高壓永磁同步直驅(qū)電機(jī)測(cè)試平臺(tái)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種高壓永磁同步直驅(qū)電機(jī)測(cè)試平臺(tái)，包括一臺(tái)四象限高壓伺服控制器、一臺(tái)兩象限高壓伺服控制器、一臺(tái)被測(cè)試電機(jī)、一臺(tái)負(fù)載電機(jī)、盤(pán)式制動(dòng)器、計(jì)算機(jī)、電控系統(tǒng)、聯(lián)軸器、旋轉(zhuǎn)編碼器、無(wú)線扭矩測(cè)試系統(tǒng)和底座，所述的負(fù)載電機(jī)為雙出軸電機(jī)，通過(guò)四象限高壓伺服控制器驅(qū)動(dòng)，所述的被測(cè)試電機(jī)為單出軸電機(jī)，通過(guò)兩象限高壓伺服控制器驅(qū)動(dòng)；所述的負(fù)載電機(jī)和被測(cè)試電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器同軸連接，并通過(guò)地腳螺栓固定在所述底座上。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是：整個(gè)平臺(tái)小型化，且負(fù)載電機(jī)能夠任意轉(zhuǎn)矩輸出使得電機(jī)對(duì)測(cè)試更加多樣化，節(jié)省電能，明顯提高效率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
高壓永磁同步直驅(qū)電機(jī)測(cè)試平臺(tái)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種大功率高壓永磁同步直驅(qū)電機(jī)測(cè)試平臺(tái)。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)代電機(jī)測(cè)試中，需要對(duì)電機(jī)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間性能驗(yàn)證，特別是在有負(fù)載情況下以及負(fù)載突變的條件下的性能驗(yàn)證更為重要。因此解決電機(jī)運(yùn)行時(shí)所用負(fù)載問(wèn)題，便成為電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)的重中之重。目前，傳統(tǒng)的電機(jī)測(cè)試平臺(tái)采用的負(fù)載有以下幾種形式:一是用直流發(fā)電機(jī)和功率電阻來(lái)模擬負(fù)載，來(lái)消耗能量;二是采用同步電動(dòng)機(jī)和直流發(fā)電機(jī)以及并網(wǎng)裝置作為負(fù)載，能量返還到電網(wǎng)；三是采用測(cè)功機(jī)作為負(fù)載，這也是更為主流的作法。以上幾種負(fù)載形式，雖然都能很好的完成作為電動(dòng)機(jī)性能測(cè)試的負(fù)載任務(wù)，但不約而同的存在這樣或者那樣的問(wèn)題和缺點(diǎn)。首要的就是能量問(wèn)題，對(duì)于第一種和第三種方式，能量由功率電阻或者電機(jī)內(nèi)部全部消耗，對(duì)于需要長(zhǎng)期用于電機(jī)測(cè)試的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)節(jié)能性和經(jīng)濟(jì)性都不高，而第二種方法將能量直接回饋到電網(wǎng)，對(duì)電網(wǎng)有嚴(yán)重諧波污染，功率因數(shù)低。其次，以上幾種方法都有系統(tǒng)龐大，控制復(fù)雜，效率較低的缺點(diǎn)。為了克服以上缺點(diǎn)和問(wèn)題，提出了電機(jī)對(duì)拖平臺(tái)測(cè)試系統(tǒng)，其特點(diǎn)是使兩臺(tái)電機(jī)在機(jī)械上和電氣上互相耦合，從而解決了能源消耗，以及系統(tǒng)復(fù)雜等問(wèn)題。目前，此方法在直流電機(jī)和異步電機(jī)上已經(jīng)有了廣泛應(yīng)用。隨著永磁同步電機(jī)制造的飛速發(fā)展，以及基于永磁同步電機(jī)的高壓伺服控制器的研究發(fā)展，其應(yīng)用越來(lái)越廣泛，帶有高壓伺服控制器的永磁同步電機(jī)系統(tǒng)測(cè)試變得更為引人矚目。所以，我們將永磁同步電機(jī)系統(tǒng)引入電機(jī)對(duì)拖平臺(tái)，達(dá)到對(duì)永磁同步電機(jī)測(cè)試的目的?，F(xiàn)有的以永磁同步電機(jī)作為被測(cè)電機(jī)的電機(jī)對(duì)拖平臺(tái)，負(fù)載電機(jī)一般采用交流異步電機(jī)。而交流異步電機(jī)一般體積較大，被測(cè)電機(jī)如果是非常小的永磁同步電機(jī)，則物理連接并不協(xié)調(diào)。并且，交流異步電機(jī)在轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)控制上響應(yīng)較慢。同時(shí)，作為負(fù)載電機(jī)需要工作在發(fā)電狀態(tài)，交流異步電機(jī)由于其本身電機(jī)特性所決定，一旦系統(tǒng)運(yùn)行在低轉(zhuǎn)速情況，發(fā)電效率極低，導(dǎo)致整體系統(tǒng)效率下降。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實(shí)用新型提供一種高壓永磁同步直驅(qū)電機(jī)測(cè)試平臺(tái)，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種高壓永磁同步直驅(qū)電機(jī)測(cè)試平臺(tái)，包括一臺(tái)四象限高壓伺服控制器、一臺(tái)兩象限高壓伺服控制器、一臺(tái)被測(cè)試電機(jī)、一臺(tái)負(fù)載電機(jī)、盤(pán)式制動(dòng)器、計(jì)算機(jī)、電控系統(tǒng)、聯(lián)軸器、旋轉(zhuǎn)編碼器、無(wú)線扭矩測(cè)試系統(tǒng)和底座，所述的負(fù)載電機(jī)為雙出軸電機(jī)，通過(guò)四象限高壓伺服控制器驅(qū)動(dòng)，該負(fù)載電機(jī)的尾部輸出軸連接所述盤(pán)式制動(dòng)器，前部輸出軸通過(guò)聯(lián)軸器與被測(cè)試電機(jī)的電機(jī)軸聯(lián)接，所述盤(pán)式制動(dòng)器通過(guò)地腳螺栓安裝于所述底座上;所述的被測(cè)試電機(jī)為單出軸電機(jī)，通過(guò)兩象限高壓伺服控制器驅(qū)動(dòng);所述的負(fù)載電機(jī)和被測(cè)試電機(jī)通過(guò)地腳螺栓固定在所述底座上;所述無(wú)線扭矩測(cè)試系統(tǒng)的應(yīng)變片及發(fā)射裝置安裝在所述聯(lián)軸器上，所述計(jì)算機(jī)連接無(wú)線扭矩測(cè)試系統(tǒng)的接收裝置，所述被測(cè)試電機(jī)的電機(jī)軸上連接有用于測(cè)試被測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信息的旋轉(zhuǎn)編碼器，所述負(fù)載電機(jī)的前部輸出軸上連接有用于測(cè)試負(fù)載電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信息的旋轉(zhuǎn)編碼器，所述的四象限高壓伺服控制器、兩象限高壓伺服控制器、被測(cè)試電機(jī)、負(fù)載電機(jī)、盤(pán)式制動(dòng)器均與所述的電控系統(tǒng)連接。
[0004]所述盤(pán)式制動(dòng)器由所述電控系統(tǒng)通過(guò)控制液壓站制動(dòng)栗來(lái)控制制動(dòng)或松閘。
[0005]所述負(fù)載電機(jī)和被測(cè)試電機(jī)的內(nèi)部均安裝有溫度傳感器，所述的溫度傳感器接入所述電控系統(tǒng)，并由儀表顯示電機(jī)繞組及軸端溫度。
[0006]所述四象限高壓伺服控制器以及兩象限高壓伺服控制器與所述電控系統(tǒng)間存在電氣閉鎖。
[0007]所述的聯(lián)軸器的外圍安裝于防護(hù)罩，該防護(hù)罩通過(guò)支架安裝在底座上。
[0008]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是:
[0009]1、本實(shí)用新型使用的負(fù)載電機(jī)為永磁同步電機(jī)，與使用其它電機(jī)做負(fù)載電機(jī)的平臺(tái)相比，具有高效率、高力矩慣量比、高能量密度的優(yōu)勢(shì)，并且體積較小，可用于小型電機(jī)測(cè)試對(duì)拖平臺(tái)。
[0010]2、本實(shí)用新型使用的永磁同步電機(jī)，并不僅僅是簡(jiǎn)單的被拖動(dòng)而發(fā)電，而是配有具有先進(jìn)算法的高壓伺服控制器，使其作為負(fù)載有極高的可控性，可提供任意轉(zhuǎn)矩輸出(正向負(fù)向皆可，并且大小可調(diào))，在可控的情況下工作于發(fā)電狀態(tài)，使電機(jī)對(duì)拖測(cè)試更加多樣化。
[0011]3、本實(shí)用新型負(fù)載電機(jī)連接盤(pán)式制動(dòng)器，配合盤(pán)式制動(dòng)器，可實(shí)現(xiàn)零速大轉(zhuǎn)矩測(cè)試和零矩保持功能。
[0012]4、本實(shí)用新型采用無(wú)線扭矩測(cè)試系統(tǒng)，可現(xiàn)實(shí)并記錄電機(jī)扭矩變化。
[0013]5、本實(shí)用新型使用的電控系統(tǒng)可實(shí)時(shí)顯示兩臺(tái)電機(jī)繞組及軸端溫度，便于試驗(yàn)人員了解電機(jī)狀態(tài)。由于兩套高壓伺服控制器驅(qū)動(dòng)的永磁同步電機(jī)系統(tǒng)同軸連接，整個(gè)系統(tǒng)消耗的能量就是各個(gè)部分的總損耗，主要包括電機(jī)損耗、高壓伺服控制器損耗及少量的線路損耗等，大大提尚了能量利用率。
[0014]本實(shí)用新型的平臺(tái)小型化，且負(fù)載電機(jī)能夠任意轉(zhuǎn)矩輸出使得電機(jī)對(duì)拖測(cè)試更加多樣化，節(jié)省電能，明顯提高效率。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本實(shí)用新型的主體結(jié)構(gòu)不意圖；
[0016]圖2是圖1的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合具體實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步描述本實(shí)用新型，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)將會(huì)隨著描述而更為清楚。但這些實(shí)施例僅是范例性的，并不對(duì)本實(shí)用新型的范圍構(gòu)成任何限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，在不偏離本實(shí)用新型的精神和范圍下可以對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案的細(xì)節(jié)和形式進(jìn)行修改或替換，但這些修改和替換均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0018]參見(jiàn)圖1和圖2，本實(shí)用新型涉及一種高壓永磁同步直驅(qū)電機(jī)測(cè)試平臺(tái)，包括一臺(tái)四象限高壓伺服控制器、一臺(tái)兩象限高壓伺服控制器、一臺(tái)被測(cè)試電機(jī)1、一臺(tái)負(fù)載電機(jī)2、盤(pán)式制動(dòng)器3、計(jì)算機(jī)、電控系統(tǒng)、聯(lián)軸器4、旋轉(zhuǎn)編碼器、無(wú)線扭矩測(cè)試系統(tǒng)和底座5，所述的負(fù)載電機(jī)2為雙出軸電機(jī)，通過(guò)四象限高壓伺服控制器驅(qū)動(dòng)，該負(fù)載電機(jī)2的尾部輸出軸連接所述盤(pán)式制動(dòng)器3，前部輸出軸連接聯(lián)軸器4，并通過(guò)聯(lián)軸器4與被測(cè)試電機(jī)的電機(jī)軸連接，所述盤(pán)式制動(dòng)器3通過(guò)地腳螺栓安裝于所述底座5上;所述的被測(cè)試電機(jī)I為單出軸電機(jī)，通過(guò)兩象限高壓伺服控制器驅(qū)動(dòng);所述的負(fù)載電機(jī)2和被測(cè)試電機(jī)I通過(guò)地腳螺栓固定在所述底座5上;所述無(wú)線扭矩測(cè)試系統(tǒng)的應(yīng)變片及發(fā)射裝置安裝在所述聯(lián)軸器4上，所述計(jì)算機(jī)連接無(wú)線扭矩測(cè)試系統(tǒng)的接收裝置，所述被測(cè)試電機(jī)I的電機(jī)軸上連接有用于測(cè)試被測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信息的旋轉(zhuǎn)編碼器，所述負(fù)載電機(jī)2的前部的輸出軸上連接有用于測(cè)試負(fù)載電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信息的旋轉(zhuǎn)編碼器，所述的四象限高壓伺服控制器、兩象限高壓伺服控制器、被測(cè)試電機(jī)1、負(fù)載電機(jī)2、盤(pán)式制動(dòng)器3均與所述的電控系統(tǒng)連接。
[0019]所述盤(pán)式制動(dòng)器3由所述電控系統(tǒng)通過(guò)控制液壓站制動(dòng)栗來(lái)控制制動(dòng)或松閘。
[0020]所述負(fù)載電機(jī)2和被測(cè)試電機(jī)I的內(nèi)部均安裝有溫度傳感器，所述的溫度傳感器接入所述電控系統(tǒng)，并由儀表顯示電機(jī)繞組及軸端溫度。
[0021]所述四象限高壓伺服控制器以及兩象限高壓伺服控制器與所述電控系統(tǒng)間存在電氣閉鎖。
[0022]所述的聯(lián)軸器4的外圍安裝于防護(hù)罩7，該防護(hù)罩7通過(guò)支架6安裝在底座上。
[0023]本實(shí)用新型所使用的被測(cè)試電機(jī)與負(fù)載電機(jī)為兩個(gè)相同的永磁同步電機(jī)，在物理連接上，兩電機(jī)是通過(guò)聯(lián)軸器將轉(zhuǎn)子同軸同向連接，要盡可能同軸，這樣拖轉(zhuǎn)的過(guò)程中才能保證整個(gè)對(duì)拖平臺(tái)的平穩(wěn)，不會(huì)出現(xiàn)晃動(dòng)，同向指的是被測(cè)電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，負(fù)載電機(jī)也處于正轉(zhuǎn)狀態(tài)。物理連接需要滿足上述同軸同向條件。從整個(gè)新型電機(jī)對(duì)拖平臺(tái)的工作原理上來(lái)說(shuō):被測(cè)試電機(jī)工作在電動(dòng)狀態(tài)，拖動(dòng)負(fù)載電機(jī)，使負(fù)載電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)。兩象限高壓伺服控制器，采用的是恒轉(zhuǎn)速(即轉(zhuǎn)速閉環(huán))算法。四象限高壓伺服控制器，采用的是恒轉(zhuǎn)矩(即轉(zhuǎn)矩閉環(huán))算法。電機(jī)的位置信息通過(guò)旋轉(zhuǎn)編碼器獲得，絕對(duì)位置信息的獲得使得電機(jī)控制更為精確。電流信息的獲得通過(guò)采集板采集電流傳感器信號(hào)。選取與被測(cè)試電機(jī)相同的電機(jī)作為負(fù)載，整體匹配性較好，采用先進(jìn)的控制算法，轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩可調(diào)性較強(qiáng)，同時(shí)采用死區(qū)補(bǔ)償?shù)容^為先進(jìn)的技術(shù)手段，使負(fù)載電機(jī)提供的轉(zhuǎn)矩達(dá)到與交流異步電機(jī)十分接近的均勻性。并且，在低轉(zhuǎn)速時(shí)，由于永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子為永磁體，使得其發(fā)電效率明顯高于交流異步電機(jī)。應(yīng)用于電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)，可控性較強(qiáng)，運(yùn)行效果良好，效率較高，大大優(yōu)于現(xiàn)有其他電機(jī)對(duì)拖測(cè)試平臺(tái)，采用本實(shí)用新型的電機(jī)對(duì)拖平臺(tái)整體具有明顯優(yōu)勢(shì)。從系統(tǒng)控制的角度來(lái)說(shuō)，如前所述，被測(cè)試電機(jī)是恒轉(zhuǎn)速控制，處于速度閉環(huán)狀態(tài)，用來(lái)控制整個(gè)測(cè)試平臺(tái)的轉(zhuǎn)速;而負(fù)載電機(jī)是恒轉(zhuǎn)矩控制，處于轉(zhuǎn)矩閉環(huán)狀態(tài)，通過(guò)控制負(fù)載電動(dòng)機(jī)的Q軸電流來(lái)改變負(fù)載電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩大小，模擬被測(cè)電機(jī)的負(fù)載變化。為整個(gè)系統(tǒng)上電后，電網(wǎng)為高壓伺服控制器提供1KV三相交流電，為電控系統(tǒng)提供380V三相交流電，無(wú)線扭矩測(cè)試系統(tǒng)的發(fā)射器采用9V電池供電；首先，運(yùn)行四象限高壓伺服控制器，使其運(yùn)行在轉(zhuǎn)矩為O的狀態(tài)下，此時(shí)負(fù)載電機(jī)無(wú)任何動(dòng)作，處于自由狀態(tài)。之后，運(yùn)行兩象限高壓伺服控制器，并給定被測(cè)試電機(jī)正向目標(biāo)轉(zhuǎn)速，例如30轉(zhuǎn)/分，被測(cè)電機(jī)通過(guò)一段加速后穩(wěn)定運(yùn)行于目標(biāo)轉(zhuǎn)速狀態(tài)，同時(shí)拖動(dòng)負(fù)載電機(jī)于此轉(zhuǎn)速下運(yùn)行。對(duì)于被測(cè)電機(jī)來(lái)說(shuō)，此時(shí)負(fù)載加大，也就是電機(jī)扭矩加大，由于被測(cè)電機(jī)是恒轉(zhuǎn)速控制，為維持目標(biāo)轉(zhuǎn)速，通過(guò)控制算法的調(diào)節(jié)，會(huì)加大電流，這樣被測(cè)電機(jī)處于負(fù)載測(cè)試階段。對(duì)于負(fù)載電機(jī)來(lái)說(shuō)，此時(shí)狀態(tài)相對(duì)復(fù)雜一些，負(fù)載電機(jī)為恒轉(zhuǎn)矩控制，命令目標(biāo)為負(fù)向轉(zhuǎn)矩，如果沒(méi)有被測(cè)電機(jī)的拖動(dòng)，電機(jī)應(yīng)向負(fù)向轉(zhuǎn)動(dòng)，而實(shí)際上，負(fù)載電機(jī)卻是運(yùn)行在正向恒轉(zhuǎn)速狀態(tài)，此時(shí)負(fù)載電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)。總的來(lái)說(shuō)，本實(shí)用新型電機(jī)對(duì)拖平臺(tái)工作時(shí)，被測(cè)試電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩為正，轉(zhuǎn)速為正，處于電動(dòng)狀態(tài)，負(fù)載電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩為負(fù)，轉(zhuǎn)速為正，處于發(fā)電狀態(tài)。整體系統(tǒng)能量利用率大大提升，損耗減小。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高壓永磁同步直驅(qū)電機(jī)測(cè)試平臺(tái)，其特征在于，包括一臺(tái)四象限高壓伺服控制器、一臺(tái)兩象限高壓伺服控制器、一臺(tái)被測(cè)試電機(jī)、一臺(tái)負(fù)載電機(jī)、盤(pán)式制動(dòng)器、計(jì)算機(jī)、電控系統(tǒng)、聯(lián)軸器、旋轉(zhuǎn)編碼器、無(wú)線扭矩測(cè)試系統(tǒng)和底座，所述的負(fù)載電機(jī)為雙出軸電機(jī)，通過(guò)四象限高壓伺服控制器驅(qū)動(dòng)，該負(fù)載電機(jī)的尾部輸出軸連接所述盤(pán)式制動(dòng)器，前部輸出軸通過(guò)聯(lián)軸器與被測(cè)試電機(jī)的電機(jī)軸聯(lián)接，所述盤(pán)式制動(dòng)器通過(guò)地腳螺栓安裝于所述底座上;所述的被測(cè)試電機(jī)為單出軸電機(jī)，通過(guò)兩象限高壓伺服控制器驅(qū)動(dòng);所述的負(fù)載電機(jī)和被測(cè)試電機(jī)通過(guò)地腳螺栓固定在所述底座上;所述無(wú)線扭矩測(cè)試系統(tǒng)的應(yīng)變片及發(fā)射裝置安裝在所述聯(lián)軸器上，所述計(jì)算機(jī)連接無(wú)線扭矩測(cè)試系統(tǒng)的接收裝置，所述被測(cè)試電機(jī)的電機(jī)軸上連接有用于測(cè)試被測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信息的旋轉(zhuǎn)編碼器，所述負(fù)載電機(jī)的前部輸出軸上連接有用于測(cè)試負(fù)載電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信息的旋轉(zhuǎn)編碼器，所述的四象限高壓伺服控制器、兩象限高壓伺服控制器、被測(cè)試電機(jī)、負(fù)載電機(jī)、盤(pán)式制動(dòng)器均與所述的電控系統(tǒng)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓永磁同步直驅(qū)電機(jī)測(cè)試平臺(tái)，其特征在于，所述盤(pán)式制動(dòng)器由所述電控系統(tǒng)通過(guò)控制液壓站制動(dòng)栗來(lái)控制制動(dòng)或松閘。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓永磁同步直驅(qū)電機(jī)測(cè)試平臺(tái)，其特征在于，所述負(fù)載電機(jī)和被測(cè)試電機(jī)的內(nèi)部均安裝有溫度傳感器，所述的溫度傳感器接入所述電控系統(tǒng)，并由儀表顯示電機(jī)繞組及軸端溫度。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓永磁同步直驅(qū)電機(jī)測(cè)試平臺(tái)，其特征在于，所述四象限高壓伺服控制器以及兩象限高壓伺服控制器與所述電控系統(tǒng)間存在電氣閉鎖。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓永磁同步直驅(qū)電機(jī)測(cè)試平臺(tái)，其特征在于，所述的聯(lián)軸器的外圍安裝于防護(hù)罩，該防護(hù)罩通過(guò)支架安裝在底座上。
【文檔編號(hào)】G01R31/34GK205539393SQ201620245301
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年3月28日
【發(fā)明人】周滿山, 岳彥博, 張慧, 吳承瑞
【申請(qǐng)人】力博重工科技股份有限公司