[发明专利]一种永磁同步电机控制性能自动化测试系统

说明书

技术领域

本发明属于电力电子与电力传动技术领域，特别涉及一种永磁同步电机控制性能自动化测试系统。

背景技术

近年来，随着我国工业的高速发展，冶金、能源、化工、制造业、交通等行业对永磁同步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。对永磁同步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。

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(永磁同步电动机)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。为了满足生产活动的需要，本发明提供一种永磁同步电机控制性能自动化测试系统，使能量回馈电网，减少能量浪费；同时传输数据的速度增快，保证数据的实时传输；将人机界面、逻辑控制、网络、数据处理等多种功能集成在一台PC机中，使得原来复杂的网络结构变得更加清晰化，大大节省安装空间及成本费用。

发明内容

针对现有永磁同步电机控制性能自动化测试系统存在的不足与缺陷，本发明提供一种永磁同步电机控制性能自动化测试系统。

该系统包括通讯子系统、上位机子系统、永磁同步电机控制子系统、直流电机控制子系统；通讯子系统的硬件包括直流调速器通讯板卡CBP2和RS232转接桥设备，上位机子系统包括PC机和可编程控制器(PLC)，永磁同步电机控制子系统包括永磁同步电机及其控制器硬件电路，控制器硬件电路包括功率电路、控制电路、检测电路和全桥驱动电路，直流电机控制子系统包括直流电机、断路器、熔断器、交流接触器、三相电抗器和西门子6RA7025直流调速器；永磁同步电机控制子系统中控制电路连接通讯子系统中的RS232转接桥设备，直流电机控制子系统中的西门子6RA7025直流调速器连接通讯子系统中的直流调速器通讯板卡CBP2，通讯子系统中的直流调速器通讯板卡CBP2和RS232转接桥设备连接上位机子系统中的可编程控制器(PLC)；直流电机控制子系统中的直流电机主轴连接永磁同步电机控制子系统中的永磁同步电机主轴；上位机子系统通过通讯子系统将永磁同步电机额定电压，额定电流，额定频率，母线电压，极对数，摩擦系数，转动惯量，定子电阻，D轴电感，Q轴电感，转子磁链，控制器的速度比例增益，速度积分增益，电流比例增益，电流积分增益传到永磁同步电机控制子系统，永磁同步电机控制子系统将控制字，永磁同步电机的实际速度，相电流有效值，相电压有效值通过通讯子系统传到上位机子系统；上位机子系统通过通讯子系统将直流电机速度给定，直流电机转矩给定传到直流电机控制子系统，直流电机控制子系统将直流电机实际速度，直流电机实际转矩参数通过通讯子系统传到上位机子系统；永磁同步电机子系统中功率电路通过三相可控整流电路和三相不可控整流电路的切换实现永磁同步电机四个象限运行；直流电机控制子系统中当直流电机作为永磁同步电机负载时，通过改变直流调速器6RA7025双闭环控制为转矩单闭环方式控制，能量通过直流调速器6RA7025回馈到电网。

1、上位机子系统

上位机子系统包括PC机和可编程控制器(PLC)，用于实现整个测试系统的过程控制和数据管理与显示。PLC通过DP口与通讯子系统中的Profibus总线相连，PC机通过CP5613板卡与通讯子系统中的Profibus总线相连。PC机的人机界面的操作系统由WinCC实现。可编程控制器采用西门子S7-300，它具有可靠、易于编程、抗干扰能力强，可网络优化控制等特点。它主要执行PC机的命令，完成数据的上传和下载。

2、永磁同步电机控制子系统