科研平台介绍

1.P1中心简

高节能电机及控制技术国家地方联合工程实验室、教育部电能质量工程研究中心、安徽省工业节电与教育部电能质量工程研究中心,均依托安徽大学建设。

高节能电机及控制技术国家地方联合工程实验室是国家发改委2011年依托安徽大学建设的一个国家级科技创新平台,主要围绕电机节能、新型特种电机及其控制技术等方向,开展电机逆向多目标优化、高功率密度电动汽车驱动电机、新型机器人关节电机等先进技术的研发与推广应用。

教育部电能质量工程研究中心是教育部依托安徽大学设立的我国唯一专业研究电能质量工程技术的研究机构,属于国家产业和技术重点支持领域。长期致力于电能质量测试技术、测试仪器设计制造技术、测试分析与评估技术、电能质量控制技术、电能质量控制产品及工程的设计技术、工业节电技术的基础研究及工程应用开发与推广。

安徽省工业节电与电能质量控制协同创新中心以安徽大学牵头,联合东南大学、安徽省电力公司、马钢(集团)控股有限公司、安徽皖南电机股份有限公司、合肥通用机械研究院等作为核心共建单位,共同致力于提升科技创新能力和拔尖创新人才培养能力,服务和引领工业节电与电能质量控制领域的技术创新,进行相关共性与关键技术的应用和推广。

近年来,本中心在高节能电机及控制技术、电能质量、工业节电和用电安全等重点领域,集聚和培养了一批高层次技术人才,共承担国家级科研支撑计划项目、国家重大科学仪器专项、国家自然科学基金项目、省级科技攻关项目等30多项,大中型企业委托项目60多项,获得省部级科技进步一等奖2项、二等奖3项、三等奖1项。形成了一大批核心技术和科研成果。

2.P2 Introduction

Anhui University established and supported following institutes

  • Combining National and Local Engineering Laboratory on Energy-Saving Motor & Control Technique;

  • Educational Ministerial Engineering Research Center on Power Quality ;

  • Provincial Collaborative Innovation Center on Industrial Energy Saving & Power Quality Control ;

 

Combining National and Local Engineering Laboratory on Energy-Saving Motor & Control Technique” is a national platform for sci-tech innovation, which was initiated by National Development and Reform Committee in 2011, and founded in AnHui University. This Engineering Laboratory focuses on motor energy saving and new-model special electric machine & control. The laboratory develops and promotes advanced technology in multi-objective optimization of motor reverse operations, driving motor of high power-density electric automobiles and the motor for the joints of new robots.

Educational Ministerial Engineering Research Center on Power Quality” is a unique professional research institute for power quality technology, initiated by the Ministry of Education. It is largely sponsored by the government. The center works at power quality measuring & testing, designing & production of testing instruments, testing analysis & evaluation, power quality control technology & products, and basic research & promotion of industrial designing as well as industrial energy saving.

Provincial Collaborative Innovation Center on Industrial Energy Saving & Power Quality Control” is led by Anhui University and jointly established by Southeast University, Anhui Electric Power Company, Magang (Group) Holding Co., Ltd., Anhui Wannan Electric Co., Ltd. and Hefei General Machinery Research Institute. The center organizers make concerted efforts to improve sci-tech innovation technology and develop the training of innovative talents. They aim to lead the technological innovation in the field of industrial energy saving and power quality control. Besides, the organizers apply and promote the technology with common features as well as key technology.

In recent years, the institutes have gathered and cultivated innovative talents in the major fields of energy-saving motor& control, power quality, industrial energy saving and electrical safety. These high-level researchers have undertaken dozens (more than 30) of national major or key projects from National Science Supporting Planning Project, National Major Scientific Instrument Special Project, National Natural Science Foundation and provincial key scientific and technological projects. The centers have also implemented more than 60 authorized projects from large and medium-sized enterprises. The core technology and scientific achievements are recognized by winning Provincial Prize for Progress in Science and Technology for several times: 2 First Prizes, 3 Second Prizes and 1 Third Prize.

3.P3研究领域及核心技术(宣传册目录中只有各研究方向大标题)

  1. 新能源汽车驱动电机及控制器

  • 混合动力汽车驱动电机

  • 纯电动大巴驱动电机

  • 纯电动大巴轮边电机

  • 电动汽车驱动电机控制器

  • 无速度传感器矢量控制器

  1. 电能质量监测分析

  • 便携式电能质量分析仪

  • 电能质量远程监测仪

  • 电力谐波分析仪

  • 交直流电流钳

  1. 电力电子系列产品

  • APF

  • SVG

  • 小功率光伏逆变器

  1. 电机优化设计

  • 电机多目标逆向优化系统

  • 球形电机

  1. 机器人

  • 反恐排爆机器人

  • 消防侦察机器人

  1. 过程控制

  • 公共机构分体空调节能群控系统

  • 工业窑炉监控系统

      

     

  • 4.P4 1.新能源汽车驱动电机及控制

     

针对新能源汽车用驱动电机及其控制器,采用电磁设计、结构设计、热分析相结合的方法,优化电机电磁设计和机械结构,进行仿真分析,并制作电机样机,通过了电机性能检测试验。

混合动力汽车驱动电机

技术指标

电机型式

永磁同步电机

额定功率

10kw(≥60s

峰值功率

20kw(≥10s

额定扭矩

100Nm(≥60s

峰值扭矩

150Nm(≥2s)

最高工作转速

5500rpm

电机最高效率

平均效率>85%NEDC循环工况下)
最高效率≥93%

高效区域

系统高效区(效率>80%)≥75

尺寸限制

外径≤300mmm,轴向长度≤62mm

转矩密度

12.5Nm/kg

功率密度

1.67kw/kg

研发&设计

 

样机&产品

 

 

 

5.P5纯电动大巴驱动电机

技术指标

 

额定功率

100 Kw

峰值功率

250 Kw

额定电压

400 V

过载电机电压

440 V

额定扭矩

1005 Nm

峰值扭矩

2400 Nm

基频

50Hz

额定转速

950 rpm

极限转速

2400 rpm

电机尺寸

490mm×560mm(不包括轴伸)

最大过载时间

1 min

重量

650 Kg

绕组接法

效率

0.82

功率因数

0.82

工作制

S1

研发&设计

样机&产品

 

6.P6纯电动大巴轮边电机

技术指标

电机型式

三相交流鼠笼式感应电动机

额定功率

65kW

峰值功率

120kW

最高工作转速

8000rpm

电机最高效率

0.85

尺寸限制

250mm×250mm×350mm

冷却系统

水冷,入口温度≤60℃

注:表中为热态时测量数据

研发&设计

 

样机&产品

7.P7电动汽车驱动电机控制器

技术指标

电机型式

异步电机

额定功率

110kw(≥60s

峰值功率

200kw(≥10S

额定扭矩

1200Nm(≥60s

峰值扭矩

2000Nm(≥2s)

最高工作转速

2500rpm

恒转矩区转速精度

3%

弱磁区转速精度

5%

转矩响应时间

50ms

 

研发&设计

 

转速波形 励磁电流id波形

转矩电流id波形 电压轨迹

样机&产品

 

 

8.P8无速度传感器矢量控制技术

技术指标

电机型式

异步电机

工作模式

PG转速模式/PG转矩模式

稳定运行区域

全状态(电动,低速发电,带速重投)

转速精度

1%

转矩精度

5%

最低辨识转速

0.5HZ

低速带载能力

0.5HZ150%转矩运行

参数辨识功能

互感,定子电阻,转子电阻,定子漏感,转子漏感

转矩响应时间

50ms

研发&设计

 

样机&产品

 

 

 

 

 

 

9.P9 2.电能质量监测分析

针对新能源接入后电网电能质量下降的现状,开展供配电系统建模与仿真、电能质量测试评估技术的研究。

便携式电能质量分析仪

技术指标

仪器直接输入的最大标称量程

480Vrms

数据采集卡

16A/D转换

电压的频率范围

DC5 kHz

接口箱电流通道输入

有效值是0.16V/1A

满量程的10%110%内电流测量精度

0.5%

小于满量程10%以内的电流测量精度

1.0%

测量电流的频率范围

25 - 5 kHz

录波数据采样率

12.8k

全标度240~480V120V~240V60~120V

精度等级0.2

全标度60V以下

精度等级0.5

谐波电压3%允许误差

5%

谐波电压<3%允许误差

0.15%

谐波电流≥3%允许误差

5%

谐波电流<3%允许误差

0.15%

注:为额定电流,为谐波电流,不包括外置传感器精度

样机&产品

 

电能质量远程监测仪

样机&产品

电力谐波分析仪

样机&产品

 

10.P10交直流电流钳

技术指标

额定电流

10A rms(额定电流范围可从0.5Arms1Arms2Arms5Arms10Arms20Arms50Arms根据需要标定)

输出灵敏度

0.16 V/A (范围可从0.02 V/A to 0.2 V/A标定)

频带宽度

30Hz to 50 kHz (-3 dB)

各次谐波总畸变率

%

输出精度( 45 to 66 Hz)

±0.3% f.s. (20mA10A)

相位精度

±0.3° (45 to 66Hz, 2Ato10A)

位置误差

±1 mV

环境操作温度

-10 to 50°C

输出电阻

< 25

研发&设计

 

 

样机&产品

 

11.P11 3.电力电子系列产品

针对配电网中负荷非线性或负荷变化引起的电力谐波和无功损耗,研发了具有自主知识产权的有源电力滤波APF和静止同步补偿器SVG,实现了对电能质量中的谐波和无功功率的综合治理;并开展系列小功率光伏逆变器的开发,装置达到相关检测和认证标准。

有源电力滤波(APF)

技术指标

额定电压

380V/690V

电网频率

50*(1±2%)Hz

电气接线

三相三线制

拓扑结构

三相半桥/二极管钳位三电平

单机容量

100A/200A/500A

补偿方式

谐波补偿、无功补偿或谐波无功同补

可滤除谐波次数

2次~50(消除全部或选定次数的谐波)

滤波程度设定

可对每次谐波进行单独设定

谐波补偿率

95%

全响应时间

10ms

开关频率

10kHz/20 kHz

显示功能

三相系统电压,三相系统电流,装置补偿电流,功率因数,负荷特性,电流总畸变率,系统电流频谱图,补偿模式设定,故障信息追忆

故障记录

有,500

保护方式

输入过压,输入欠压,输出过流,输出速断,直流母线过压,模块温度过高

冷却方式

强制风冷

通讯模式

RS485

 

研发&设计

 

 

负载电流稳定的滤波效果图 负载电流变化的滤波效果图

样机&产品

 

12.P12-13静止同步补偿器(SVG)

技术指标

电压等级

6kV /10kV/35kV

装置容量

±10Mvar(容量对于10kV)

接线方式

星型

主回路拓扑结构

链式H桥逆变单元级联

高压输出电压电流谐波总含量

<5%

控制系统

全数字式DSP+FPGA控制系统

输入滤波器

不需要

输出滤波器

不需要

输入侧熔断器保护

输入电压

-10%+10%额定电压,频率48Hz~52Hz

过载能力

1.1

3min保护报警;1.2

1min保护停机;1.25

2s1.25倍以上立即保护停机

调节范围

 

100%100%

装置整体效率

平均损耗:<3%

响应时间

5ms

显示功能

三相系统电压,三相系统电流,装置补偿电流,功率因数,负荷特性,补偿模式设定,故障信息追忆

故障记录

有,500

保护方式

输入过压,输入欠压,输出过流,输出速断,三相不平衡,直流母线过压,模块温度过高

噪声水平

65db

控制方式

无功电流、电压

调节方式

三相平衡负载的电压、无功综合控制

控制电源

三相四线制交流380V,容量5kVA

UPS型号

1000VA/在线式

控制信号连接方式

光纤电缆

防护等级

IP20

冷却方式

强制风冷

风机数量

4

操作方式

全中文触摸屏

运行室内温度

0℃40℃

运行环境湿度

0~95%不结露

运行海拔高度

<1000m

安装地点

室内柜装式

接地要求

现场提供装置专用控制系统接地极,接地电阻不大于1

注:装置容量可平滑双向调节,系统进线输入熔断器保护,装置整体效率为额定输出情况下参数,也可适用直流电源,风机安装在柜顶,需配备空调以降低环境温度

研发&设计

 

 

样机&产品

13.P14 3KW混合型光伏逆变器

技术指标

太阳能额定输入功率

3000W

太阳能输入电压

400V

蓄电池欠压保护

165V

蓄电池浮充电压

207V

蓄电池额定电压

180V

直流母线电压

400V

逆变器离网额定输出功率

3000W

逆变器离网输出电压

220V(有效值)

逆变器离网输出电压频率

50Hz

并网时适应电网频率范围

49.4~50.4Hz

逆变器并网功率

3000W

 

研发&设计

 

样机&产品

 

14.P15 10KVA三相离网光伏逆变器

产品指标

直流输入

额定直流输入电压(V)

220

额定直流输入电流(A)

48

允许输入电压范围(V)

180—300

交流输出

额定容量(KVA)

10

额定输出功率(KW)

10kW

额定输出电压(V)

AC380

额定输出频率(Hz)

50Hz

开关频率(kHz)

3

输出电压精度

±3%

输出频率精度

±5%

波形失真(线性负载)

5%

功率因数

0.8

过载能力

150%10

峰值系数

3:1

逆变效率

95%

三相负载不平衡能力

20%

使用环境温度(℃)

-20—50

使用海拔(m)

5000

防护等级

IP20

 

研发&设计

 

 

实物图

 

15.P16控制逆变一体机

光伏控制逆变一体机是集光伏控制和逆变于一体的智能电源。设备可控制太阳能电池对蓄电池进行智能充电,同时,将蓄电池的直流电逆变成额定电压输出的正弦波交流电,供用户负载使用,具有GPRS数据远程监控功能,实时监控系统工作状况和发电数据,可为手机、家庭照明、电脑、电风扇、电冰箱等提供稳定电源。

技术指标

充电部分

允许太阳能最大充电电流(A)

15

允许太阳能开路电压(VDC)

50

均充电压(VDC)

28.8

均充恢复电压(VDC)

26.4

欠压电压(VDC)

21.6

欠压恢复电压(VDC)

25.6

浮充电压(VDC)

27.6

过充电压(VDC)

31

交流输出

额定容量(KVA)

0.5

额定电压及频率

220VAC50HZ

额定电流(A

2.27

输出电压精度(V

2203%

输出频率精度(HZ)

501%

波形失真率(THD)线型负载

<3%

动态响应(负载0—100%

<4%

过载能力

120%60S150% , 3S

峰值系数(CF)

3:1

逆变效率(80%阻性负载)

90%

绝缘强度(输入和输出)

1500VAC1分钟

噪音(1)

40dB

使用环境温度

250C~+55OC

湿度

0~90%,不结露

使用海拔(m

6000

机械尺寸(mm)(长××高)

630×402×640

重量(kg

20(不含蓄电池)

保护功能

输入接反保护、输入欠压保护、输入过压保护、输出过载保护、输出短路保护、过热保护

 

研发&设计 样机&产品

 

 

16.P17智能光伏控制器(MPPT型)

MPPT控制器是一款先进的充放电控制器,控制器内部拥有灵敏的最大功率点跟踪算法,能够迅速并准确的找到光伏电池最大功率点以获取更多的光伏能源,提高效率,降低系统成本,适用于非晶硅型、并网型等多种光电池组件。

技术指标

额定系统电压

12/24/36/48自适应

额定蓄电池电流

50A

额定负载电流

50A

蓄电池端最大允许电压

48V

最大光伏电池输入电压

150V

最大光伏电池输入功率

2500W

自损耗

<20mA(24V)

温度补偿

-5mA/℃/2V

外形尺寸

440x231x110mm

工作环境温度范围

-35-55℃

储存温度范围

-35-80℃

湿度范围

10%-90%无凝结

研发&设计

样机&产品

 

 

17.P18太阳能路灯智能控制器

太阳能路灯智能控制器是针对太阳能照明系统开发的一款高智能产品,它能根据蓄电池的剩余电量,自动调整负载的功率,可增加太阳能路灯的亮灯时间和天数。采用全密封防水技术,恒电流输出,可分多个时间段调节输出电流。且具有ZigBee通信功能的控制器可以实现整条道路太阳能路灯的一致性控制和远程监控,有效节约资源消耗。

技术指标

普通升压/降压恒流型

ZigBee升压/降压恒流型

额定工作电压

DC12V/DC24V自适应

自身功耗

静态功耗<8mA

最大充电电流

15A

最大输出功率

升压恒流12V时最大输出85W 24V时最大输出150W

降压恒流12V时最大60W24V时最大120W

工作环境温度

-40℃~+85℃

充电模式

自动追踪电池板最大充电电流

工作模式

光控+时控+晨亮+恒流调节

过充电压保护

14.5V/29.0V(常温)(可使用红外配置器或远程设定)

过放电压保护

可使用红外配置器或远程设定(出厂设定为10.8V/21.6V

过放电恢复电压

可使用红外配置器或远程设定(出厂设定为12.5V/25V

输出电流

可使用红外配置器或远程设定(出厂设定为300mA

防护等级

IP67

保护功能

 

光伏电池反接保护、蓄电池过充电保护、蓄电池过放电保护、输出过载保护、输出短路保护

重量

控制器:250gZigBee通信器:150g

外壳尺寸

控制器:85×80×20mmZigBee通信器:65×80×20mm

研发&设计

样机&产品

 

18.P19 4.电机优化设计

电机多目标逆向优化系统

针对异步电机、直流电机、无刷电机、变压器等,利用AnsoftMotosolveEasiMotor等专业软件,开展电机优化设计的研究,并研发了具有自主知识产权的电机多目标逆向优化系统,该技术在2013年获得安徽省科技进步二等奖。

 

研发&设计

 

样机&产品

 

 

19.P20球形电机

针对机器人、机械手、人体假肢关节、小型舰船电力推进器、多坐标机械加工中心等制造业和工业控制中的多维空间伺服控制领域,开展球形结构电动机的结构与控制技术的研究,开发的具有自主知识产权的永磁球形电机在国内居领先水平。

技术指标

电机型式

永磁球形电机

转子结构

转子壳半径

64mm

磁极

圆柱形NdFe35型永磁体

磁极分布

4层均匀分布,每层10个,共40

磁极长度

12mm

磁极半径

10mm

定子结构

定子线圈

0.5mm铜质漆包线并列绕制

定子芯

非铁磁材料

定子分布

2层均匀分布,每层12个,共24

线圈匝数

1200

线圈内径

4mm

线圈外径

14mm

线圈高度

25mm

气隙厚度

2mm

最大输出轴工作角度

750

研发&设计

 

样机&产品

 

 

 

 

 

 

 

20.P21 5.机器人

针对反恐排爆、消防侦察等特殊应用领域,以行走底座为机械核心,采用直流电机驱动技术,结合嵌入式计算机控制、无线通信、远程遥控等手段,研制了具有自主知识产权的多关节机械臂式远程遥控排爆机器人和消防侦察机器人。

反恐排爆机器人

技术指标

总 重 量

150.5Kg

底座体积

110cm×65cm×35cm

手 爪

三自由度,最大提重20Kg

手爪最大夹持直径

20cm

机 械 臂

二自由度,伸展长度2米,伸展高度2.3

电 源

DC12V36AH4

运动速度

空载≤4Km/h

爬坡角度

40

遥控距离

空旷地带500米以上

续航时间

1h

研发&设计

样机&产品

 

 

21.P22消防侦察机器人

技术指标

行走方式

履带式

运动速度

6Km/h

驱动功率

1600W

电源

48V35HA锂电池

控制方式

远程遥控

爬坡角度

50º

遥控距离

100m

底座尺寸

100cm×70cm×35cm

续航时间

2h

总重量

75Kg

研发&设计

样机&产品

 

 

22.P23 6.过程控制

公共机构分体空调节能群控系统

针对公共机构分体空调高能耗、难管理的特点,充分利用传感器、通讯、智能控制等技术,研发了具有自主知识产权的公共机构分体空调节能群体控制系统,实现了分体空调的综合节能控制。

技术指标

系统控制策略

可修改/添加

运行方式

无需人工干预

/无仿真系统

自带仿真系统与智能控制系统的有效结合

节能方式

柔性控制使空调处于工作和待机状态,避免压缩机频繁启动

通讯方式

CAN通讯方式

 

研发&设计

 

样机&产品

23.P 24工业窑炉监控

本产品从工业窑炉的节能燃烧与减排的自动检测和控制技术研究作为切入点,以基于知识的专家智能控制系统为策略架构。在长期的现场调研和工作基础上,应用数据库、总线系统、标准现场通信协议,采集不同生产线上不同工业窑炉的各种输入输出数据,如喷煤量、喂料量、给风量、各工段温度、压力、湿度、废气中COCO2SO2NOx等成分含量。

 

技术指标

技术指标

参数值/系统状况

动态链接库

实现燃烧过程气体成分浓度定量化反演和燃烧二维温度场的精确计算

数据库系统

燃烧过程数据库专家分析系统

软件模块

开发仪器自适应建库软件模块

校准

仪器动态校准

录入方式

动录入不同工况下高温光谱数据库

界面软件

适用于复杂应用目标的友好人机界面软件

研发&设计

 

 

样机&产品

 

24.获奖&知识产权