高压永磁同步直驱电机测试平台的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种高压永磁同步直驱电机测试平台，包括一台四象限高压伺服控制器、一台两象限高压伺服控制器、一台被测试电机、一台负载电机、盘式制动器、计算机、电控系统、联轴器、旋转编码器、无线扭矩测试系统和底座，所述的负载电机为双出轴电机，通过四象限高压伺服控制器驱动，所述的被测试电机为单出轴电机，通过两象限高压伺服控制器驱动；所述的负载电机和被测试电机通过联轴器同轴连接，并通过地脚螺栓固定在所述底座上。本实用新型的优点是：整个平台小型化，且负载电机能够任意转矩输出使得电机对测试更加多样化，节省电能，明显提高效率。
【专利说明】
高压永磁同步直驱电机测试平台
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种大功率高压永磁同步直驱电机测试平台。
【背景技术】
[0002]在现代电机测试中，需要对电机进行长时间性能验证，特别是在有负载情况下以及负载突变的条件下的性能验证更为重要。因此解决电机运行时所用负载问题，便成为电机测试系统的重中之重。目前，传统的电机测试平台采用的负载有以下几种形式:一是用直流发电机和功率电阻来模拟负载，来消耗能量;二是采用同步电动机和直流发电机以及并网装置作为负载，能量返还到电网；三是采用测功机作为负载，这也是更为主流的作法。以上几种负载形式，虽然都能很好的完成作为电动机性能测试的负载任务，但不约而同的存在这样或者那样的问题和缺点。首要的就是能量问题，对于第一种和第三种方式，能量由功率电阻或者电机内部全部消耗，对于需要长期用于电机测试的系统来说节能性和经济性都不高，而第二种方法将能量直接回馈到电网，对电网有严重谐波污染，功率因数低。其次，以上几种方法都有系统庞大，控制复杂，效率较低的缺点。为了克服以上缺点和问题，提出了电机对拖平台测试系统，其特点是使两台电机在机械上和电气上互相耦合，从而解决了能源消耗，以及系统复杂等问题。目前，此方法在直流电机和异步电机上已经有了广泛应用。随着永磁同步电机制造的飞速发展，以及基于永磁同步电机的高压伺服控制器的研究发展，其应用越来越广泛，带有高压伺服控制器的永磁同步电机系统测试变得更为引人瞩目。所以，我们将永磁同步电机系统引入电机对拖平台，达到对永磁同步电机测试的目的。现有的以永磁同步电机作为被测电机的电机对拖平台，负载电机一般采用交流异步电机。而交流异步电机一般体积较大，被测电机如果是非常小的永磁同步电机，则物理连接并不协调。并且，交流异步电机在转矩调节控制上响应较慢。同时，作为负载电机需要工作在发电状态，交流异步电机由于其本身电机特性所决定，一旦系统运行在低转速情况，发电效率极低，导致整体系统效率下降。
【发明内容】
[0003]为克服现有技术的缺陷，本实用新型提供一种高压永磁同步直驱电机测试平台，本实用新型的技术方案是:一种高压永磁同步直驱电机测试平台，包括一台四象限高压伺服控制器、一台两象限高压伺服控制器、一台被测试电机、一台负载电机、盘式制动器、计算机、电控系统、联轴器、旋转编码器、无线扭矩测试系统和底座，所述的负载电机为双出轴电机，通过四象限高压伺服控制器驱动，该负载电机的尾部输出轴连接所述盘式制动器，前部输出轴通过联轴器与被测试电机的电机轴联接，所述盘式制动器通过地脚螺栓安装于所述底座上;所述的被测试电机为单出轴电机，通过两象限高压伺服控制器驱动;所述的负载电机和被测试电机通过地脚螺栓固定在所述底座上;所述无线扭矩测试系统的应变片及发射装置安装在所述联轴器上，所述计算机连接无线扭矩测试系统的接收装置，所述被测试电机的电机轴上连接有用于测试被测电机转子位置信息的旋转编码器，所述负载电机的前部输出轴上连接有用于测试负载电机转子位置信息的旋转编码器，所述的四象限高压伺服控制器、两象限高压伺服控制器、被测试电机、负载电机、盘式制动器均与所述的电控系统连接。
[0004]所述盘式制动器由所述电控系统通过控制液压站制动栗来控制制动或松闸。
[0005]所述负载电机和被测试电机的内部均安装有温度传感器，所述的温度传感器接入所述电控系统，并由仪表显示电机绕组及轴端温度。
[0006]所述四象限高压伺服控制器以及两象限高压伺服控制器与所述电控系统间存在电气闭锁。
[0007]所述的联轴器的外围安装于防护罩，该防护罩通过支架安装在底座上。
[0008]本实用新型的优点是:
[0009]1、本实用新型使用的负载电机为永磁同步电机，与使用其它电机做负载电机的平台相比，具有高效率、高力矩惯量比、高能量密度的优势，并且体积较小，可用于小型电机测试对拖平台。
[0010]2、本实用新型使用的永磁同步电机，并不仅仅是简单的被拖动而发电，而是配有具有先进算法的高压伺服控制器，使其作为负载有极高的可控性，可提供任意转矩输出(正向负向皆可，并且大小可调)，在可控的情况下工作于发电状态，使电机对拖测试更加多样化。
[0011]3、本实用新型负载电机连接盘式制动器，配合盘式制动器，可实现零速大转矩测试和零矩保持功能。
[0012]4、本实用新型采用无线扭矩测试系统，可现实并记录电机扭矩变化。
[0013]5、本实用新型使用的电控系统可实时显示两台电机绕组及轴端温度，便于试验人员了解电机状态。由于两套高压伺服控制器驱动的永磁同步电机系统同轴连接，整个系统消耗的能量就是各个部分的总损耗，主要包括电机损耗、高压伺服控制器损耗及少量的线路损耗等，大大提尚了能量利用率。
[0014]本实用新型的平台小型化，且负载电机能够任意转矩输出使得电机对拖测试更加多样化，节省电能，明显提高效率。
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型的主体结构不意图；
[0016]图2是图1的俯视图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合具体实施例来进一步描述本实用新型，本实用新型的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本实用新型的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本实用新型的精神和范围下可以对本实用新型技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本实用新型的保护范围内。
[0018]参见图1和图2，本实用新型涉及一种高压永磁同步直驱电机测试平台，包括一台四象限高压伺服控制器、一台两象限高压伺服控制器、一台被测试电机1、一台负载电机2、盘式制动器3、计算机、电控系统、联轴器4、旋转编码器、无线扭矩测试系统和底座5，所述的负载电机2为双出轴电机，通过四象限高压伺服控制器驱动，该负载电机2的尾部输出轴连接所述盘式制动器3，前部输出轴连接联轴器4，并通过联轴器4与被测试电机的电机轴连接，所述盘式制动器3通过地脚螺栓安装于所述底座5上;所述的被测试电机I为单出轴电机，通过两象限高压伺服控制器驱动;所述的负载电机2和被测试电机I通过地脚螺栓固定在所述底座5上;所述无线扭矩测试系统的应变片及发射装置安装在所述联轴器4上，所述计算机连接无线扭矩测试系统的接收装置，所述被测试电机I的电机轴上连接有用于测试被测电机转子位置信息的旋转编码器，所述负载电机2的前部的输出轴上连接有用于测试负载电机转子位置信息的旋转编码器，所述的四象限高压伺服控制器、两象限高压伺服控制器、被测试电机1、负载电机2、盘式制动器3均与所述的电控系统连接。
[0019]所述盘式制动器3由所述电控系统通过控制液压站制动栗来控制制动或松闸。
[0020]所述负载电机2和被测试电机I的内部均安装有温度传感器，所述的温度传感器接入所述电控系统，并由仪表显示电机绕组及轴端温度。
[0021]所述四象限高压伺服控制器以及两象限高压伺服控制器与所述电控系统间存在电气闭锁。
[0022]所述的联轴器4的外围安装于防护罩7，该防护罩7通过支架6安装在底座上。
[0023]本实用新型所使用的被测试电机与负载电机为两个相同的永磁同步电机，在物理连接上，两电机是通过联轴器将转子同轴同向连接，要尽可能同轴，这样拖转的过程中才能保证整个对拖平台的平稳，不会出现晃动，同向指的是被测电机正转时，负载电机也处于正转状态。物理连接需要满足上述同轴同向条件。从整个新型电机对拖平台的工作原理上来说:被测试电机工作在电动状态，拖动负载电机，使负载电机处于发电状态。两象限高压伺服控制器，采用的是恒转速(即转速闭环)算法。四象限高压伺服控制器，采用的是恒转矩(即转矩闭环)算法。电机的位置信息通过旋转编码器获得，绝对位置信息的获得使得电机控制更为精确。电流信息的获得通过采集板采集电流传感器信号。选取与被测试电机相同的电机作为负载，整体匹配性较好，采用先进的控制算法，转速转矩可调性较强，同时采用死区补偿等较为先进的技术手段，使负载电机提供的转矩达到与交流异步电机十分接近的均匀性。并且，在低转速时，由于永磁同步电机转子为永磁体，使得其发电效率明显高于交流异步电机。应用于电机测试系统，可控性较强，运行效果良好，效率较高，大大优于现有其他电机对拖测试平台，采用本实用新型的电机对拖平台整体具有明显优势。从系统控制的角度来说，如前所述，被测试电机是恒转速控制，处于速度闭环状态，用来控制整个测试平台的转速;而负载电机是恒转矩控制，处于转矩闭环状态，通过控制负载电动机的Q轴电流来改变负载电动机的转矩大小，模拟被测电机的负载变化。为整个系统上电后，电网为高压伺服控制器提供1KV三相交流电，为电控系统提供380V三相交流电，无线扭矩测试系统的发射器采用9V电池供电；首先，运行四象限高压伺服控制器，使其运行在转矩为O的状态下，此时负载电机无任何动作，处于自由状态。之后，运行两象限高压伺服控制器，并给定被测试电机正向目标转速，例如30转/分，被测电机通过一段加速后稳定运行于目标转速状态，同时拖动负载电机于此转速下运行。对于被测电机来说，此时负载加大，也就是电机扭矩加大，由于被测电机是恒转速控制，为维持目标转速，通过控制算法的调节，会加大电流，这样被测电机处于负载测试阶段。对于负载电机来说，此时状态相对复杂一些，负载电机为恒转矩控制，命令目标为负向转矩，如果没有被测电机的拖动，电机应向负向转动，而实际上，负载电机却是运行在正向恒转速状态，此时负载电机处于发电状态。总的来说，本实用新型电机对拖平台工作时，被测试电机电磁转矩为正，转速为正，处于电动状态，负载电机电磁转矩为负，转速为正，处于发电状态。整体系统能量利用率大大提升，损耗减小。
【主权项】
1.一种高压永磁同步直驱电机测试平台，其特征在于，包括一台四象限高压伺服控制器、一台两象限高压伺服控制器、一台被测试电机、一台负载电机、盘式制动器、计算机、电控系统、联轴器、旋转编码器、无线扭矩测试系统和底座，所述的负载电机为双出轴电机，通过四象限高压伺服控制器驱动，该负载电机的尾部输出轴连接所述盘式制动器，前部输出轴通过联轴器与被测试电机的电机轴联接，所述盘式制动器通过地脚螺栓安装于所述底座上;所述的被测试电机为单出轴电机，通过两象限高压伺服控制器驱动;所述的负载电机和被测试电机通过地脚螺栓固定在所述底座上;所述无线扭矩测试系统的应变片及发射装置安装在所述联轴器上，所述计算机连接无线扭矩测试系统的接收装置，所述被测试电机的电机轴上连接有用于测试被测电机转子位置信息的旋转编码器，所述负载电机的前部输出轴上连接有用于测试负载电机转子位置信息的旋转编码器，所述的四象限高压伺服控制器、两象限高压伺服控制器、被测试电机、负载电机、盘式制动器均与所述的电控系统连接。2.根据权利要求1所述的高压永磁同步直驱电机测试平台，其特征在于，所述盘式制动器由所述电控系统通过控制液压站制动栗来控制制动或松闸。3.根据权利要求1所述的高压永磁同步直驱电机测试平台，其特征在于，所述负载电机和被测试电机的内部均安装有温度传感器，所述的温度传感器接入所述电控系统，并由仪表显示电机绕组及轴端温度。4.根据权利要求1所述的高压永磁同步直驱电机测试平台，其特征在于，所述四象限高压伺服控制器以及两象限高压伺服控制器与所述电控系统间存在电气闭锁。5.根据权利要求1所述的高压永磁同步直驱电机测试平台，其特征在于，所述的联轴器的外围安装于防护罩，该防护罩通过支架安装在底座上。
【文档编号】G01R31/34GK205539393SQ201620245301
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年3月28日
【发明人】周满山, 岳彦博, 张慧, 吴承瑞
【申请人】力博重工科技股份有限公司