本實用新型涉及一種永磁發(fā)電機輸出特性測試裝置。

背景技術(shù)：

在永磁發(fā)電機的研制過程中，通過對永磁發(fā)電機輸出特性的測試，可以反映出發(fā)電機多方面的特性，對其設(shè)計、制造的改進(jìn)起到指導(dǎo)作用。目前永磁發(fā)電機的輸出特性測試，一種是以人工為主，通常需要人為的模擬調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速使永磁發(fā)電機發(fā)出電能，采用基于單片機處理器的測試系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與記錄。但這種測試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力差，無法實時繪制永磁發(fā)電機的特性曲線，需要人為的對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理與分析，因此人工干預(yù)影響較大，導(dǎo)致測試誤差較大。

另一種則是將永磁發(fā)電機的輸出特性測試置于實際運行環(huán)境中，但這種測試系統(tǒng)更容易受到自然條件的限制，因此測試周期較長，導(dǎo)致測試效率低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是降低永磁發(fā)電機輸出特性的測試誤差，同時，提高測試效率。

為了達(dá)到上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是提供了一種永磁發(fā)電機輸出特性測試裝置，其特征在于，包括永磁發(fā)電機、變頻器、控制器、泄荷器和上位機，控制器實時采集永磁發(fā)電機的轉(zhuǎn)速、直流電壓、直流電流，并依據(jù)實時采集的永磁發(fā)電機的轉(zhuǎn)速、直流電壓、直流電流與控制器內(nèi)部預(yù)先設(shè)定的轉(zhuǎn)速、直流電壓、直流電流的比較結(jié)果控制泄荷器及變頻器，上位機用于對采集到的永磁發(fā)電機輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行自動處理和特性曲線繪制。

優(yōu)選地，所述上位機與所述控制器之間通過USB轉(zhuǎn)RS485進(jìn)行通信及數(shù)據(jù)傳輸；所述控制器與所述變頻器之間通過RS485進(jìn)行通信及數(shù)據(jù)傳輸。

優(yōu)選地，所述控制器包括轉(zhuǎn)速測量模塊、三相整流模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)分析及控制模塊，所述轉(zhuǎn)速測量模塊用于測量所述永磁發(fā)電機的轉(zhuǎn)速，并傳輸給數(shù)據(jù)采集模塊，所述三相整流模塊用于將所述永磁發(fā)電機的三相輸出轉(zhuǎn)換為直流電流及直流電壓，并傳輸給數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)采集模塊將采集到的轉(zhuǎn)速、直流電壓、直流電流發(fā)送給數(shù)據(jù)分析及控制模塊，由數(shù)據(jù)分析及控制模塊控制所述泄荷器及所述變頻器。

優(yōu)選地，所述控制器還包括人機交互模塊，人機交互模塊分別與所述數(shù)據(jù)采集模塊與所述數(shù)據(jù)分析及控制模塊相連。

本實用新型提供的一種永磁發(fā)電機輸出特性測試裝置，既可以減少人工干預(yù)和自然條件對測試造成的影響，提高測試效率并且減小測試的誤差，縮短測試周期，也可以實時監(jiān)測被測永磁發(fā)電機的輸出、自動處理測試數(shù)據(jù)并根據(jù)測試要求自動繪制出輸出特性曲線，利于實時觀察永磁發(fā)電機輸出特性以便及時改進(jìn)。

附圖說明

圖1為永磁發(fā)電機輸出特性測試裝置框圖；

圖2為永磁發(fā)電機輸出特性測試原理框圖；

圖3為永磁發(fā)電機恒轉(zhuǎn)速輸出特性圖；

圖4為永磁發(fā)電機恒電壓輸出特性圖。

具體實施方式

為使本實用新型更明顯易懂，茲以優(yōu)選實施例，并配合附圖作詳細(xì)說明如下。

如圖1所示，本實用新型提供的一種永磁發(fā)電機輸出特性測試裝置包括永磁發(fā)電機、變頻器、控制器、泄荷器和上位機。永磁發(fā)電機的輸入端與變頻器的輸出端相連。永磁發(fā)電機的輸出端與控制器的輸入端相連。變頻器的輸入端與控制器的輸出端相連?？刂破鞯妮敵龆诉€分別與泄荷器和上位機相連。其中，上位機與控制器的連接通過USB轉(zhuǎn)RS485進(jìn)行通信及數(shù)據(jù)傳輸，變頻器與控制器的連接通過RS485進(jìn)行通信及數(shù)據(jù)傳輸。

如圖2所示，控制器包括轉(zhuǎn)速測量模塊、三相整流模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、人機交互模塊和數(shù)據(jù)分析及控制模塊。

永磁發(fā)電機的輸出端分別與控制器的轉(zhuǎn)速測量模塊、三相整流模塊相連。轉(zhuǎn)速測量模塊用于測量永磁發(fā)電機的實時轉(zhuǎn)速，并將測量到的發(fā)電機轉(zhuǎn)速n送入數(shù)據(jù)采集模塊。三相整流模塊用于將永磁發(fā)電機輸出的交流電轉(zhuǎn)換成直流電，并將該直流電信號送入數(shù)據(jù)采集模塊。

數(shù)據(jù)采集模塊用于實時采集永磁發(fā)電機的轉(zhuǎn)速n、輸出直流電壓和輸出直流電流，并將采集的這三個輸出數(shù)據(jù)分別送入上位機、人機交互模塊和數(shù)據(jù)分析及控制模塊。

上位機用于對采集到的永磁發(fā)電機輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行自動處理及特性曲線繪制。

人機交互模塊用于界面顯示當(dāng)前永磁發(fā)電機的運行數(shù)據(jù)以及進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的設(shè)定，并且將設(shè)定的參數(shù)值送入數(shù)據(jù)分析模塊。

數(shù)據(jù)分析及控制模塊用于比較分析采集到的永磁發(fā)電機輸出數(shù)據(jù)與人機交互模塊設(shè)定的參數(shù)值，并根據(jù)分析結(jié)果分別輸出控制信號給變頻器和泄荷器。

變頻器和泄荷器在分別接收到各自的控制信號后，將根據(jù)控制信號進(jìn)行相應(yīng)動作，變頻器可輸出頻率給永磁發(fā)電機以驅(qū)動發(fā)電機運轉(zhuǎn)發(fā)出電能，泄荷器可對永磁發(fā)電機的直流輸出端加載進(jìn)行泄荷。

如圖3所示為永磁發(fā)電機恒轉(zhuǎn)速輸出特性曲線，即永磁發(fā)電機在不同轉(zhuǎn)速下的輸出功率與輸出電壓曲線，以圖3所示為例，測試n1、n2、n3、n4一共四條不同轉(zhuǎn)速下的輸出曲線，其測試流程為：

1)首先通過控制器的人機交互模塊設(shè)定“恒轉(zhuǎn)速掃描模式”，之后設(shè)定起始轉(zhuǎn)速n1、轉(zhuǎn)速步長Δn和結(jié)束轉(zhuǎn)速n4，其關(guān)系為n1+Δn＝n2，n2+Δn＝n3，n3+Δn＝n4，最后設(shè)定“自動掃描”；

2)設(shè)置好的參數(shù)進(jìn)入數(shù)據(jù)分析模塊，數(shù)據(jù)分析模塊將輸出“啟動”控制信號給變頻器，變頻器輸出頻率由0逐漸增加以驅(qū)動永磁發(fā)電機運轉(zhuǎn)；

3)控制器內(nèi)的轉(zhuǎn)速測量模塊實時測量永磁發(fā)電機當(dāng)前轉(zhuǎn)速、三相整流模塊將永磁發(fā)電機輸出的交流電能轉(zhuǎn)換成直流電能，數(shù)據(jù)采集模塊將實時采集到的永磁發(fā)電機運行數(shù)據(jù)分別送入人機交互模塊、上位機和數(shù)據(jù)分析模塊；

4)人機交互模塊可以顯示當(dāng)前永磁發(fā)電機的運行數(shù)據(jù)，上位機既可以顯示當(dāng)前永磁發(fā)電機的運行數(shù)據(jù)還可以實時繪制永磁發(fā)電機的特性曲線，數(shù)據(jù)分析模塊則對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析，當(dāng)采集到的實時永磁發(fā)電機轉(zhuǎn)速n為n1時，控制器發(fā)出控制信號給泄荷器，泄荷器開始從0～100％進(jìn)行加載，到100％完全加載后自動恢復(fù)為0加載，這一過程中控制器實時將采集數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機，以便上位機實時處理數(shù)據(jù)，且變頻器將根據(jù)控制信號自動調(diào)節(jié)其輸出頻率，以維持永磁發(fā)電機轉(zhuǎn)速恒定為n1；

5)在轉(zhuǎn)速n1掃描結(jié)束后，控制器發(fā)送控制信號給變頻器，變頻器自動增加輸出頻率，之后重復(fù)上述步驟3)、4)，完成轉(zhuǎn)速n2的恒轉(zhuǎn)速掃描；

6)在完成設(shè)定的結(jié)束轉(zhuǎn)速n4的掃描之后，泄荷器恢復(fù)加載為0，即停止泄荷，變頻器將自動由當(dāng)前頻率逐漸降為0，永磁發(fā)電機將慢慢停止運轉(zhuǎn)，最終停止運轉(zhuǎn)，通過上位機可以看到轉(zhuǎn)速n1～n4的輸出功率與輸出電壓曲線，如圖3所示。

如圖4所示為永磁發(fā)電機恒電壓輸出特性曲線，即永磁發(fā)電機在不同電壓下的輸出功率與轉(zhuǎn)速曲線，以圖4所示為例，測試V1、V2、V3、V4一共四條不同電壓下的輸出曲線，其測試流程為：

1)首先通過控制器的人機交互模塊設(shè)定“恒電壓掃描模式”，之后設(shè)定永磁發(fā)電機的最大轉(zhuǎn)速nmax、起始電壓V1、電壓步長ΔV和結(jié)束電壓V4，其關(guān)系為V1+ΔV＝V2，V2+ΔV＝V3，V3+ΔV＝V4，最后設(shè)定“自動掃描”；

2)設(shè)置好的參數(shù)進(jìn)入數(shù)據(jù)分析模塊，數(shù)據(jù)分析模塊將輸出控制信號給變頻器，變頻器開始從0增加頻率輸出給永磁發(fā)電機；

3)控制器內(nèi)的轉(zhuǎn)速測量模塊實時測量永磁發(fā)電機當(dāng)前轉(zhuǎn)速、三相整流模塊將永磁發(fā)電機輸出的交流電能轉(zhuǎn)換成直流電能，數(shù)據(jù)采集模塊將實時采集到的永磁發(fā)電機運行數(shù)據(jù)分別送入人機交互模塊、上位機和數(shù)據(jù)分析模塊；

4)人機交互模塊可以顯示當(dāng)前永磁發(fā)電機的運行數(shù)據(jù)，上位機既可以顯示當(dāng)前永磁發(fā)電機的運行數(shù)據(jù)還可以實時繪制永磁發(fā)電機的特性曲線，數(shù)據(jù)分析模塊則對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析，當(dāng)采集到的實時輸出直流電壓為V1時，變頻器繼續(xù)增加輸出頻率，控制器發(fā)出控制信號給泄荷器，泄荷器加載使得永磁發(fā)電機輸出直流電壓恒定為V1，這一過程中控制器實時將采集數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機，以便上位機實時處理數(shù)據(jù)，當(dāng)采集到的實時永磁發(fā)電機轉(zhuǎn)速n≥n_max時，控制器發(fā)出控制信號使得變頻器輸出頻率逐漸減小為0，泄荷器也由當(dāng)前加載情況逐漸恢復(fù)成0加載；

5)在電壓V1掃描結(jié)束后，變頻器輸出頻率由0開始增加，重復(fù)上述步驟3)、4)，完成電壓V2的恒電壓掃描；

6)在完成設(shè)定的結(jié)束電壓V4的掃描之后，泄荷器自動恢復(fù)加載為0，即停止泄荷，變頻器將由當(dāng)前頻率逐漸降為0，永磁發(fā)電機將慢慢停止運轉(zhuǎn)，最終停止運轉(zhuǎn)，通過上位機可以看到電壓V1～V4的輸出功率與轉(zhuǎn)速曲線，如圖4所示。