一種交流電機控制性能自動化測試系統及測試方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明屬于電力電子與電力傳動技術領域，具體涉及一種交流電機控制性能自動化測試系統及測試方法。
【背景技術】
[0002]近二十年來，隨著我國工業的高速發展，冶金、能源、化工、制造業、交通等行業對交流電機的需求量日益增加，因此對其提出了越來越高的性能和質量指標。對交流電機及其電氣傳動控制系統的相關性能(包括轉速、轉矩、功率、效率等指標)進行測試，尋求相應的測試系統來完成其機械及電氣性能的測試具有十分重要的意義，因此開發一種采用先進的工業控制技術以及信息技術的電機自動測試系統勢在必行。
[0003]目前，國內外一些單位研制的電機自動化測試系統通常由兩大部分組成:數據采集與控制部分、人機界面部分。系統結構復雜，并且價格昂貴，數據通訊、處理可靠性和可擴展性不高。被試電機(交流電動機)普遍采用的負載類型有兩種:直流發電機一電阻組，磁粉制動器。此種類型將造成能量的浪費、設計不合理。
【發明內容】
[0004]本發明要解決的技術問題是:提供一種交流電機控制性能自動化測試系統及測試方法，能夠節約能量。
[0005]本發明為解決上述技術問題所采取的技術方案為:一種交流電機控制性能自動化測試系統，其特征在于:它包括:
相互連軸的交流電機和直流電機；
交流電機控制系統，由功率電路、控制電路、檢測電路和驅動電路構成，其中功率電路包括通過開關選取其中之一的非可控整流電路和可控整流電路，交流電源通過功率電路與交流電機的逆變器連接，檢測電路檢測交流電機的電流、電壓和轉速并傳遞給控制電路，控制電路發送控制指令通過驅動電路控制逆變器從而驅動交流電機，可控整流電路由控制電路控制；
直流電機控制系統，由直流調速器及其外圍控制電路構成，并采用邏輯無環流可逆直流調速系統；
上位機系統，用于實現整個測試系統的過程控制和數據管理與顯示；
通訊系統，用于上位機系統分別與交流電機控制系統中的控制電路和直流電機控制系統中的直流調速器之間的通訊。
[0006]按上述系統，所述的上位機系統包括計算機和PLC，其中PLC用于執行計算機的命令，完成數據的上傳和下載；通訊系統采用Profibus總線協議轉串口通訊協議及DSP的串口通信模塊。
[0007]—種利用上述交流電機控制性能自動化測試系統實現的測試方法，其特征在于:它包括: 直流電機作為交流電機負載時，直流調速器采用轉矩單閉環方式控制，交流電機拖動直流電機，直流電機給交流電機加減載，此時直流電機處于發電狀態，電能通過直流調速器回饋到電網；
直流電機作為原動機拖動交流電機運行時，直流電機在轉速、轉矩雙閉環控制下運行，實現交流電機的四象限運行，此時交流電機處于發電狀態，電能通過可控整流電路回饋到電網；
操作人員通過上位機監控并修改直流電機和/或交流電機的運行參數，從而改變直流電機和/或交流電機的運行狀態。
[0008]本發明的有益效果為:將交流電動機和直流電動機連軸，用直流電動機模擬交流機的負載，通過修改直流調速器的運行參數就能達到改變交流電機負載的效果，也可利用直流電動機作為原動機帶動交流電機運轉，實現交流電機的四象限運行；當交流電機作為原動機拖動直流電機，交流電機運行于一、三象限。當直流電機拖動交流電機，交流電機作為直流電機負載，交流電機的電能可通過可控整流電路實現能量回饋電網，節約了能量；當交流電機拖動直流電機時，直流電機給交流電機加減載，此時直流電機處于發電狀態，能量通過直流調速器回饋到電網，節約了能量。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發明的系統結構圖。
[0010]圖2為本發明一實施例中交流電機控制系統的電路框圖。
[0011]圖3為本發明一實施例的電機四象限運行示意圖。
[0012]圖4為本發明一實施例的通訊系統示意圖。
【具體實施方式】
[0013]下面結合具體實例對本發明做進一步說明。
[0014]一種交流電機控制性能自動化測試系統，如圖1所示，它包括:
相互連軸的交流電機和直流電機。
[0015]交流電機控制系統，如圖2所示，由功率電路、控制電路、檢測電路和驅動電路構成，其中功率電路包括通過開關選取(根據測試需要任意選取)其中之一的非可控整流電路和可控整流電路，交流電源通過功率電路與交流電機的逆變器連接，檢測電路檢測交流電機的電流、電壓和轉速并傳遞給控制電路，控制電路發送控制指令通過驅動電路控制逆變器從而驅動交流電機，可控整流電路由控制電路控制。在功率電路中，當DZ2和KM2開通，KMl斷開(投入可控整流電路工作可根據具體試驗需求來定)，此時可控整流電路投入工作。當交流電機作為原動機拖動直流電機，交流電機運行于一、三象限。當直流電機拖動交流電機，交流電機作為直流電機負載，交流電機的電能可通過可控整流電路實現能量回饋電網(可控整流電路為交流電機和電網的中間媒介)，傳統的方式是通過栗升電路的電阻消耗，此種方式節約了能量，交流電機運行于二、四象限。
[0016]直流電機控制系統，由直流調速器及其外圍控制電路構成，并采用邏輯無環流可逆直流調速系統。本實施例中，直流電機控制系統是由西門子型號為6RA7031-6DS22-0125A10A的直流調速器及其外圍控制電路構成，它對直流電機的控制一方面可模擬交流電機負載，在測試中可實現能量回饋電網，另一方面控制直流電機作為原動機帶動交流電機運轉。其中西門子直流調速器6RA7031-6DS22-0125A10A采用了可逆的邏輯無環流的直流調速系統(控制方案都是現有的，具體控制方式要根據具體試驗來選定)。直流電機在做交流電機負載時，通過改變直流調速器6RA7031-6DS22-0125A10A雙閉環控制為轉矩單閉環方式控制。當交流電機拖動直流電機時，直流電機給交流電機加減載，此時直流電機處于發電狀態，能量通過直流調速器6RA7031-6DS22-0125A10A回饋到電網。而傳統的加減載是直流發電機-電阻組或磁粉制動器，這樣會造成能量的浪費，而此種則節約了能量。
[0017]由于直流調速器被連接在Profibus總線上，所以上位機可與直流調速器直接通過總線實現通訊，也就是說操作者可以從上位機直接監控并修改直流調速器運行參數從而改變交流機的模擬負載參數。
[0018]其中西門子直流調速器6RA7031-6DS22-0125A10A運用了可逆的邏輯無環流的直流調速系統，可實現電機的四象限運行。無環流控制邏輯與電流調節回路共同完成轉矩改變符號時的邏輯控制。正組橋工作時與反組橋工作時電樞電流的方向是不同的，這樣通過正反組橋的切換也就改變了直流電機轉矩方向。其中邏輯無環流控制環節主要完成以下三點任務:
(I)任何時候只允許一組整流橋有觸發脈沖。
[0019](2)工作中的整流橋只有斷流后才能封鎖其脈沖，以防止在逆變工作時因觸發脈沖的消失而導致逆變失敗。
[0020](3)只有當原先工作的整流橋完全關斷且延時后才開放另一組，以防環流出現。
[0021]當一組晶閘管工作時另一組觸發脈沖被封鎖處于阻斷狀態，這樣就從根本上消除在正組橋和反組橋之間的環流，使得系統無故障運行。另外，直流調速器還加有電機參數優化、轉矩限幅等的附加功能，實現直流電機轉速、轉矩雙閉環控制和轉矩單閉環的穩定控制。
[0022]在交流電機與直流電機連軸后，直流電動機在轉速、轉矩雙閉環控制下運行時，控制直流電機拖動交流電機運行，交流電機作為發電機，電能通過可控