电动机性能试验装置制造方法
电动机性能试验装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种电动机性能试验装置，即使在使对供试侧电动机驱动装置给出的转矩指令值急剧变化的情况下，也能够使供试侧电动机的实际速度保持恒定地进行转矩控制性能的试验。供试侧电动机驱动装置以转矩控制模式驱动供试侧电动机，负载侧电动机驱动装置以速度控制模式驱动负载侧电动机，供试侧电动机与负载侧电动机通过机械连接装置连接。对供试侧电动机驱动装置输入的供试侧转矩指令值也被作为供试侧转矩指令值发送至负载侧电动机驱动装置的转矩换算部，并被换算为适合负载侧的转矩指令值。通过加法器将该换算后的转矩指令值与负载侧转矩指令值相加，负载侧电动机基于该相加结果的转矩指令值进行速度控制。
【专利说明】电动机性能试验装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及对电动机的性能进行试验的装置。
【背景技术】
[0002]作为对感应电动机、同步电动机等的交流电动机进行驱动的电动机驱动装置,提供了各种通过矢量控制进行交流电动机的速度和转矩的控制的装置。在交流电动机出厂时，需要对使用这样的电动机驱动装置驱动交流电动机的情况下的交流电动机的速度和转矩进行试验。
[0003]作为进行该试验用的电动机性能试验装置，以往，有图4中举例表示的装置。图4中，供试侧电动机10是试验对象的交流电动机。此外，负载侧电动机40是作为供试侧电动机10的负载的交流电动机。该负载侧电动机40的转子轴与供试侧电动机10的转子轴直接连接。在供试侧电动机10上，安装检测供试侧电动机10的转子的位置和速度的供试侧位置速度检测器100，在负载侧电动机40上，安装检测负载侧电动机40的转子的位置和速度的负载侧位置速度检测器200。供试侧电动机驱动装置20b是按照从供试侧指令发生装置30给出的各种指令，进行供试侧电动机10的驱动控制的装置。负载侧电动机驱动装置50b是按照从负载侧指令发生装置60给出的各种指令，进行负载侧电动机40的驱动控制的
>j-U ρ?α装直。
[0004]供试侧电动机驱动装置20b具有供试侧速度调节器110、供试侧模式选择部120、供试侧电动机控制器130、供试侧位置速度检测运算部140、供试侧电力转换装置150、供试侧电流检测器160。同样的，负载侧电动机驱动装置50b具有负载侧速度调节器210、负载侧模式选择部220、负载侧电动机控制器230、负载侧位置速度检测运算部240、负载侧电力转换装置250、负载侧电流检测器260。
[0005]此处，供试侧电力转换装置150和负载侧电力转换装置250，具体而言是逆变器，产生对供试侧电动机10和负载侧电动机40分别供给的三相交流电压。
[0006]以上结构中，进行供试侧电动机10的转矩的控制性能的试验的情况下，在使负载侧电动机40的实际速度保持恒定的状态下，使对供试侧电动机10的转矩进行指定的转矩指令值变化，测定与其相对的供试侧电动机10的转矩的响应性能。
[0007]具体而言，在图4所示的结构中，负载侧指令发生装置60对负载侧电动机驱动装置50b供给:对速度控制模式进行指示的负载侧模式选择指令；和对预先决定的速度进行指示的负载侧速度指令值。结果，负载侧电动机驱动装置50b内的负载侧模式选择部220将负载侧速度调节器210与负载侧电动机控制器230连接。
[0008]由此，负载侧电动机驱动装置50b中，进行如下所述的动作。首先，负载侧位置速度检测运算部240通过负载侧位置速度检测器200检测负载侧电动机40的转子的速度和位置，作为负载侧实际速度检测值和负载侧位置检测值输出。负载侧速度调节器210基于负载侧实际速度检测值和负载侧速度指令值，运算将负载侧电动机40的旋转速度修正为负载侧速度指令值指示的旋转速度所需要的负载侧转矩指令值(2)，对负载侧电动机控制器230供给。另一方面，负载侧电流检测器260检测负载侧电力转换装置250的输出电流，对负载侧电动机控制器230供给作为检测结果的负载侧电流检测值。
[0009]负载侧电动机控制器230基于负载侧转矩指令值(2)、负载侧实际速度检测值和负载侧电流检测值，运算对使负载侧电动机40产生由负载侧转矩指令值(2)所示的转矩所需要的、负载侧电力转换装置250的输出电压进行指示的负载侧电压指令值，对负载侧电力转换装置250供给。此处，用于得到负载侧电压指令值的运算，通过公知的矢量控制运算进行。负载侧电力转换装置250对负载侧电动机40供给由该负载侧电压指令值指示的电压值的三相交流电压。通过进行如上所述的控制，负载侧电动机40以由负载侧速度指令值指示的恒定速度旋转。
[0010]另一方面，供试侧指令发生装置30对供试侧电动机驱动装置20b供给:对转矩控制模式进行指示的供试侧模式选择指令；和对预先决定的转矩进行指示的供试侧转矩指令值(I)。结果，供试侧电动机驱动装置20b内的供试侧模式选择部120选择供试侧指令发生装置30输出的供试侧转矩指令值(I)作为供试侧转矩指令值(2)，对供试侧电动机控制器130供给。
[0011]由此，供试侧电动机驱动装置20b中，进行如下所述的动作。首先，供试侧位置速度检测运算部140通过供试侧位置速度检测器100检测供试侧电动机10的转子的速度和位置，作为供试侧实际速度检测值和供试侧位置检测值输出。此外，供试侧电流检测器160检测供试侧电力转换装置150的输出电流，对供试侧电动机控制器130供给作为检测结果的供试侧电流检测值。
[0012]供试侧电动机控制器130基于供试侧转矩指令值(2)、供试侧实际速度检测值、供试侧位置检测值和供试侧电流检测值，通过公知的矢量控制运算，计算对使供试侧电动机10产生由供试侧转矩指令值(2)所示的转矩所需的供试侧电力转换装置150的输出电压进行指示的供试侧电压指令值，对供试侧电力转换装置150供给。供试侧电力转换装置150对供试侧电动机10供给由该供试侧电压指令值指示的电压值的三相交流电压。通过进行如上所述的控制，供试侧电动机10产生由供试侧转矩指令值(2)(即供试侧转矩指令值(I))指示的转矩。
[0013]然后，电动机试验装置中，利用供试侧指令发生装置30切换供试侧转矩指令值(I)，测定与其相对的供试侧电动机10的转矩的响应特性。
[0014]现有技术文献
[0015]非专利文献
[0016]非专利文献1:中野孝良“交流电动机的矢量控制”，日刊工业新闻社
【发明内容】
[0017]发明要解决的技术问题
[0018]然而，上述现有的电动机性能试验装置中，存在使供试侧转矩指令值(I)急剧变化的情况下供试侧电动机10的实际速度发生变化，难以正确进行供试侧电动机10的转矩控制性能的试验的问题。以下，参照图5说明该问题。
[0019]图5是表示使用图4的现有的电动机性能试验装置对供试侧电动机10的转矩控制性能进行试验的情况下的、供试侧转矩指令值(I)和供试侧电动机10的实际速度的时间变化的例子的图。
[0020]该例中，对使供试侧电动机10产生的转矩进行指示的供试侧转矩指令值(I)呈台阶状变化。供试侧转矩指令值(I)发生这样急剧的变化时，首先，供试侧电动机10的实际速度发生变化，之后，延迟规定时间，开始使供试侧电动机10的实际速度回到由负载侧速度指令值指示的速度的控制。因为发生这样的反馈控制的延迟，所以如图5举例表示，在供试侧转矩指令值(I)发生急剧变化的情况下，之后的某较短期间内，供试侧电动机10的实际速度从由负载侧速度指令值指示的速度偏离。特别是，在供试侧转矩指令值(I)以台阶状变化的情况下，如果该变化的时间梯度陡峭或变化幅度大，则供试侧电动机10的实际速度的变动量也大。本来使供试侧电动机10的实际速度恒定并测定转矩控制性能是理想的，但现有的电动机性能试验装置中，使转矩指令值急剧变化的情况下供试侧电动机10的实际速度这样变动，所以存在不能够进行正确的转矩控制性能试验的问题。
[0021]本发明是鉴于如上所述的情况而完成的，其目的在于提供一种电动机性能试验装置，其即使在对供试侧电动机驱动装置给出急剧变化的转矩指令值的情况下，也能够在使供试侧电动机的实际速度保持恒定的状态下进行供试侧电动机的转矩控制性能的试验。
[0022]用于解决技术问题的手段
[0023]本发明提供一种电动机性能试验装置，其特征在于，具备:驱动第一电动机(上述现有技术的例子中的供试侧电动机)的第一电动机驱动装置；和驱动与上述第一电动机机械连接的第二电动机(上述现有技术的例子中的负载侧电动机)的第二电动机驱动装置，其中，通过由上述第二电动机驱动装置控制上述第二电动机的速度，来控制机械连接的上述第一电动机的速度，在由上述第一电动机驱动装置控制上述第一电动机的转矩的情况下，上述第二电动机驱动装置将由上述第一电动机的转矩控制用的转矩指令值决定的转矩指令值与上述第二电动机的速度控制用的转矩指令值相加。
[0024]根据本发明，通 过将供试侧电动机驱动装置的转矩指令值与负载侧电动机驱动装置的转矩指令值相加的前馈补偿，来决定控制负载侧电动机的转矩指令值，因此，能够无迟滞地抑制与使供试侧电动机的转矩指令值发生变化的控制相伴的供试侧电动机的实际速度的变化，使供试侧电动机的实际速度保持恒定。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1是表示本发明的一个实施方式的电动机性能试验装置的结构的框图。
[0026]图2是表示该实施方式中的转矩换算部270的结构例的框图。
[0027]图3是表示使用该实施方式的电动机性能试验装置试验供试侧电动机10的转矩控制性能的情况下的供试侧转矩指令值(I)和供试侧电动机10的实际速度的时间变化的例子的波形图。
[0028]图4是表示现有的电动机性能试验装置的结构例的图。
[0029]图5是表示使用现有的电动机性能试验装置试验供试侧电动机10的转矩控制性能的情况下的供试侧转矩指令值(I)和供试侧电动机10的实际速度的时间变化的例子的波形图。
[0030]附图标记的说明
[0031]10……供试侧电动机，20,20b……供试侧电动机驱动装置，30……供试侧指令发生装置，40……负载侧电动机，50、50b……负载侧电动机驱动装置，60……负载侧指令发生装置，70……机械连接装置，100……供试侧位置速度检测器，110……供试侧速度调节器，120……供试侧模式选择部，130……供试侧电动机控制器，140……供试侧位置速度检测运算部，150……供试侧电力转换装置，160……供试侧电流检测器，200……负载侧位置速度检测器，210……负载侧速度调节器，220……负载侧模式选择部，230……负载侧电动机控制器，240……负载侧位置速度检测运算部，250……负载侧电力转换装置，260……负载侧电流检测器，270……转矩换算部，280……加法器，310,320……乘法器，330……符号反转切换部。
【具体实施方式】
[0032]以下参照【专利附图】
【附图说明】本发明的实施方式。
[0033]<实施方式>
[0034]图1是表示本发明的一个实施方式的电动机性能试验装置的结构的图。其中，图1中，对与图5所示的相同的构成要素附加相同的符号，省略其说明。
[0035]本实施方式的电动机性能试验装置中，图5所示的现有的电动机性能试验装置的供试侧电动机驱动装置20b和负载侧电动机驱动装置50b被置换为供试侧电动机驱动装置20和负载侧电动机驱动装置50。
[0036]供试侧电动机驱动装置20与图5的供试侧电动机驱动装置20b不同，具有向供试侧电动机驱动装置20的外部输出从供试侧模式选择部120输出的供试侧转矩指令值(2)的转矩指令值输出单元(省略图示)。
[0037]此外，负载侧电动 机驱动装置50具有从转矩指令值输出单元接收供试侧转矩指令值(2)并对负载侧电动机驱动装置50的内部供给的转矩指令值输入单元(省略图示)。用于从供试侧电动机驱动装置20向负载侧电动机驱动装置50发送该供试侧转矩指令值(2)的转矩指令值输出单元和转矩指令值输入单元，可以利用有线通信，也可以利用无线通信或红外线通信。
[0038]作为图5的负载侧电动机驱动装置50b中没有的新的构成要素，负载侧电动机驱动装置50具有转矩换算部270和加法器280。然后，来自供试侧电动机驱动装置20的供试侧转矩指令值(2)被输入转矩换算部270，通过加法器280将来自该转矩换算部270的输出信息与负载侧转矩指令值(2)相加，相加结果对负载侧电动机控制器230供给。
[0039]转矩换算部270是，对于从供试侧模式选择部120输出的供试侧转矩指令值(2)，为了在负载侧电动机驱动装置50对负载侧电动机40的控制中利用，而换算为适合负载侧的转矩指令值的单元。进一步详细叙述，转矩换算部270是在供试侧转矩指令值(2)发生变化的情况下用于发生下述转矩指令值的单元，该转矩指令值使负载侧电动机40产生与因上述变化而将要发生的供试侧电动机10的速度变化相抵消的速度变化。
[0040]图2是表示转矩换算部270的结构例的框图。该例中，转矩换算部270具有乘法器310、乘法器320和符号反转切换部330。乘法器310是进行供试侧转矩指令值(2)与转矩换算系数的相乘的运算器。转矩换算系数是基于连接供试侧电动机10与负载侧电动机40的机械连接装置70的连接比(齿轮比等变速比)等连接方式、和供试侧电动机10与负载侧电动机40的额定输出的差值(差异)等电动机特性的差异而决定的系数。乘法器310进行的转矩换算系数的相乘是为了以下理由而进行的，即:使为了供试侧电动机10而生成的供试侧转矩指令值(2)成为适合负载侧电动机40的驱动的负载侧转矩指令值。
[0041]乘法器320是对乘法器310的相乘结果乘以一 1，使乘法器310的运算结果的符号反转的单元。符号反转切换部330是根据符号反转切换指令切换无符号反转的输入端和有符号反转的输入端的单元。对无符号反转的输入端输入乘法器310的运算结果，对有符号反转的输入端输入乘法器320的运算结果。符号反转切换部进行的符号反转切换是为了使负载侧电动机40的转矩指令值的极性与供试侧电动机10的转矩指令值的极性匹配而进行的。符号反转切换指令在供试侧电动机10与负载侧电动机40的转矩的极性相同时是无符号反转，在供试侧电动机10与负载侧电动机40的转矩的极性不同时是有符号反转。
[0042]加法器280是使通过转矩换算部270进行了转矩换算的转矩指令值与负载侧转矩指令值(2)相加的运算器。通过加法器280的运算，生成对负载侧转矩指令值(2)前馈补偿了换算成负载侧的供试侧转矩指令值(2)而得到的新的负载侧转矩指令值。作为加法器280的运算结果的新的负载侧转矩指令值对负载侧电动机控制器230输入。
[0043]负载侧电动机控制器230接收负载侧电流检测值、负载侧位置检测值、负载侧实际速度检测值和作为加法器280的运算结果的新的负载侧转矩指令值，进行用于对负载侧电动机40进行矢量控制的运算等。负载侧电流检测值是通过负载侧电流检测器260检测到的对负载侧电动机40供给的电流的值。
[0044]接着，说明本实施方式的电动机性能试验装置的动作。供试侧电动机10的试验中，使负载侧电动机驱动装置50成为速度控制模式，对负载侧电动机驱动装置50输入预先决定的负载侧速度指令值。另一方面，使供试侧电动机驱动装置20成为转矩控制模式，对供试侧电动机驱动装置20输入供试侧转矩指令值(I)。该供试侧转矩指令值(I)被作为供试侧转矩指令值(2)对供试侧电动机控制器130和负载电动机驱动装置50的转矩换算部270发送。供试侧电动机控制器130进行用于使供试侧电动机10的转矩与供试侧转矩指令值(2)所示的转矩一致的反馈控制。负载侧电动机驱动装置50中，通过转矩换算部270将供试侧转矩指令值(2)换算为适合负载侧的转矩指令值，通过加法器280将该换算后的转矩指令值与负载侧转矩指令值(2)相加。然后，负载侧电动机控制器230按照加法器280的相加结果的转矩指令值进行负载侧电动机40的速度控制。
[0045]这样，本实施方式中，在使负载侧电动机40的实际速度与负载侧速度指令值所示的速度一致的反馈控制之外，还进行前馈补偿，在该前馈补偿中，将供试侧电动机10的转矩控制用的供试侧转矩指令值(2)换算为适合负载侧的转矩指令值，并与负载侧电动机40的速度控制用的负载侧转矩指令值(2)相加。该前馈补偿没有如反馈控制那样的响应延迟，响应非常快。
[0046]图3是表示使用本实施方式的电动机性能试验装置进行供试侧电动机10的转矩控制性能试验的情况下的、供试侧电动机10的供试侧转矩指令值(I)和供试侧电动机10的实际速度的时间变化的例子的波形图。对现有的电动机性能试验装置的情况的波形图即图5与本实施方式的电动机性能试验装置的图3比较可知，图3中，当使供试侧电动机10的供试侧转矩指令值(I)以台阶状急剧变化时，供试侧电动机10的实际速度不变动，保持恒定速度。
[0047]这样，本实施方式的电动机性能试验装置，将用于控制供试侧电动机10的供试侧转矩指令值换算为适合负载侧电动机40的指令值，并与用于控制负载侧电动机40的负载侧转矩指令值相加，基于该运算结果的转矩指令值进行负载侧电动机的速度控制。这样，本实施方式的电动机性能试验装置中，进行转矩指令值的前馈补偿，所以在供试侧转矩指令值(I)急剧变化的情况下，无迟滞地执行用于消除由该供试侧转矩指令值(I)的变化引起的供试侧电动机10的速度变化的负载侧电动机40的速度控制。结果，即使在使供试侧转矩指令值(I)急剧变化的情况下，也能够不使供试侧电动机10的实际速度变化，而正确地试验供试侧电动机10的转矩控制性能。
[0048]〈其他实施方式〉
[0049]以上说明了本发明的一个实施方式，但本发明也可以考虑其他实施方式。例如，如下所述。
[0050](I)上述实施方式中，供试侧电动机10的转子轴与负载侧电动机40的转子轴通过齿轮等机械连接装置连接。但是，也可以不通过机械连接装置而如图4举例表示使两个转子轴直接机械连接。
[0051 ] (2)上述实施方式中，是在供试侧电动机10和负载侧电动机40的转子上分别安装位置速度检测器检测位置和速度，基于该检测出的位置和速度的信息进行供试侧电动机和负载侧电动机的转矩控制的结构。但是，也可以是具有使用对供试侧电动机和负载侧电动机施加的电压和供试侧电动机和负载侧电动机中流过的电流推算位置和速度的推算器来代替位置速度检测器，基于推算出的电压和电流进行供试侧电动机和负载侧电动机的矢量控制的结构(所谓无速度传感器矢量控制)。
[0052](3)上述实施方式中，也可以将转矩换算部270使用的转矩换算系数存储在EEPROM等可改写的非挥发性存储器中，与供试侧电动机10和负载侧电动机40的设计规格和/或两个电动机的连接方式等相应地改写EEPROM内的转矩换算系数。
[0053](4)也可以构成在图1中的负载侧电动机驱动装置50中设置对外部输出负载侧转矩指令值(2 )的转矩指令值输出单元的电动机驱动装置。该电动机驱动装置除了能够用作负载侧电动机驱动装置50之外，也能够通过不使转矩换算部270动作、而使转矩指令值输出单元动作，从而用作供试侧电动机驱动装置20。因此，能够通过仅制造I种电动机驱动装置而构成电动机性能试验装置。
【权利要求】
1.一种电动机性能试验装置，其特征在于，具备: 驱动第一电动机的第一电动机驱动装置；和 驱动与所述第一电动机机械连接的第二电动机的第二电动机驱动装置， 通过由所述第二电动机驱动装置控制所述第二电动机的速度，来控制机械连接的所述第一电动机的速度，在由所述第一电动机驱动装置控制所述第一电动机的转矩的情况下，所述第二电动机驱动装置将由所述第一电动机的转矩控制用的转矩指令值决定的转矩指令值与所述第二电动机的速度控制用的转矩指令值相加。
2.如权利要求1所述的电动机性能试验装置，其特征在于: 所述第二电动机驱动装置具有速度调节器，所述速度调节器基于速度指令值和所述第二电动机的实际速度检测值，生成用于使所述第二电动机的速度与所述速度指令值所示的速度一致的转矩指令值， 所述第二电动机驱动装置将由所述第一电动机的转矩控制用的转矩指令值决定的转矩指令值与所述速度调节器输出的转矩指令值相加。
3.如权利要求1或2所述的电动机性能试验装置，其特征在于: 所述第一电动机驱动装置具备对外部输出所述第一电动机的转矩控制用的转矩指令值的转矩指令值输出单元， 所述第二电动机驱动装置具备接收所述转矩指令输出单元输出的转矩指令值的转矩指令值输入单元。
4.如权利要求1?3中任一项所述的电动机性能试验装置，其特征在于: 所述第二电动机驱动装置具备转矩换算单元，所述转矩换算单元对从所述第一电动机驱动装置接收到的转矩指令值，乘以由所述第一电动机与所述第二电动机的额定输出的差值和所述第一电动机与所述第二电动机的机械连接方式决定的转矩换算系数， 所述第二电动机驱动装置将作为所述转矩换算系数和所述转矩指令值的相乘结果的转矩指令值与所述第二电动机的速度控制用的转矩指令值相加。
5.如权利要求4所述的电动机性能试验装置，其特征在于: 所述转矩换算单元包括符号反转切换单元，所述符号反转切换单元在所述第一电动机与所述第二电动机的转矩的极性相同时不进行所述转矩换算系数和所述转矩指令值的相乘结果的符号反转，在所述第一电动机与所述第二电动机的转矩的极性不同时进行所述转矩换算系数和所述转矩指令值的相乘结果的符号反转。
【文档编号】H02P5/50GK103427728SQ201310174233
【公开日】2013年12月4日 申请日期:2013年5月13日 优先权日:2012年5月23日
【发明者】田岛宏一, 鸟羽章夫 申请人:富士电机株式会社
【专利摘要】本发明提供一种电动机性能试验装置，即使在使对供试侧电动机驱动装置给出的转矩指令值急剧变化的情况下，也能够使供试侧电动机的实际速度保持恒定地进行转矩控制性能的试验。供试侧电动机驱动装置以转矩控制模式驱动供试侧电动机，负载侧电动机驱动装置以速度控制模式驱动负载侧电动机，供试侧电动机与负载侧电动机通过机械连接装置连接。对供试侧电动机驱动装置输入的供试侧转矩指令值也被作为供试侧转矩指令值发送至负载侧电动机驱动装置的转矩换算部，并被换算为适合负载侧的转矩指令值。通过加法器将该换算后的转矩指令值与负载侧转矩指令值相加，负载侧电动机基于该相加结果的转矩指令值进行速度控制。
【专利说明】电动机性能试验装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及对电动机的性能进行试验的装置。
【背景技术】
[0002]作为对感应电动机、同步电动机等的交流电动机进行驱动的电动机驱动装置,提供了各种通过矢量控制进行交流电动机的速度和转矩的控制的装置。在交流电动机出厂时，需要对使用这样的电动机驱动装置驱动交流电动机的情况下的交流电动机的速度和转矩进行试验。
[0003]作为进行该试验用的电动机性能试验装置，以往，有图4中举例表示的装置。图4中，供试侧电动机10是试验对象的交流电动机。此外，负载侧电动机40是作为供试侧电动机10的负载的交流电动机。该负载侧电动机40的转子轴与供试侧电动机10的转子轴直接连接。在供试侧电动机10上，安装检测供试侧电动机10的转子的位置和速度的供试侧位置速度检测器100，在负载侧电动机40上，安装检测负载侧电动机40的转子的位置和速度的负载侧位置速度检测器200。供试侧电动机驱动装置20b是按照从供试侧指令发生装置30给出的各种指令，进行供试侧电动机10的驱动控制的装置。负载侧电动机驱动装置50b是按照从负载侧指令发生装置60给出的各种指令，进行负载侧电动机40的驱动控制的
>j-U ρ?α装直。
[0004]供试侧电动机驱动装置20b具有供试侧速度调节器110、供试侧模式选择部120、供试侧电动机控制器130、供试侧位置速度检测运算部140、供试侧电力转换装置150、供试侧电流检测器160。同样的，负载侧电动机驱动装置50b具有负载侧速度调节器210、负载侧模式选择部220、负载侧电动机控制器230、负载侧位置速度检测运算部240、负载侧电力转换装置250、负载侧电流检测器260。
[0005]此处，供试侧电力转换装置150和负载侧电力转换装置250，具体而言是逆变器，产生对供试侧电动机10和负载侧电动机40分别供给的三相交流电压。
[0006]以上结构中，进行供试侧电动机10的转矩的控制性能的试验的情况下，在使负载侧电动机40的实际速度保持恒定的状态下，使对供试侧电动机10的转矩进行指定的转矩指令值变化，测定与其相对的供试侧电动机10的转矩的响应性能。
[0007]具体而言，在图4所示的结构中，负载侧指令发生装置60对负载侧电动机驱动装置50b供给:对速度控制模式进行指示的负载侧模式选择指令；和对预先决定的速度进行指示的负载侧速度指令值。结果，负载侧电动机驱动装置50b内的负载侧模式选择部220将负载侧速度调节器210与负载侧电动机控制器230连接。
[0008]由此，负载侧电动机驱动装置50b中，进行如下所述的动作。首先，负载侧位置速度检测运算部240通过负载侧位置速度检测器200检测负载侧电动机40的转子的速度和位置，作为负载侧实际速度检测值和负载侧位置检测值输出。负载侧速度调节器210基于负载侧实际速度检测值和负载侧速度指令值，运算将负载侧电动机40的旋转速度修正为负载侧速度指令值指示的旋转速度所需要的负载侧转矩指令值(2)，对负载侧电动机控制器230供给。另一方面，负载侧电流检测器260检测负载侧电力转换装置250的输出电流，对负载侧电动机控制器230供给作为检测结果的负载侧电流检测值。
[0009]负载侧电动机控制器230基于负载侧转矩指令值(2)、负载侧实际速度检测值和负载侧电流检测值，运算对使负载侧电动机40产生由负载侧转矩指令值(2)所示的转矩所需要的、负载侧电力转换装置250的输出电压进行指示的负载侧电压指令值，对负载侧电力转换装置250供给。此处，用于得到负载侧电压指令值的运算，通过公知的矢量控制运算进行。负载侧电力转换装置250对负载侧电动机40供给由该负载侧电压指令值指示的电压值的三相交流电压。通过进行如上所述的控制，负载侧电动机40以由负载侧速度指令值指示的恒定速度旋转。
[0010]另一方面，供试侧指令发生装置30对供试侧电动机驱动装置20b供给:对转矩控制模式进行指示的供试侧模式选择指令；和对预先决定的转矩进行指示的供试侧转矩指令值(I)。结果，供试侧电动机驱动装置20b内的供试侧模式选择部120选择供试侧指令发生装置30输出的供试侧转矩指令值(I)作为供试侧转矩指令值(2)，对供试侧电动机控制器130供给。
[0011]由此，供试侧电动机驱动装置20b中，进行如下所述的动作。首先，供试侧位置速度检测运算部140通过供试侧位置速度检测器100检测供试侧电动机10的转子的速度和位置，作为供试侧实际速度检测值和供试侧位置检测值输出。此外，供试侧电流检测器160检测供试侧电力转换装置150的输出电流，对供试侧电动机控制器130供给作为检测结果的供试侧电流检测值。
[0012]供试侧电动机控制器130基于供试侧转矩指令值(2)、供试侧实际速度检测值、供试侧位置检测值和供试侧电流检测值，通过公知的矢量控制运算，计算对使供试侧电动机10产生由供试侧转矩指令值(2)所示的转矩所需的供试侧电力转换装置150的输出电压进行指示的供试侧电压指令值，对供试侧电力转换装置150供给。供试侧电力转换装置150对供试侧电动机10供给由该供试侧电压指令值指示的电压值的三相交流电压。通过进行如上所述的控制，供试侧电动机10产生由供试侧转矩指令值(2)(即供试侧转矩指令值(I))指示的转矩。
[0013]然后，电动机试验装置中，利用供试侧指令发生装置30切换供试侧转矩指令值(I)，测定与其相对的供试侧电动机10的转矩的响应特性。
[0014]现有技术文献
[0015]非专利文献
[0016]非专利文献1:中野孝良“交流电动机的矢量控制”，日刊工业新闻社
【发明内容】
[0017]发明要解决的技术问题
[0018]然而，上述现有的电动机性能试验装置中，存在使供试侧转矩指令值(I)急剧变化的情况下供试侧电动机10的实际速度发生变化，难以正确进行供试侧电动机10的转矩控制性能的试验的问题。以下，参照图5说明该问题。
[0019]图5是表示使用图4的现有的电动机性能试验装置对供试侧电动机10的转矩控制性能进行试验的情况下的、供试侧转矩指令值(I)和供试侧电动机10的实际速度的时间变化的例子的图。
[0020]该例中，对使供试侧电动机10产生的转矩进行指示的供试侧转矩指令值(I)呈台阶状变化。供试侧转矩指令值(I)发生这样急剧的变化时，首先，供试侧电动机10的实际速度发生变化，之后，延迟规定时间，开始使供试侧电动机10的实际速度回到由负载侧速度指令值指示的速度的控制。因为发生这样的反馈控制的延迟，所以如图5举例表示，在供试侧转矩指令值(I)发生急剧变化的情况下，之后的某较短期间内，供试侧电动机10的实际速度从由负载侧速度指令值指示的速度偏离。特别是，在供试侧转矩指令值(I)以台阶状变化的情况下，如果该变化的时间梯度陡峭或变化幅度大，则供试侧电动机10的实际速度的变动量也大。本来使供试侧电动机10的实际速度恒定并测定转矩控制性能是理想的，但现有的电动机性能试验装置中，使转矩指令值急剧变化的情况下供试侧电动机10的实际速度这样变动，所以存在不能够进行正确的转矩控制性能试验的问题。
[0021]本发明是鉴于如上所述的情况而完成的，其目的在于提供一种电动机性能试验装置，其即使在对供试侧电动机驱动装置给出急剧变化的转矩指令值的情况下，也能够在使供试侧电动机的实际速度保持恒定的状态下进行供试侧电动机的转矩控制性能的试验。
[0022]用于解决技术问题的手段
[0023]本发明提供一种电动机性能试验装置，其特征在于，具备:驱动第一电动机(上述现有技术的例子中的供试侧电动机)的第一电动机驱动装置；和驱动与上述第一电动机机械连接的第二电动机(上述现有技术的例子中的负载侧电动机)的第二电动机驱动装置，其中，通过由上述第二电动机驱动装置控制上述第二电动机的速度，来控制机械连接的上述第一电动机的速度，在由上述第一电动机驱动装置控制上述第一电动机的转矩的情况下，上述第二电动机驱动装置将由上述第一电动机的转矩控制用的转矩指令值决定的转矩指令值与上述第二电动机的速度控制用的转矩指令值相加。
[0024]根据本发明，通 过将供试侧电动机驱动装置的转矩指令值与负载侧电动机驱动装置的转矩指令值相加的前馈补偿，来决定控制负载侧电动机的转矩指令值，因此，能够无迟滞地抑制与使供试侧电动机的转矩指令值发生变化的控制相伴的供试侧电动机的实际速度的变化，使供试侧电动机的实际速度保持恒定。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1是表示本发明的一个实施方式的电动机性能试验装置的结构的框图。
[0026]图2是表示该实施方式中的转矩换算部270的结构例的框图。
[0027]图3是表示使用该实施方式的电动机性能试验装置试验供试侧电动机10的转矩控制性能的情况下的供试侧转矩指令值(I)和供试侧电动机10的实际速度的时间变化的例子的波形图。
[0028]图4是表示现有的电动机性能试验装置的结构例的图。
[0029]图5是表示使用现有的电动机性能试验装置试验供试侧电动机10的转矩控制性能的情况下的供试侧转矩指令值(I)和供试侧电动机10的实际速度的时间变化的例子的波形图。
[0030]附图标记的说明
[0031]10……供试侧电动机，20,20b……供试侧电动机驱动装置，30……供试侧指令发生装置，40……负载侧电动机，50、50b……负载侧电动机驱动装置，60……负载侧指令发生装置，70……机械连接装置，100……供试侧位置速度检测器，110……供试侧速度调节器，120……供试侧模式选择部，130……供试侧电动机控制器，140……供试侧位置速度检测运算部，150……供试侧电力转换装置，160……供试侧电流检测器，200……负载侧位置速度检测器，210……负载侧速度调节器，220……负载侧模式选择部，230……负载侧电动机控制器，240……负载侧位置速度检测运算部，250……负载侧电力转换装置，260……负载侧电流检测器，270……转矩换算部，280……加法器，310,320……乘法器，330……符号反转切换部。
【具体实施方式】
[0032]以下参照【专利附图】
【附图说明】本发明的实施方式。
[0033]<实施方式>
[0034]图1是表示本发明的一个实施方式的电动机性能试验装置的结构的图。其中，图1中，对与图5所示的相同的构成要素附加相同的符号，省略其说明。
[0035]本实施方式的电动机性能试验装置中，图5所示的现有的电动机性能试验装置的供试侧电动机驱动装置20b和负载侧电动机驱动装置50b被置换为供试侧电动机驱动装置20和负载侧电动机驱动装置50。
[0036]供试侧电动机驱动装置20与图5的供试侧电动机驱动装置20b不同，具有向供试侧电动机驱动装置20的外部输出从供试侧模式选择部120输出的供试侧转矩指令值(2)的转矩指令值输出单元(省略图示)。
[0037]此外，负载侧电动 机驱动装置50具有从转矩指令值输出单元接收供试侧转矩指令值(2)并对负载侧电动机驱动装置50的内部供给的转矩指令值输入单元(省略图示)。用于从供试侧电动机驱动装置20向负载侧电动机驱动装置50发送该供试侧转矩指令值(2)的转矩指令值输出单元和转矩指令值输入单元，可以利用有线通信，也可以利用无线通信或红外线通信。
[0038]作为图5的负载侧电动机驱动装置50b中没有的新的构成要素，负载侧电动机驱动装置50具有转矩换算部270和加法器280。然后，来自供试侧电动机驱动装置20的供试侧转矩指令值(2)被输入转矩换算部270，通过加法器280将来自该转矩换算部270的输出信息与负载侧转矩指令值(2)相加，相加结果对负载侧电动机控制器230供给。
[0039]转矩换算部270是，对于从供试侧模式选择部120输出的供试侧转矩指令值(2)，为了在负载侧电动机驱动装置50对负载侧电动机40的控制中利用，而换算为适合负载侧的转矩指令值的单元。进一步详细叙述，转矩换算部270是在供试侧转矩指令值(2)发生变化的情况下用于发生下述转矩指令值的单元，该转矩指令值使负载侧电动机40产生与因上述变化而将要发生的供试侧电动机10的速度变化相抵消的速度变化。
[0040]图2是表示转矩换算部270的结构例的框图。该例中，转矩换算部270具有乘法器310、乘法器320和符号反转切换部330。乘法器310是进行供试侧转矩指令值(2)与转矩换算系数的相乘的运算器。转矩换算系数是基于连接供试侧电动机10与负载侧电动机40的机械连接装置70的连接比(齿轮比等变速比)等连接方式、和供试侧电动机10与负载侧电动机40的额定输出的差值(差异)等电动机特性的差异而决定的系数。乘法器310进行的转矩换算系数的相乘是为了以下理由而进行的，即:使为了供试侧电动机10而生成的供试侧转矩指令值(2)成为适合负载侧电动机40的驱动的负载侧转矩指令值。
[0041]乘法器320是对乘法器310的相乘结果乘以一 1，使乘法器310的运算结果的符号反转的单元。符号反转切换部330是根据符号反转切换指令切换无符号反转的输入端和有符号反转的输入端的单元。对无符号反转的输入端输入乘法器310的运算结果，对有符号反转的输入端输入乘法器320的运算结果。符号反转切换部进行的符号反转切换是为了使负载侧电动机40的转矩指令值的极性与供试侧电动机10的转矩指令值的极性匹配而进行的。符号反转切换指令在供试侧电动机10与负载侧电动机40的转矩的极性相同时是无符号反转，在供试侧电动机10与负载侧电动机40的转矩的极性不同时是有符号反转。
[0042]加法器280是使通过转矩换算部270进行了转矩换算的转矩指令值与负载侧转矩指令值(2)相加的运算器。通过加法器280的运算，生成对负载侧转矩指令值(2)前馈补偿了换算成负载侧的供试侧转矩指令值(2)而得到的新的负载侧转矩指令值。作为加法器280的运算结果的新的负载侧转矩指令值对负载侧电动机控制器230输入。
[0043]负载侧电动机控制器230接收负载侧电流检测值、负载侧位置检测值、负载侧实际速度检测值和作为加法器280的运算结果的新的负载侧转矩指令值，进行用于对负载侧电动机40进行矢量控制的运算等。负载侧电流检测值是通过负载侧电流检测器260检测到的对负载侧电动机40供给的电流的值。
[0044]接着，说明本实施方式的电动机性能试验装置的动作。供试侧电动机10的试验中，使负载侧电动机驱动装置50成为速度控制模式，对负载侧电动机驱动装置50输入预先决定的负载侧速度指令值。另一方面，使供试侧电动机驱动装置20成为转矩控制模式，对供试侧电动机驱动装置20输入供试侧转矩指令值(I)。该供试侧转矩指令值(I)被作为供试侧转矩指令值(2)对供试侧电动机控制器130和负载电动机驱动装置50的转矩换算部270发送。供试侧电动机控制器130进行用于使供试侧电动机10的转矩与供试侧转矩指令值(2)所示的转矩一致的反馈控制。负载侧电动机驱动装置50中，通过转矩换算部270将供试侧转矩指令值(2)换算为适合负载侧的转矩指令值，通过加法器280将该换算后的转矩指令值与负载侧转矩指令值(2)相加。然后，负载侧电动机控制器230按照加法器280的相加结果的转矩指令值进行负载侧电动机40的速度控制。
[0045]这样，本实施方式中，在使负载侧电动机40的实际速度与负载侧速度指令值所示的速度一致的反馈控制之外，还进行前馈补偿，在该前馈补偿中，将供试侧电动机10的转矩控制用的供试侧转矩指令值(2)换算为适合负载侧的转矩指令值，并与负载侧电动机40的速度控制用的负载侧转矩指令值(2)相加。该前馈补偿没有如反馈控制那样的响应延迟，响应非常快。
[0046]图3是表示使用本实施方式的电动机性能试验装置进行供试侧电动机10的转矩控制性能试验的情况下的、供试侧电动机10的供试侧转矩指令值(I)和供试侧电动机10的实际速度的时间变化的例子的波形图。对现有的电动机性能试验装置的情况的波形图即图5与本实施方式的电动机性能试验装置的图3比较可知，图3中，当使供试侧电动机10的供试侧转矩指令值(I)以台阶状急剧变化时，供试侧电动机10的实际速度不变动，保持恒定速度。
[0047]这样，本实施方式的电动机性能试验装置，将用于控制供试侧电动机10的供试侧转矩指令值换算为适合负载侧电动机40的指令值，并与用于控制负载侧电动机40的负载侧转矩指令值相加，基于该运算结果的转矩指令值进行负载侧电动机的速度控制。这样，本实施方式的电动机性能试验装置中，进行转矩指令值的前馈补偿，所以在供试侧转矩指令值(I)急剧变化的情况下，无迟滞地执行用于消除由该供试侧转矩指令值(I)的变化引起的供试侧电动机10的速度变化的负载侧电动机40的速度控制。结果，即使在使供试侧转矩指令值(I)急剧变化的情况下，也能够不使供试侧电动机10的实际速度变化，而正确地试验供试侧电动机10的转矩控制性能。
[0048]〈其他实施方式〉
[0049]以上说明了本发明的一个实施方式，但本发明也可以考虑其他实施方式。例如，如下所述。
[0050](I)上述实施方式中，供试侧电动机10的转子轴与负载侧电动机40的转子轴通过齿轮等机械连接装置连接。但是，也可以不通过机械连接装置而如图4举例表示使两个转子轴直接机械连接。
[0051 ] (2)上述实施方式中，是在供试侧电动机10和负载侧电动机40的转子上分别安装位置速度检测器检测位置和速度，基于该检测出的位置和速度的信息进行供试侧电动机和负载侧电动机的转矩控制的结构。但是，也可以是具有使用对供试侧电动机和负载侧电动机施加的电压和供试侧电动机和负载侧电动机中流过的电流推算位置和速度的推算器来代替位置速度检测器，基于推算出的电压和电流进行供试侧电动机和负载侧电动机的矢量控制的结构(所谓无速度传感器矢量控制)。
[0052](3)上述实施方式中，也可以将转矩换算部270使用的转矩换算系数存储在EEPROM等可改写的非挥发性存储器中，与供试侧电动机10和负载侧电动机40的设计规格和/或两个电动机的连接方式等相应地改写EEPROM内的转矩换算系数。
[0053](4)也可以构成在图1中的负载侧电动机驱动装置50中设置对外部输出负载侧转矩指令值(2 )的转矩指令值输出单元的电动机驱动装置。该电动机驱动装置除了能够用作负载侧电动机驱动装置50之外，也能够通过不使转矩换算部270动作、而使转矩指令值输出单元动作，从而用作供试侧电动机驱动装置20。因此，能够通过仅制造I种电动机驱动装置而构成电动机性能试验装置。
【权利要求】
1.一种电动机性能试验装置，其特征在于，具备: 驱动第一电动机的第一电动机驱动装置；和 驱动与所述第一电动机机械连接的第二电动机的第二电动机驱动装置， 通过由所述第二电动机驱动装置控制所述第二电动机的速度，来控制机械连接的所述第一电动机的速度，在由所述第一电动机驱动装置控制所述第一电动机的转矩的情况下，所述第二电动机驱动装置将由所述第一电动机的转矩控制用的转矩指令值决定的转矩指令值与所述第二电动机的速度控制用的转矩指令值相加。
2.如权利要求1所述的电动机性能试验装置，其特征在于: 所述第二电动机驱动装置具有速度调节器，所述速度调节器基于速度指令值和所述第二电动机的实际速度检测值，生成用于使所述第二电动机的速度与所述速度指令值所示的速度一致的转矩指令值， 所述第二电动机驱动装置将由所述第一电动机的转矩控制用的转矩指令值决定的转矩指令值与所述速度调节器输出的转矩指令值相加。
3.如权利要求1或2所述的电动机性能试验装置，其特征在于: 所述第一电动机驱动装置具备对外部输出所述第一电动机的转矩控制用的转矩指令值的转矩指令值输出单元， 所述第二电动机驱动装置具备接收所述转矩指令输出单元输出的转矩指令值的转矩指令值输入单元。
4.如权利要求1?3中任一项所述的电动机性能试验装置，其特征在于: 所述第二电动机驱动装置具备转矩换算单元，所述转矩换算单元对从所述第一电动机驱动装置接收到的转矩指令值，乘以由所述第一电动机与所述第二电动机的额定输出的差值和所述第一电动机与所述第二电动机的机械连接方式决定的转矩换算系数， 所述第二电动机驱动装置将作为所述转矩换算系数和所述转矩指令值的相乘结果的转矩指令值与所述第二电动机的速度控制用的转矩指令值相加。
5.如权利要求4所述的电动机性能试验装置，其特征在于: 所述转矩换算单元包括符号反转切换单元，所述符号反转切换单元在所述第一电动机与所述第二电动机的转矩的极性相同时不进行所述转矩换算系数和所述转矩指令值的相乘结果的符号反转，在所述第一电动机与所述第二电动机的转矩的极性不同时进行所述转矩换算系数和所述转矩指令值的相乘结果的符号反转。
【文档编号】H02P5/50GK103427728SQ201310174233
【公开日】2013年12月4日 申请日期:2013年5月13日 优先权日:2012年5月23日
【发明者】田岛宏一, 鸟羽章夫 申请人:富士电机株式会社
相关技术
网友询问留言
已有0条留言
- 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞！
1