： 还包括设置在所述的被测开放式绕组驱动电机（8)壳体上的压电式加速度传感器 (9) 、驱动电机温度传感器（10)、设置在驱动电机逆变器（15)壳体上的驱动电机逆变器温 度传感器（16)、并联在驱动电机逆变器（15)上的手动控制板（19)，所述的扭矩传感器（5)、 旋转变压器（3)、驱动电机温度传感器（10)和驱动电机逆变器温度传感器（16)、压电式加 速度传感器（9)、驱动电机电流传感器（13)和驱动电机逆变器电流传感器（18)、电源电压 传感器（17)分别与数据采集卡（12)通讯连接； 所述的手动控制板（19)由控制电路和工作电路两部分组成： 控制电路包括低压直流电源DY、触发传感器CG1、总开关K1、选择器开关Sl、S2、S3、接 触器线圈KD1、KD2、KD3、KD4、KD5、KD6、KD7、KD8、KD9,选择器开关S1的2个分路分别与接 触器线圈KD1、KD2串联组成选择电路I，选择器开关S2的3个分路分别与接触器线圈KD3、 KD4、KD5串联组成选择电路II，选择器开关S3的4个分路分别与接触器线圈KD6、KD7、KD8、 KD9串联组成选择电路III;这3个选择电路并联后与低压直流电源DY、总开关K1、触发传感 器CG1串联；触发传感器CG1的接口h与所述的数据采集卡（12)通讯连接，以传递绕组切 换的触发时间信号； 工作电路由9个回路组成，回路1中串联有接触器动合触点KM1，用于将三相开放式绕 组电机切换为最大转矩绕组状态；回路2中串联有接触器动合触点KM2,用于将三相开放 式绕组电机切换为最高转速绕组状态；回路3中串联有接触器动合触点KM3,用于将五相开 放式绕组电机切换为最大转矩绕组状态；回路4中串联有接触器动合触点KM4,用于将五相 开放式绕组电机切换为过渡绕组状态；回路5中串联有接触器动合触点KM5,用于将五相开 放式绕组电机切换为最高转速绕组状态；回路6中串联有接触器动合触点KM6,用于将七相 开放式绕组电机切换为最大转矩绕组状态；回路7中串联有接触器动合触点KM7,用于将七 相开放式绕组电机切换为第一过渡绕组状态；回路8中串联有接触器动合触点KM8,用于将 七相开放式绕组电机切换为第二过渡绕组状态；回路9中串联有接触器动合触点KM9,用 于将七相开放式绕组电机切换为最高转速绕组状态；各回路的端口分别与驱动电机逆变器 (15)相对应的相桥臂中点相连接；工作电路中的接触器动合触点KM1、KM2、KM3、KM4、KM5、 KM6、KM7、KM8、KM9 分别由控制电路中的接触器线圈KD1、KD2、KD3、KD4、KD5、KD6、KD7、KD8、 KD9控制。2. -种基于权利要求1所述测试系统的开放式绕组永磁同步电机的测试方法，包括工 作区域计算、定绕组试验和变绕组试验，具体作法如下： 通过工作区域计算获得电机在各绕组状态下的工作区域： 1) 读取电机相数m、最大功率P、电机在星形绕组状态下的最大转矩TmaxO、恒功率区起 始转速nO和最高转速nmaxO; 2) 计算电机具有的绕组状态数k= =f; 3) 令当前电机绕组状态编号i分别取1~（k-1)，则第i绕组状态下的电机最大 扭矩为机恒功率区起始转速，电机最高转速为4) 在第i(i= 0, 1，…，k-1)绕组状态下，电机的工作区域如下： 当0 <n〈ni时，0 <T<Tmaxi;式中n为电机转速，T为电机扭矩； 当ni<n〈nmaxi时，当n多nmaxi时，T= 0 ; 定绕组试验： 通过定绕组试验获得在电机工作区域内每个测试点被测驱动电机的效率、驱动电机逆 变器系统的效率、被测驱动电机的工作温度和驱动电机逆变器系统的工作温度指标；在每 个绕组状态下的定绕组试验完成后，就会得到该绕组状态下的以驱动电机转速n、驱动电机 扭矩T为自变量，驱动电机效率nm、驱动电机逆变器效率1、驱动电机温度Tm、驱动电机逆 变器温度1\为因变量的图谱； 具体步骤如下： 1) 根据测试要达到的精度，由试验者设定测试转速间隔An和转矩间隔AT，以确定各 个测试工作点的转矩、转速；将程序烧入驱动电机和负载电机控制器； 通过手动控制板将电机置于需要测试的绕组状态，接通直流母线电源，打开数据采集 终端机，打开数据采集开关； 2) 按顺序加载驱动电机的工作点；每一个工作点加载完毕后都执行步骤3); 3) 每一个工作点加载完毕后，试验者判断驱动电机扭矩T、驱动电机转速n，以及驱动 电机效率及温度Tm、驱动电机逆变器效率L与温度1\读数是否稳定？若读数稳定，试 验者记录下驱动电机在当前扭矩T、转速n下的驱动电机效率nm、逆变器效率1、驱动电 机温度Tm、驱动电机逆变器系统温度Ti;否则等待上述各项读数稳定后重新执行此步骤； 4) 驱动电机卸载，负载电机转速逐渐降至0 ;试验者关闭数据采集开关，直流母线断 电；计算机输出以驱动电机转速n、扭矩T为自变量，以当前绕组状态工作区域为自变量取 值范围，以驱动电机效率nm、逆变器效率1、驱动电机温度Tm、驱动电机逆变器系统温度凡 为因变量的图谱； 变绕组试验： 通过变绕组试验获得被测驱动电机在每个测试点进行绕组切换时的瞬时最大振动加 速度、瞬时最大扭矩波动、扭矩稳定时间指标。变绕组试验完成后，就会得到关于任意两个 相邻绕组切换的，以驱动电机转速n、驱动电机转矩T为自变量，绕组切换时的最大瞬时振 动加速度amax、瞬时最大扭矩波动ATmax以及绕组切换后的扭矩稳定时间t为因变量的图 谱； 具体步骤如下： 1) 根据变绕组试验要达到的精度，设定测试转速间隔An和转矩间隔AT，以确定各个 测试工作点的转矩、转速；将程序烧入驱动电机和负载电机控制器；接通直流母线电源，打 开数据采集终端机，设置电机绕组相数；打开数据采集开关； 2) 按顺序加载驱动电机的工作点；并在每个工作点通过手动控制板按顺序切换驱动 电机的绕组状态；在每次切换驱动电机的绕组状态后都执行步骤3)、4); 3) 判断驱动电机扭矩T是否稳定在稳态值的2%以内？如果是，在数据采集面板上截 取从绕组切换的触发时刻开始至此时的驱动电机表面的振动加速度a与电机扭矩T的时域 曲线；否则等待电机扭矩T稳定后重新执行此步骤； 4) 在截取的曲线中提取驱动电机在当前扭矩T、转速n下的最大瞬时振动加速度amax、 瞬时最大扭矩波动以及绕组切换后的扭矩稳定时间t; 5) 驱动电机卸载，负载电机转速逐渐降至0 ;关闭数据采集开关，直流母线断电；计算 机输出以驱动电机转速n、驱动电机转矩T为自变量，绕组切换时的最大瞬时振动加速度 amax、瞬时最大扭矩波动以及绕组切换后的扭矩稳定时间t为因变量的图谱。3. 根据权利要求2所述的开放式绕组永磁同步电机的测试方法，其特征在于：定绕组 试验步骤2)中所述的驱动电机工作点的加载顺序为：转速n从An开始，每挡增加An，直 至当前绕组状态下的最高转速nmaxi为止；在每挡转速n下，扭矩T从AT开始，每个测试 点增加AT，直至由当前绕组状态工作区域决定的该挡转速下最大扭矩为止。4. 根据权利要求2所述的开放式绕组永磁同步电机的测试方法，其特征在于：定绕组 试验步骤3)中所述的驱动电机效率nm由公S计算获得，驱动电机逆变器效 率1由公式是*>^ = 1计算获得，其中：T是由扭矩传感器（5)测得的驱动电机扭矩，n是 由旋转变压器（3)测得的驱动电机转速，U是由电源电压传感器（17)测得的母线电压，I: 是由电流传感器（13)测得的单相驱动电机电流，12是由驱动电机逆变器电流传感器（18) 测得的单相逆变器电流，Tm是由驱动电机温度传感器（10)测得的驱动电机温度，1\是由驱 动电机逆变器系统温度传感器（16)测得的驱动电机逆变器系统温度；扭矩、转速、效率读 数稳定的标准是与稳态值相差2%以内，温度读数稳定的标准是60秒内变化0. 5°C以内。5. 根据权利要求2所述的开放式绕组永磁同步电机的测试方法，其特征在于：变绕组 试验步骤2)中所述的驱动电机工作点的加载顺序为：转速n从An开始，每挡增加An，直 至所有绕组状态中的最高转速nmax为止；在每挡转速n下，扭矩T从AT开始，每个测试点 增加AT，直至由所有绕组状态工作区域之并集决定的该挡转速下最大扭矩为止。步骤2中 每个工作点驱动电机绕组状态的切换顺序为，从当前工作点所处工作区域中包含的最大转 矩绕组状态开始，按绕组状态工作区域的最大转矩逐次下降为原则，逐次切换为当前工作 点所处工作区域中包含的最高转速绕组状态。6. 根据权利要求2所述的开放式绕组永磁同步电机的测试方法，其特征在于：变绕组 试验步骤3)中所述的T是由扭矩传感器（5)测得的驱动电机扭矩，a是由压电式加速度传 感器（9)测得的驱动电机表面的振动加速度；变绕组试验步骤4)中所述的扭矩稳定时间t 从绕组状态切换时开始计时，到扭矩波动的一个周期内波动幅度不超过稳态扭矩的2%结 束。
【专利摘要】本发明涉及一种开放式绕组永磁同步电机测试系统及测试方法，该系统包括通过扭矩传感器同轴连接的永磁同步负载电机和被测开放式绕组驱动电机的常规测试系统，在被测开放式绕组驱动电机壳体上增设的压电式加速度传感器、温度传感器、驱动电机逆变器壳体上的驱动电机逆变器温度传感器、并联在驱动电机逆变器上的手动控制板，所述的扭矩传感器、旋转变压器、驱动电机温度传感器和驱动电机逆变器温度传感器、压电式加速度传感器、驱动电机电流传感器和驱动电机逆变器电流传感器、电源电压传感器分别与数据采集卡通讯连接。可对开放式绕组电机的绕组状态进行实时、动态切换，可实现切换过程中电机的振动及扭矩波动、电机和逆变器系统的温升进行测量。
【IPC分类】G01R31/34
【公开号】CN104950257
【申请号】CN201510368797
【发明人】许楠, 贾一帆, 初亮, 郭建华, 赵迪, 李育宽, 管国民, 王严伟
【申请人】吉林大学
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年6月29日