一种交流电机控制性能自动化测试系统及测试方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明属于电力电子与电力传动技术领域，具体涉及一种交流电机控制性能自动化测试系统及测试方法。
【背景技术】
[0002]近二十年来，随着我国工业的高速发展，冶金、能源、化工、制造业、交通等行业对交流电机的需求量日益增加，因此对其提出了越来越高的性能和质量指标。对交流电机及其电气传动控制系统的相关性能(包括转速、转矩、功率、效率等指标)进行测试，寻求相应的测试系统来完成其机械及电气性能的测试具有十分重要的意义，因此开发一种采用先进的工业控制技术以及信息技术的电机自动测试系统势在必行。
[0003]目前，国内外一些单位研制的电机自动化测试系统通常由两大部分组成:数据采集与控制部分、人机界面部分。系统结构复杂，并且价格昂贵，数据通讯、处理可靠性和可扩展性不高。被试电机(交流电动机)普遍采用的负载类型有两种:直流发电机一电阻组，磁粉制动器。此种类型将造成能量的浪费、设计不合理。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是:提供一种交流电机控制性能自动化测试系统及测试方法，能够节约能量。
[0005]本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为:一种交流电机控制性能自动化测试系统，其特征在于:它包括:
相互连轴的交流电机和直流电机；
交流电机控制系统，由功率电路、控制电路、检测电路和驱动电路构成，其中功率电路包括通过开关选取其中之一的非可控整流电路和可控整流电路，交流电源通过功率电路与交流电机的逆变器连接，检测电路检测交流电机的电流、电压和转速并传递给控制电路，控制电路发送控制指令通过驱动电路控制逆变器从而驱动交流电机，可控整流电路由控制电路控制；
直流电机控制系统，由直流调速器及其外围控制电路构成，并采用逻辑无环流可逆直流调速系统；
上位机系统，用于实现整个测试系统的过程控制和数据管理与显示；
通讯系统，用于上位机系统分别与交流电机控制系统中的控制电路和直流电机控制系统中的直流调速器之间的通讯。
[0006]按上述系统，所述的上位机系统包括计算机和PLC，其中PLC用于执行计算机的命令，完成数据的上传和下载；通讯系统采用Profibus总线协议转串口通讯协议及DSP的串口通信模块。
[0007]—种利用上述交流电机控制性能自动化测试系统实现的测试方法，其特征在于:它包括: 直流电机作为交流电机负载时，直流调速器采用转矩单闭环方式控制，交流电机拖动直流电机，直流电机给交流电机加减载，此时直流电机处于发电状态，电能通过直流调速器回馈到电网；
直流电机作为原动机拖动交流电机运行时，直流电机在转速、转矩双闭环控制下运行，实现交流电机的四象限运行，此时交流电机处于发电状态，电能通过可控整流电路回馈到电网；
操作人员通过上位机监控并修改直流电机和/或交流电机的运行参数，从而改变直流电机和/或交流电机的运行状态。
[0008]本发明的有益效果为:将交流电动机和直流电动机连轴，用直流电动机模拟交流机的负载，通过修改直流调速器的运行参数就能达到改变交流电机负载的效果，也可利用直流电动机作为原动机带动交流电机运转，实现交流电机的四象限运行；当交流电机作为原动机拖动直流电机，交流电机运行于一、三象限。当直流电机拖动交流电机，交流电机作为直流电机负载，交流电机的电能可通过可控整流电路实现能量回馈电网，节约了能量；当交流电机拖动直流电机时，直流电机给交流电机加减载，此时直流电机处于发电状态，能量通过直流调速器回馈到电网，节约了能量。
【附图说明】
[0009]图1为本发明的系统结构图。
[0010]图2为本发明一实施例中交流电机控制系统的电路框图。
[0011]图3为本发明一实施例的电机四象限运行示意图。
[0012]图4为本发明一实施例的通讯系统示意图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合具体实例对本发明做进一步说明。
[0014]一种交流电机控制性能自动化测试系统，如图1所示，它包括:
相互连轴的交流电机和直流电机。
[0015]交流电机控制系统，如图2所示，由功率电路、控制电路、检测电路和驱动电路构成，其中功率电路包括通过开关选取(根据测试需要任意选取)其中之一的非可控整流电路和可控整流电路，交流电源通过功率电路与交流电机的逆变器连接，检测电路检测交流电机的电流、电压和转速并传递给控制电路，控制电路发送控制指令通过驱动电路控制逆变器从而驱动交流电机，可控整流电路由控制电路控制。在功率电路中，当DZ2和KM2开通，KMl断开(投入可控整流电路工作可根据具体试验需求来定)，此时可控整流电路投入工作。当交流电机作为原动机拖动直流电机，交流电机运行于一、三象限。当直流电机拖动交流电机，交流电机作为直流电机负载，交流电机的电能可通过可控整流电路实现能量回馈电网(可控整流电路为交流电机和电网的中间媒介)，传统的方式是通过栗升电路的电阻消耗，此种方式节约了能量，交流电机运行于二、四象限。
[0016]直流电机控制系统，由直流调速器及其外围控制电路构成，并采用逻辑无环流可逆直流调速系统。本实施例中，直流电机控制系统是由西门子型号为6RA7031-6DS22-0125A10A的直流调速器及其外围控制电路构成，它对直流电机的控制一方面可模拟交流电机负载，在测试中可实现能量回馈电网，另一方面控制直流电机作为原动机带动交流电机运转。其中西门子直流调速器6RA7031-6DS22-0125A10A采用了可逆的逻辑无环流的直流调速系统(控制方案都是现有的，具体控制方式要根据具体试验来选定)。直流电机在做交流电机负载时，通过改变直流调速器6RA7031-6DS22-0125A10A双闭环控制为转矩单闭环方式控制。当交流电机拖动直流电机时，直流电机给交流电机加减载，此时直流电机处于发电状态，能量通过直流调速器6RA7031-6DS22-0125A10A回馈到电网。而传统的加减载是直流发电机-电阻组或磁粉制动器，这样会造成能量的浪费，而此种则节约了能量。
[0017]由于直流调速器被连接在Profibus总线上，所以上位机可与直流调速器直接通过总线实现通讯，也就是说操作者可以从上位机直接监控并修改直流调速器运行参数从而改变交流机的模拟负载参数。
[0018]其中西门子直流调速器6RA7031-6DS22-0125A10A运用了可逆的逻辑无环流的直流调速系统，可实现电机的四象限运行。无环流控制逻辑与电流调节回路共同完成转矩改变符号时的逻辑控制。正组桥工作时与反组桥工作时电枢电流的方向是不同的，这样通过正反组桥的切换也就改变了直流电机转矩方向。其中逻辑无环流控制环节主要完成以下三点任务:
(I)任何时候只允许一组整流桥有触发脉冲。
[0019](2)工作中的整流桥只有断流后才能封锁其脉冲，以防止在逆变工作时因触发脉冲的消失而导致逆变失败。
[0020](3)只有当原先工作的整流桥完全关断且延时后才开放另一组，以防环流出现。
[0021]当一组晶闸管工作时另一组触发脉冲被封锁处于阻断状态，这样就从根本上消除在正组桥和反组桥之间的环流，使得系统无故障运行。另外，直流调速器还加有电机参数优化、转矩限幅等的附加功能，实现直流电机转速、转矩双闭环控制和转矩单闭环的稳定控制。
[0022]在交流电机与直流电机连轴后，直流电动机在转速、转矩双闭环控制下运行时，控制直流电机拖动交流电机运行，交流电机作为发电机，电能通过可控