu konfigurieren und den Gerätestatus während des gesamten Tests zu überwachen.
Um diese Anforderungen zu erfüllen, entwickelte FGI eine gemeinsame DC-Bus-Motor Back-to-Back-Testlösung basierend auf der VFD der FD800-Serie.
Das System besteht hauptsächlich aus dem Eingangsstromabschnitt, dem Gleichrichter, dem DC-Filterbereich, dem gemeinsamen DC-Bus und Invertereinheiten. Jede Wechselrichtereinheit kann je nach Testkonfiguration entweder eine Antriebs- oder eine Lastfunktion übernehmen.
Die Wechselmotoren können je nach erforderlicher Testkapazität auch unabhängig oder parallel betrieben werden.
Während eines typischen Back-to-Back-Test arbeitet der zu testende Motor zunächst mit der erforderlichen Geschwindigkeit und Betriebszustand. Der FD800 auf der Lastseite nutzt seine Geschwindigkeitsverfolgungsfunktion, um den aktuellen Rotationszustand des Motors zu identifizieren und die Ausgabe vor dem Eintritt in den Ladeprozess reibungslos herzustellen.
Zusätzlich zur konventionellen Back-to-Back-Belastung führte das System auch eine funktionale Überprüfung der überlagerten Frequenzbelastung durch und bot eine zusätzliche Methode zur Simulation spezifischer Testbedingungen.
Für die Systemintegration kommuniziert der FD800 über RS485 und das Modbus-Protokoll mit dem Aufsichtscomputer des Kunden. Betriebsbefehle, Parameter und Statusinformationen können zwischen dem VFD und dem oberen Steuersystem ausgetauscht werden.
Die Testplattform führte erfolgreich Tests mit Synchronmotoren, Asynchronmotoren und 380 V/660 V-Motoren durch.
Der FD800 kann je nach Motortyp und Testanforderungen mit unterschiedlichen Steuerungsstrategien konfiguriert werden. Bei unterschiedlichen Leistungsangaben können Wechselrichter unabhängig oder parallel betrieben werden, um die verfügbare Kapazität zu erweitern.
Durch die Verwendung einer flexiblen Antriebsplattform zur Prüfung von Motoren mit unterschiedlichen Typen, Spannungswerten und Leistungsstufen kann die Lösung die Vielseitigkeit und Nutzung des Motortestwerks verbessern.
Das System verwendet eine gemeinsame DC-Bus-Architektur, die es der Laufwerks- und Lastseite ermöglicht, denselben DC-Bus zu teilen.
Während des Back-to-Back-Betriebs kann regenerative Energie, die von der Lastseite erzeugt wird, über den gemeinsamen DC-Bus übertragen und von der Laufwerksseite genutzt werden. Dies ermöglicht den Energieaustausch zwischen Antriebs- und Lastbereich und verbessert die gesamte Energienutzung des Systems.
Der lastseitige Motor wendet Gegendrehmoment auf den zu prüfenden Motor an, um unterschiedliche Betriebs- und Lastbedingungen zu simulieren.
Zusätzlich zur herkömmlichen Back-to-Back-Belastung überprüfte das Projekt auch die Funktion der überlagerten Frequenzlast. Dies gibt der Testplattform größere Flexibilität bei der Auswahl von Lademethoden entsprechend unterschiedlichen Testzielen und erweitert die Bandbreite der abgedeckten Testbedingungen.
Der Lastmotor dreht sich typischerweise bereits, bevor er in den Ladeprozess eintritt.
Der FD800 nutzt seine Geschwindigkeitsverfolgungsfunktion, um die aktuelle Betriebsgeschwindigkeit des Motors zu bestimmen und die Ausgabe auf Basis des detektierten Zustands gleichmäßig herzustellen. Dadurch kann die Lastseite kontrolliert in Betrieb eintreten und hilft, den Einfluss auf Strom und Drehmoment während des Einschaltens zu verringern.
Der FD800 kommuniziert über RS485 und Modbus mit dem Überwachungscomputer des Kunden.
Bediener können die obere Steueroberfläche nutzen, um Laufwerk und Lastseiten zu verwalten, Betriebsparameter zu konfigurieren und den Gerätestatus zu überwachen. Dadurch kann die VFD als integrierter Teil des gesamten Motortest-Workflows des Kunden arbeiten, anstatt als isoliertes Laufwerksgerät.
Nach der Inbetriebnahme vor Ort und Tests unterstützte der FD800 erfolgreich Back-to-Back-Tests von Motoren mit verschiedenen Typen, Spannungsniveaus und Leistungsstufen.
Das Projekt überprüfte zentrale Funktionen darunter:
Konventionelle Rück-an-Rücken-Ladung
Überlagerte Frequenzbelastung
Geschwindigkeitsverfolgung
Unabhängiger Wechselrichterbetrieb
Betrieb des Parallelwechselrichters
RS485 + Modbus-Kommunikation
Zentrale Kontrolle und Statusüberwachung
Aus Sicht der Systemkonfiguration können die Wechselrichter-Einheiten unabhängig oder parallel je nach erforderlicher Testkapazität betrieben werden.
Aus Sicht der Energiearchitektur ermöglicht der gemeinsame DC-Bus den Energieaustausch zwischen der Antriebs- und der Lastseite.
Aus Steuerungssicht ermöglicht die RS485+-Modbus-Kommunikation die Integration des FD800 in das Überwachungstestsystem des Kunden für zentralen Betrieb und Überwachung.
Insgesamt erfüllt die Lösung die Anforderungen der Testplattform hinsichtlich Multimotor-Kompatibilität, flexibler Kapazitätsabdeckung und vielfältige Testbedingungen.
Der Einsatz der FGI FD800 Serie VFD in diesem Motor-Back-to-Back-Teststand kombiniert eine gemeinsame DC-Bus-Architektur mit flexibler Wechselkonfiguration, mehreren Lademethoden, Geschwindigkeitsverfolgung und RS485+ Modbus-Kommunikation.
Das System unterstützte erfolgreich Tests von synchronen und asynchronen Motoren sowie 380 V- und 660-V-Motoren und überprüfte gleichzeitig konventionelle Back-to-Back-Loading- und überlagerte Frequenzlastfunktionen.
Das Projekt demonstriert die Fähigkeiten der FD800-Serie in Bezug auf Mehrmotorenanpassung, flexible Leistungskapazitätskonfiguration, gemeinsames DC-Bus-Back-to-Back-Testing und Testsystemintegration.
Für Motorhersteller, F&E-Labore und Motorleistungsprüfeinrichtungen bietet diese Art flexibler VFD-basierter Architektur eine praktische Lösung für den Bau von Testplattformen, die eine größere Bandbreite an Motorspezifikationen und Betriebsbedingungen bewältigen können.
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