一种适用性强的电驱系统测试用四电机加载试验台的制作方法

本发明涉及电机测试，公开了一种适用性强的电驱系统测试用四电机加载试验台。

背景技术：

1、随着科技的不断进步，电机测试试验台的技术也得到了显著改进。目前，已经出现了一些先进的电机测试试验台，具备高精度、高稳定性和多功能的特点，电机测试试验台广泛应用于各个行业，包括电力、制造、交通、化工等。它可以用于电机的性能验证、产品质量检测以及故障诊断等方面，随着我国经济的快速发展，对电机测试试验台的需求不断增加。尤其是电动车、风力发电等新兴产业的兴起，对电机测试试验台提出了更高的要求和挑战，中国制造业正朝着智能化、高效化的方向发展，对电机测试试验台的质量和性能提出了更高的要求。一些国内企业开始注重自主研发和生产电机测试试验台，提升产品的竞争力，国内电机测试试验台行业面临国际知名厂商的竞争，一些国外企业拥有先进的技术和设备。为了适应市场需求，国内一些企业不断加大研发投入，提升产品质量和技术水平，电机测试试验台正朝着更智能和自动化的方向发展。采用先进的传感技术、数据分析和自动控制系统，以提高测试效率和准确性，随着电机应用领域的不断扩展，测试要求也越来越高。测试台需要能够处理高功率、高转速和复杂的电机系统，节能和环保：节能和环保已成为电机测试试验台发展的重要趋势，设计更节能的测试系统以减少资源浪费，同时减少对环境的负面影响。

2、例如在申请公开号为cn108333514a的公开了一种电机试验台，其特征在于，包括：基板；安装在所述基板上的传动轴和加载器，所述加载器与所述传动轴连接，所述加载器用于增加所述传动轴上的负载；安装在所述基板上至少两种不同类型的待测电机，每一所述待测电机的转动轴通过一离合器与所述传动轴连接。该发明实施例提供的电机试验台集成多种类型的电机设备，同时集成多种配套的试验元件，能兼容多种类型的电机，且能够对电机的多种性能进行试验，试验项目多样，结构紧凑、占地面积小、实用性强。

3、上述专利中均存在弊端如：偏重试验待测电机能否正常使用为主，机械平台没有添加更多的电气保护，虽然兼容不同的待测电机，但是没有对平台进行安全防护，其次随着时代的进步，试验台已经不单单功能局限于试验待测电机，还要对电机测试时电压、温度、功率、振动频率等进行实时监测，还要对有故障的电机进行故障初步检测与分析，其次对于试验台的电气防护，和待测电机的安全防护也尤为重要。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、为解决上述技术问题，本发明的主要目的：对不同型号被测电机通过试验台进行测试，通过保护罩和电气防护外壳对试验台本身进行电气防护，通过pi控制精准控制被测电机的转矩等，通过电压模型、温度模型、振动模型分别对被测电机的电压、温度和振动频率进行多方位故障检测和分析，通过设置安全急停按钮防止在被测电机测试时出现意外，可以及时处理意外，防止人员伤亡和设备严重受损。

3、能够有效解决背景技术中的问题：偏重试验待测电机能否正常使用为主，机械平台没有添加更多的电气保护，虽然兼容不同的待测电机，但是没有对平台进行安全防护，其次随着时代的进步，试验台已经不单单功能局限于试验待测电机，还要对电机测试时电压、温度、功率、振动频率等进行实时监测，还要对有故障的电机进行故障初步检测与分析，其次对于试验台的电气防护和待测电机的安全防护也尤为重要。

4、为实现上述目的，发明了一种适用性强的电驱系统测试用四电机加载试验台：

5、电机驱动模块，包括用于加载试验的交流电机；

6、电机控制模块，包括用于稳定停止不发生溜车情况的预加载转矩控制单元，用于控制被测电机转速的转速pi控制单元，用于控制被测电机不同转速的分类转速单元；

7、负载控制模块，包括控制被测电机承受负载时输出功率的功率控制单元，控制被测电机运转输出温度的温度控制单元，用于控制被测电机运转输出振动频率的振动控制单元；

8、数据采集与数据评估模块，包括分别通过电压传感器、温度传感器和振动传感器采集被测电机在被测时输出的功率、温度和振动频率，采集后的数据通过建立电压分析模型、温度分析模型和振动分析模型分别对被测电机的输出电压、温度和振动频率进行评估；

9、安全保护模块，包括用于保护操作人员的安全和设备的安全性的安全急停按钮，用于保护试验台电气安全的电气安全保护单元。

10、作为本发明所述一种适用性强的电驱系统测试用四电机加载试验台一种优选方案，其中：

11、所述交流电机为根据被测电机的负载能力切换的加载试验台的交流电机。

12、作为本发明所述一种适用性强的电驱系统测试用四电机加载试验台一种优选方案，其中：

13、所述加载试验台包括对被测交流电机的预先测试、控制和加载。

14、作为本发明所述一种适用性强的电驱系统测试用四电机加载试验台一种优选方案，其中：

15、所述预加载转矩控制单元用于控制被测电机稳定停止，通过坡度-转矩控制，测试试验台直接输出转矩；

16、所述坡度-转矩来源于被测电机标定数据，将被测电机放置加载试验台，被测电机转速为0rpm，启动试验台，此时通过转速pi控制单元测试被测电机，被测电机目标转速为0rpm，被测电机在转速pi控制单元调节的作用下先加速再减速，最终回到0rpm的稳定状态。

17、作为本发明所述一种适用性强的电驱系统测试用四电机加载试验台一种优选方案，其中：

18、所述转速pi控制单元包括转速闭环pi调节；

19、所述转速闭环pi调节，在试验台的转速模式下接收来自于 vcu 的转速指令即为被测电机转速，与被测电机速度传感器采集并输出的速度信息经过差分算法得到电机当前转速，两者的差值即作为转速pi控制器的输入，并且通过pi调节输出转矩，从而控制驱动电机运行被测电机转速。

20、作为本发明所述一种适用性强的电驱系统测试用四电机加载试验台一种优选方案，其中：

21、所述pi调节输出转矩是基于pid控制器的，表达式如下所示：

22、

23、其中，y(k)为pi控制器经过饱和控制后的直接输出，为比例系数，为积分系数，为饱和系数，为表示电流控制误差，为第1次到第k-1次积分环节的输出结果；

24、所述饱和控制也就是放大器的输出达到了限幅值，此时，调节器只是起一个中间环节的作用，而不再参与调节作用，只有当电压波动和负载忽变，pi调节的输入值与反馈值比较出现负值时，pi调节退出饱和状态，此时开始参与调节，直至再进入饱和。

25、所述饱和系数，表达式如下所示：

26、

27、其中，为饱和积分系数，y(k)为pi控制器经过饱和控制后的直接输出，为pi控制经过限饱和控制后的最终输出前一刻输出。

28、作为本发明所述一种适用性强的电驱系统测试用四电机加载试验台一种优选方案，其中：

29、所述分类转速单元即对被测电机进行不同转速调节，不同转速调节包括平稳制动、紧急制动和紧急加速；

30、所述平稳制动、紧急制动和紧急加速均由转速pi控制单元控制。

31、作为本发明所述一种适用性强的电驱系统测试用四电机加载试验台一种优选方案，其中：

32、所述负载控制模块用于给待测电机提供可调节负载，模拟实际工作条件，包括功率控制单元、温度控制单元和振动控制单元；

33、所述功率控制单元包括负载模拟器、变阻箱和液压系统，通过控制试验台施加被测电机负载进而控制被测电机输出功率，通过控制试验台增加或减少施加被测电机电阻进而控制被测电机输出功率，通过液压系统施加被测电机摩擦力进而控制被测电机输出功率。

34、作为本发明所述一种适用性强的电驱系统测试用四电机加载试验台一种优选方案，其中：

35、所述被测电机输出功率通过数据采集与数据评估模块进行实时功率数据采集和评估；

36、所述温度控制单元通过采集的试验台被测电机不同转速输出的不同转速，结合数据采集与数据评估模块对采集实时温度数据进行实时评估；

37、所述振动控制单元通过试验台采集被测电机不同转速和不同输出功率输出振动，并集合数据采集与数据评估模块和振动传感器采集的实时振动数据进行实时评估。

38、作为本发明所述一种适用性强的电驱系统测试用四电机加载试验台一种优选方案，其中：

39、所述电压传感器采集被测电机在不同负载情况下输出的电压，进而得到电机在不同负载情况下的输出功率；

40、所述温度传感器采集被测电机在不同环境问题和不同转速情况下的实时温度；

41、所述振动传感器采集被测电机在不同转速和不同输出功率情况下的实时振动。

42、作为本发明所述一种适用性强的电驱系统测试用四电机加载试验台一种优选方案，其中：

43、通过电压传感器采集被测电机电压数据作为基础数据建立电压分析模型，通过电压分析模型分别判断被测电机实时输出电压大小是否正常、预测同状态下一时刻输出电压大小是否正常、统计不同负载情况下被测电机输出电压大小是否正常，进而判断被测电机是否正常工作；

44、通过温度传感器采集被测电机温度数据作为基础数据建立温度分析模型，通过温度分析模型分别判断被测电机实时输出温度大小是否正常、预测同状态下一时刻输出温度大小是否正常、统计不同负载情况下被测电机输出温度大小是否正常，进而判断被测电机是否正常工作；

45、通过振动传感器采集被测电机振动频率数据作为基础数据建立振动频率分析模型，通过振动频率分析模型分别判断被测电机实时输出振动频率大小是否正常、预测同状态下一时刻输出振动频率大小是否正常、统计不同负载情况下被测电机输出振动频率大小是否正常，进而判断被测电机是否正常工作。

46、作为本发明所述一种适用性强的电驱系统测试用四电机加载试验台一种优选方案，其中：

47、所述安全急停按钮包括试验台电机安全急停和被测电机测试时急停，通过安全急停按钮在被测电机运转时出现故障，确保被测电机平稳停止，通过安全急停按钮在试验台电机运行时出现故障及时停止，通过防护罩和多支架台确保试验台结构稳定；

48、所述电气安全保护单元通过静电保护防止试验台漏电和被测电机连电。

49、本发明的有益效果：

50、可以对不同型号被测电机通过试验台进行测试，通过保护罩和电气防护外壳对试验台本身进行电气防护，通过pi控制精准控制被测电机的转矩等，通过电压模型、温度模型、振动模型分别对被测电机的电压、温度和振动频率进行多方位故障检测和分析，通过设置安全急停按钮防止在被测电机测试时出现意外，可以及时处理意外，防止人员伤亡和设备严重受损。

51、解决了偏重试验待测电机能否正常使用为主，机械平台没有添加更多的电气保护，虽然兼容不同的待测电机，但是没有对平台进行安全防护，其次随着时代的进步，试验台已经不单单功能局限于试验待测电机，还要对电机测试时电压、温度、功率、振动频率等进行实时监测，还要对有故障的电机进行故障初步检测与分析，其次对于试验台的电气防护，和待测电机的安全防护。