交流伺服永磁同步电动机测试系统

摘要

本发明公开了一种交流伺服永磁同步电动机测试系统，包括交流永磁同步伺服电动机、交流伺服驱动器、制动交流永磁同步伺服电动机、制动交流伺服驱动器，交流永磁同步伺服电动机连接交流伺服驱动器，制动交流永磁同步伺服电动机连接制动交流伺服驱动器，交流永磁同步伺服电动机轴和制动交流永磁同步伺服电动机轴通过一联轴器固定锁紧，交流永磁同步伺服电动机和制动交流永磁同步伺服电动机分别固定安装在两个L型支架上，两个L型支架固定安装在一固定板上。本发明交流伺服永磁同步电动机测试系统结构简单，有多项保护功能、可靠性高、成本低廉、操作方便、数据更精确，所测试的数据可做定性的技术参数。

说明书

技术领域

本发明涉及伺服电机测试数字控制技术领域，具体地说，是一种 交流伺服永磁同步电动机测试系统。

背景技术

随着控制技术、电力电子技术和高性能永磁材料的发展，交流永 磁同步伺服电动机越来越受到人们的重视。目前，交流永磁同步伺服 电动机的一些技术参数通常需要磁粉测功机来测试。磁粉测功机由装 有直流励磁绕组的定子，铁磁材料做成的转子，以及填充在定子和转 子气隙之间的高导磁材料磁粉组成。另有还有隔离变压器、电参数测 量仪、测功机控制器、电气接触器等设备。

采用磁粉测功机测试的工作原理是：当定子绕组通入直流励磁电 流时，产生的磁通将通过定子和转子之间的气隙，使气隙间的磁粉磁 化并形成两端分别和定子内圆及转子外圆相接的磁粉链(相当于磁励 线)。当转子转动时，这些磁粉链将被强行“拉长”，在磁场中的磁力 线具有力图最短的固有特性作用下，这些磁粉链将“反抗被强行拉长” 而对转子产生反向压力，从而起到制动作用。定子励磁电流越大，制 动力矩越强。制动功率全部以发热的方式消耗掉。

然而，这种机械负载只适用于低转速试验，一般还要采用水冷散 热，设备非常复杂，并需要一定的用水量；另外，其高转速性能不太 稳定；使用较长时间后，磁粉会因摩擦产生板结现象而减小制动功能 及存在维修复杂等缺陷；所测试的数据只能供参考所用，不能做定性 的技术参数。

发明内容

本发明目的在于提供一种交流伺服永磁同步电动机测试系统，利 用交流驱动器驱动交流永磁同步伺服电动机来制动，以解决现有技术 中采用磁粉测功机交流永磁同步伺服电动机的技术参数存在的上述 诸多缺陷。

本发明是通过以下技术方案实现的：

交流伺服永磁同步电动机测试系统，包括交流永磁同步伺服电动 机、交流伺服驱动器、制动交流永磁同步伺服电动机、制动交流伺服 驱动器，交流永磁同步伺服电动机连接交流伺服驱动器，制动交流永 磁同步伺服电动机连接制动交流伺服驱动器，交流永磁同步伺服电动 机轴和制动交流永磁同步伺服电动机轴通过一联轴器固定锁紧，交流 永磁同步伺服电动机和制动交流永磁同步伺服电动机分别固定安装 在两个L型支架上，两个L型支架固定安装在一固定板上。

进一步，所述制动交流伺服驱动器连接一大功率电阻。

进一步，所述交流永磁同步伺服电动机安装有第一光电编码器， 所述制动交流永磁同步伺服电动机安装有第二光电编码器，所述交流 伺服驱动器、所述制动交流伺服驱动器的内部有数字信号处理器 (DSP)，所述数字信号处理器(DSP)连接大规模可编程门阵列 (CPLD)，所述大规模可编程门阵列(CPLD)连接MITSUBISHI智 能化功率模块(IPM)。

本发明的工作原理为：当定子绕组通入交流(磁粉测功机为直流 励磁)励磁电流时，与被测电机磁场特性一致，产生磁通，当转子转 动时，在磁场中的磁力线对转子产生反向压力，从而起到制动作用。 定子励磁电流越大，制动力矩越强。制动功率以大功率电阻的发热方 式消耗掉，不需要采用水冷散热；不需要磁粉，所以不会因摩擦产生 板结现象，其高转速性能稳定。

另外，制动与测试的交流伺服驱动系统(又名全数字式交流伺服 驱动器)该系统采用数字信号处理器(DSP)，大规模可编程门阵列 (CPLD)和MITSUBISHI智能化功率模块(IPM)，集成度高，体积 小，保护功能完善，可靠性高，采用最优PID算法，完成PWM控制。 有幅值控制、相位控制和幅值控制-相位控制，更能与交流永磁同步 伺服电动机的各项技术数据进行调整与配合，使伺服系统的动态精度 更高。

有益效果：本发明交流伺服永磁同步电动机测试系统结构简单， 有多项保护功能、可靠性高、成本低廉、操作方便、数据更精确，所 测试的数据可做定性的技术参数。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明一个实施例的外观结构示意图。

图2为本发明中编码器的模块结构示意图。

图3为本发明中驱动器的数据采集流程图。

图中：1.固定板，2.交流伺服驱动器，3.交流永磁同步伺服 电动机，4.L型支架，5.联轴器，6.制动交流永磁同步伺服电动 机，7.制动交流伺服驱动器，8.大功率电阻。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发 明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作 过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例：

如图1所示，固定板1上固定安装两个L型支架4，两个L型支 架4对称安置，交流永磁同步伺服电动机3固定安装在其中一个L型 支架4上，制动交流永磁同步伺服电动机6固定安装在另一个L型支 架4上。

交流永磁同步伺服电动机3连接交流伺服驱动器2，制动交流永 磁同步伺服电动机6连接制动交流伺服驱动器7，交流永磁同步伺服 电动机3轴和制动交流永磁同步伺服电动机6轴通过联轴器5固定锁 紧。制动交流伺服驱动器7连接大功率电阻8，此处大功率电阻是额 定功率值很高，一般在2KW以上，大的可以达到10KW以上的电阻。 大功率电阻8的发热将制动功率消耗掉，不需要采用水冷散热，不需 要磁粉，所以不会因摩擦产生板结现象，其高转速性能稳定。

如图1、图2和图3所示，交流永磁同步伺服电动机3上安装有 第一光电编码器，制动交流永磁同步伺服电动机6上安装有第二光电 编码器。交流永磁同步伺服电动机3转动时，通过第一光电编码器将 位置信号反馈至交流伺服驱动器2，制动交流永磁同步伺服电动机6 转动时，第二光电编码器将制动信号反馈给制动交流伺服驱动器7。 交流伺服驱动器2通过大规模可编程门阵列(CPLD)设定被测试交流 永磁同步伺服电动机3的相应型号规格参数。交流伺服驱动器2在开 环控制的基础上将速度和位置信号通过第一光电编码器反馈给交流 驱动器做闭环负反馈到PID调节控制，利用PID算法计算出转速偏差， 并送到单片机分细处理，再利用PID算法调节输出PWM信号，产生 PWM波，经过智能化功率模块IPM电路放大，从而提供给交流永磁同 步伺服电动机3足够大小的功率使其运转。再通过交流伺服驱动器2 内部调节三个电流闭环，使交流永磁同步电动机3的输出对设定值追 随的准确性和时间响应特性都提高很多，使动态的随动系统达到的稳 态平衡也是动态的平衡。

制动交流伺服驱动器7通过内部大规模可编程门阵列(CPLD)设 定制动交流永磁同步伺服电动机6的相应型号规格参数。制动伺服驱 动器7通过第二光电编码器反馈制动信号到PID调节控制，利用PID 算法计算出转矩偏差，并送到单片机分细处理，再利用PID算法调节 输出PWM信号，产生PWM波，再经过智能化功率模块IPM电路放大， 从而提供给制动交流永磁同步伺服电动机6足够大小的转矩来制动。 制动功率由大功率电阻8以发热方式消耗掉。通过在驱动器控制的位 置环、速度环和电流环中采集相关的测试数据。图3中记录了测试电 机相关的测试数据如反馈速度、命令速度、平均力矩等一些技术参数。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优 点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上 述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明 精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改 进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权 利要求书及其等效物界定。