高壓永磁同步直驅電機測試平臺的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種高壓永磁同步直驅電機測試平臺，包括一臺四象限高壓伺服控制器、一臺兩象限高壓伺服控制器、一臺被測試電機、一臺負載電機、盤式制動器、計算機、電控系統、聯軸器、旋轉編碼器、無線扭矩測試系統和底座，所述的負載電機為雙出軸電機，通過四象限高壓伺服控制器驅動，所述的被測試電機為單出軸電機，通過兩象限高壓伺服控制器驅動；所述的負載電機和被測試電機通過聯軸器同軸連接，并通過地腳螺栓固定在所述底座上。本實用新型的優點是：整個平臺小型化，且負載電機能夠任意轉矩輸出使得電機對測試更加多樣化，節省電能，明顯提高效率。
【專利說明】
高壓永磁同步直驅電機測試平臺
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種大功率高壓永磁同步直驅電機測試平臺。
【背景技術】
[0002]在現代電機測試中，需要對電機進行長時間性能驗證，特別是在有負載情況下以及負載突變的條件下的性能驗證更為重要。因此解決電機運行時所用負載問題，便成為電機測試系統的重中之重。目前，傳統的電機測試平臺采用的負載有以下幾種形式:一是用直流發電機和功率電阻來模擬負載，來消耗能量;二是采用同步電動機和直流發電機以及并網裝置作為負載，能量返還到電網；三是采用測功機作為負載，這也是更為主流的作法。以上幾種負載形式，雖然都能很好的完成作為電動機性能測試的負載任務，但不約而同的存在這樣或者那樣的問題和缺點。首要的就是能量問題，對于第一種和第三種方式，能量由功率電阻或者電機內部全部消耗，對于需要長期用于電機測試的系統來說節能性和經濟性都不高，而第二種方法將能量直接回饋到電網，對電網有嚴重諧波污染，功率因數低。其次，以上幾種方法都有系統龐大，控制復雜，效率較低的缺點。為了克服以上缺點和問題，提出了電機對拖平臺測試系統，其特點是使兩臺電機在機械上和電氣上互相耦合，從而解決了能源消耗，以及系統復雜等問題。目前，此方法在直流電機和異步電機上已經有了廣泛應用。隨著永磁同步電機制造的飛速發展，以及基于永磁同步電機的高壓伺服控制器的研究發展，其應用越來越廣泛，帶有高壓伺服控制器的永磁同步電機系統測試變得更為引人矚目。所以，我們將永磁同步電機系統引入電機對拖平臺，達到對永磁同步電機測試的目的。現有的以永磁同步電機作為被測電機的電機對拖平臺，負載電機一般采用交流異步電機。而交流異步電機一般體積較大，被測電機如果是非常小的永磁同步電機，則物理連接并不協調。并且，交流異步電機在轉矩調節控制上響應較慢。同時，作為負載電機需要工作在發電狀態，交流異步電機由于其本身電機特性所決定，一旦系統運行在低轉速情況，發電效率極低，導致整體系統效率下降。
【發明內容】
[0003]為克服現有技術的缺陷，本實用新型提供一種高壓永磁同步直驅電機測試平臺，本實用新型的技術方案是:一種高壓永磁同步直驅電機測試平臺，包括一臺四象限高壓伺服控制器、一臺兩象限高壓伺服控制器、一臺被測試電機、一臺負載電機、盤式制動器、計算機、電控系統、聯軸器、旋轉編碼器、無線扭矩測試系統和底座，所述的負載電機為雙出軸電機，通過四象限高壓伺服控制器驅動，該負載電機的尾部輸出軸連接所述盤式制動器，前部輸出軸通過聯軸器與被測試電機的電機軸聯接，所述盤式制動器通過地腳螺栓安裝于所述底座上;所述的被測試電機為單出軸電機，通過兩象限高壓伺服控制器驅動;所述的負載電機和被測試電機通過地腳螺栓固定在所述底座上;所述無線扭矩測試系統的應變片及發射裝置安裝在所述聯軸器上，所述計算機連接無線扭矩測試系統的接收裝置，所述被測試電機的電機軸上連接有用于測試被測電機轉子位置信息的旋轉編碼器，所述負載電機的前部輸出軸上連接有用于測試負載電機轉子位置信息的旋轉編碼器，所述的四象限高壓伺服控制器、兩象限高壓伺服控制器、被測試電機、負載電機、盤式制動器均與所述的電控系統連接。
[0004]所述盤式制動器由所述電控系統通過控制液壓站制動栗來控制制動或松閘。
[0005]所述負載電機和被測試電機的內部均安裝有溫度傳感器，所述的溫度傳感器接入所述電控系統，并由儀表顯示電機繞組及軸端溫度。
[0006]所述四象限高壓伺服控制器以及兩象限高壓伺服控制器與所述電控系統間存在電氣閉鎖。
[0007]所述的聯軸器的外圍安裝于防護罩，該防護罩通過支架安裝在底座上。
[0008]本實用新型的優點是:
[0009]1、本實用新型使用的負載電機為永磁同步電機，與使用其它電機做負載電機的平臺相比，具有高效率、高力矩慣量比、高能量密度的優勢，并且體積較小，可用于小型電機測試對拖平臺。
[0010]2、本實用新型使用的永磁同步電機，并不僅僅是簡單的被拖動而發電，而是配有具有先進算法的高壓伺服控制器，使其作為負載有極高的可控性，可提供任意轉矩輸出(正向負向皆可，并且大小可調)，在可控的情況下工作于發電狀態，使電機對拖測試更加多樣化。
[0011]3、本實用新型負載電機連接盤式制動器，配合盤式制動器，可實現零速大轉矩測試和零矩保持功能。
[0012]4、本實用新型采用無線扭矩測試系統，可現實并記錄電機扭矩變化。
[0013]5、本實用新型使用的電控系統可實時顯示兩臺電機繞組及軸端溫度，便于試驗人員了解電機狀態。由于兩套高壓伺服控制器驅動的永磁同步電機系統同軸連接，整個系統消耗的能量就是各個部分的總損耗，主要包括電機損耗、高壓伺服控制器損耗及少量的線路損耗等，大大提尚了能量利用率。
[0014]本實用新型的平臺小型化，且負載電機能夠任意轉矩輸出使得電機對拖測試更加多樣化，節省電能，明顯提高效率。
【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型的主體結構不意圖；
[0016]圖2是圖1的俯視圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合具體實施例來進一步描述本實用新型，本實用新型的優點和特點將會隨著描述而更為清楚。但這些實施例僅是范例性的，并不對本實用新型的范圍構成任何限制。本領域技術人員應該理解的是，在不偏離本實用新型的精神和范圍下可以對本實用新型技術方案的細節和形式進行修改或替換，但這些修改和替換均落入本實用新型的保護范圍內。
[0018]參見圖1和圖2，本實用新型涉及一種高壓永磁同步直驅電機測試平臺，包括一臺四象限高壓伺服控制器、一臺兩象限高壓伺服控制器、一臺被測試電機1、一臺負載電機2、盤式制動器3、計算機、電控系統、聯軸器4、旋轉編碼器、無線扭矩測試系統和底座5，所述的負載電機2為雙出軸電機，通過四象限高壓伺服控制器驅動，該負載電機2的尾部輸出軸連接所述盤式制動器3，前部輸出軸連接聯軸器4，并通過聯軸器4與被測試電機的電機軸連接，所述盤式制動器3通過地腳螺栓安裝于所述底座5上;所述的被測試電機I為單出軸電機，通過兩象限高壓伺服控制器驅動;所述的負載電機2和被測試電機I通過地腳螺栓固定在所述底座5上;所述無線扭矩測試系統的應變片及發射裝置安裝在所述聯軸器4上，所述計算機連接無線扭矩測試系統的接收裝置，所述被測試電機I的電機軸上連接有用于測試被測電機轉子位置信息的旋轉編碼器，所述負載電機2的前部的輸出軸上連接有用于測試負載電機轉子位置信息的旋轉編碼器，所述的四象限高壓伺服控制器、兩象限高壓伺服控制器、被測試電機1、負載電機2、盤式制動器3均與所述的電控系統連接。
[0019]所述盤式制動器3由所述電控系統通過控制液壓站制動栗來控制制動或松閘。
[0020]所述負載電機2和被測試電機I的內部均安裝有溫度傳感器，所述的溫度傳感器接入所述電控系統，并由儀表顯示電機繞組及軸端溫度。
[0021]所述四象限高壓伺服控制器以及兩象限高壓伺服控制器與所述電控系統間存在電氣閉鎖。
[0022]所述的聯軸器4的外圍安裝于防護罩7，該防護罩7通過支架6安裝在底座上。
[0023]本實用新型所使用的被測試電機與負載電機為兩個相同的永磁同步電機，在物理連接上，兩電機是通過聯軸器將轉子同軸同向連接，要盡可能同軸，這樣拖轉的過程中才能保證整個對拖平臺的平穩，不會出現晃動，同向指的是被測電機正轉時，負載電機也處于正轉狀態。物理連接需要滿足上述同軸同向條件。從整個新型電機對拖平臺的工作原理上來說:被測試電機工作在電動狀態，拖動負載電機，使負載電機處于發電狀態。兩象限高壓伺服控制器，采用的是恒轉速(即轉速閉環)算法。四象限高壓伺服控制器，采用的是恒轉矩(即轉矩閉環)算法。電機的位置信息通過旋轉編碼器獲得，絕對位置信息的獲得使得電機控制更為精確。電流信息的獲得通過采集板采集電流傳感器信號。選取與被測試電機相同的電機作為負載，整體匹配性較好，采用先進的控制算法，轉速轉矩可調性較強，同時采用死區補償等較為先進的技術手段，使負載電機提供的轉矩達到與交流異步電機十分接近的均勻性。并且，在低轉速時，由于永磁同步電機轉子為永磁體，使得其發電效率明顯高于交流異步電機。應用于電機測試系統，可控性較強，運行效果良好，效率較高，大大優于現有其他電機對拖測試平臺，采用本實用新型的電機對拖平臺整體具有明顯優勢。從系統控制的角度來說，如前所述，被測試電機是恒轉速控制，處于速度閉環狀態，用來控制整個測試平臺的轉速;而負載電機是恒轉矩控制，處于轉矩閉環狀態，通過控制負載電動機的Q軸電流來改變負載電動機的轉矩大小，模擬被測電機的負載變化。為整個系統上電后，電網為高壓伺服控制器提供1KV三相交流電，為電控系統提供380V三相交流電，無線扭矩測試系統的發射器采用9V電池供電；首先，運行四象限高壓伺服控制器，使其運行在轉矩為O的狀態下，此時負載電機無任何動作，處于自由狀態。之后，運行兩象限高壓伺服控制器，并給定被測試電機正向目標轉速，例如30轉/分，被測電機通過一段加速后穩定運行于目標轉速狀態，同時拖動負載電機于此轉速下運行。對于被測電機來說，此時負載加大，也就是電機扭矩加大，由于被測電機是恒轉速控制，為維持目標轉速，通過控制算法的調節，會加大電流，這樣被測電機處于負載測試階段。對于負載電機來說，此時狀態相對復雜一些，負載電機為恒轉矩控制，命令目標為負向轉矩，如果沒有被測電機的拖動，電機應向負向轉動，而實際上，負載電機卻是運行在正向恒轉速狀態，此時負載電機處于發電狀態。總的來說，本實用新型電機對拖平臺工作時，被測試電機電磁轉矩為正，轉速為正，處于電動狀態，負載電機電磁轉矩為負，轉速為正，處于發電狀態。整體系統能量利用率大大提升，損耗減小。
【主權項】
1.一種高壓永磁同步直驅電機測試平臺，其特征在于，包括一臺四象限高壓伺服控制器、一臺兩象限高壓伺服控制器、一臺被測試電機、一臺負載電機、盤式制動器、計算機、電控系統、聯軸器、旋轉編碼器、無線扭矩測試系統和底座，所述的負載電機為雙出軸電機，通過四象限高壓伺服控制器驅動，該負載電機的尾部輸出軸連接所述盤式制動器，前部輸出軸通過聯軸器與被測試電機的電機軸聯接，所述盤式制動器通過地腳螺栓安裝于所述底座上;所述的被測試電機為單出軸電機，通過兩象限高壓伺服控制器驅動;所述的負載電機和被測試電機通過地腳螺栓固定在所述底座上;所述無線扭矩測試系統的應變片及發射裝置安裝在所述聯軸器上，所述計算機連接無線扭矩測試系統的接收裝置，所述被測試電機的電機軸上連接有用于測試被測電機轉子位置信息的旋轉編碼器，所述負載電機的前部輸出軸上連接有用于測試負載電機轉子位置信息的旋轉編碼器，所述的四象限高壓伺服控制器、兩象限高壓伺服控制器、被測試電機、負載電機、盤式制動器均與所述的電控系統連接。2.根據權利要求1所述的高壓永磁同步直驅電機測試平臺，其特征在于，所述盤式制動器由所述電控系統通過控制液壓站制動栗來控制制動或松閘。3.根據權利要求1所述的高壓永磁同步直驅電機測試平臺，其特征在于，所述負載電機和被測試電機的內部均安裝有溫度傳感器，所述的溫度傳感器接入所述電控系統，并由儀表顯示電機繞組及軸端溫度。4.根據權利要求1所述的高壓永磁同步直驅電機測試平臺，其特征在于，所述四象限高壓伺服控制器以及兩象限高壓伺服控制器與所述電控系統間存在電氣閉鎖。5.根據權利要求1所述的高壓永磁同步直驅電機測試平臺，其特征在于，所述的聯軸器的外圍安裝于防護罩，該防護罩通過支架安裝在底座上。
【文檔編號】G01R31/34GK205539393SQ201620245301
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年3月28日
【發明人】周滿山, 岳彥博, 張慧, 吳承瑞
【申請人】力博重工科技股份有限公司