本發(fā)明涉及一種電機測試系統(tǒng)，具體涉及一種測試電機控制性能的測試系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

電機產(chǎn)品性能測試是電機產(chǎn)品開發(fā)過程中的必要過程，電機產(chǎn)品在研發(fā)階段就需要頻繁的進行控制性能測試，在產(chǎn)品發(fā)布階段之前也需要進行系統(tǒng)性的控制性能測試。因此一套完整且方便的電機控制性能測試平臺對于縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、提高產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量具有極其重要的作用。作為電機產(chǎn)品開發(fā)的重要一環(huán)，一套完備、可靠、方便的電機控制性能測試裝置能夠為研發(fā)人員了解電機產(chǎn)品性能、找到產(chǎn)品不足、尋找產(chǎn)品改進方案提供良好的實驗基礎(chǔ)。

目前電機控制領(lǐng)域內(nèi)常用的電機控制性能測試裝置主要分為三種：一是基于測功機的測試裝置，即Ⅰ類裝置，常用的測功機又分為電渦流式測功機、磁滯測功機和磁粉測功機等等；二是外加慣量盤的測試裝置，具體是根據(jù)測試需求給電機加裝不同轉(zhuǎn)動慣量的慣量盤，即Ⅱ類裝置；三是模擬用戶具體工況的測試裝置即Ⅲ類裝置，具體是根據(jù)用戶現(xiàn)場工況的特點，尋找類似的測試裝置，比如滾珠絲杠、皮帶輪等。Ⅰ類裝置比較通用，但其價格往往比較昂貴，而且各種形式的測功機都有相應(yīng)的局限性，比如電渦流制動器只能用于轉(zhuǎn)矩輸出與轉(zhuǎn)速輸出成正比的場合，不能測試低速大扭矩輸出的電機；磁滯式測功機可以輸出很高的轉(zhuǎn)速，但是輸出轉(zhuǎn)矩有很大的局限；磁粉式測功機則與磁滯式的相反，可以輸出很大的轉(zhuǎn)矩但是一般只能運行在低速狀態(tài)下，約1000rpm以下。Ⅱ類裝置比較廉價，但是只適用于測試電機輸出電磁轉(zhuǎn)矩性能，只在啟動和停止時具有比較大的輸出轉(zhuǎn)矩，因此只適用于專項測試，應(yīng)用范圍比較??；Ⅲ類裝置相對也很昂貴，一般作為滿足用戶高級需求的特定測試。電機功能測試和性能測試的測試內(nèi)容很多，如果進行完整的測試，往往需要研發(fā)單位購置整套的Ⅰ類裝置、Ⅱ類裝置和Ⅲ類裝置，不僅價格十分昂貴，且測試項過多，相當(dāng)耗費測試人員的時間和精力。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明提供了一種新型電機控制性能測試系統(tǒng)，可大范圍應(yīng)用于電機功能和性能測試項，與現(xiàn)有性能測試系統(tǒng)相比具有設(shè)備廉價、節(jié)省測試人員時間與精力和測試精度較高的特點。

技術(shù)方案：一種電機控制性能測試系統(tǒng)，包括被測驅(qū)動器，被測電機，被測上位機，陪測驅(qū)動器，陪測電機，陪測上位機，聯(lián)軸器，鑄鐵平臺，安置被測電機的第一支架，安置陪測電機的第二支架，被測驅(qū)動器和陪測驅(qū)動器都與交流電網(wǎng)通過電線相連；被測驅(qū)動器與被測電機通過動力線相連；陪測驅(qū)動器與陪測電機通過動力線相連；被測驅(qū)動器與被測上位機通過通訊線纜相連；陪測驅(qū)動器與陪測上位機通過通訊線纜相連；安置被測電機的第一支架和安置被測電機的第二支架通過螺栓固定在鑄鐵平臺上，被測電機通過螺栓緊固在第一支架上；陪測電機通過螺栓緊固在第二支架上；被測電機與聯(lián)軸器通過螺栓緊固；陪測電機與聯(lián)軸器通過螺栓緊固。

進一步的，被測上位機和陪測上位機中內(nèi)置有測試模式選擇模塊以選擇工作模式，所述工作模式包括本體測試模式、電流測試模式、速度測試模式、位置測試模式。

進一步的，所述本體測試模式下被測電機和被測驅(qū)動器工作在電流開環(huán)模式下，且陪測電機和陪測上位機處于伺服不使能的待工作狀態(tài)。

進一步的，所述電流測試模式下被測電機和被測驅(qū)動器工作在位置開環(huán)、速度開環(huán)且電流閉環(huán)模式下，且陪測電機和陪測上位機處于伺服不使能的待工作狀態(tài)。

進一步的，所述速度測試模式下被測電機和被測驅(qū)動器工作在位置開環(huán)、速度閉環(huán)且電流閉環(huán)模式下，且陪測電機和陪測上位機處于伺服不使能的待工作狀態(tài)或者轉(zhuǎn)矩控制模式的工作狀態(tài)。

進一步的，所述位置測試模式下被測電機和被測驅(qū)動器工作在位置閉環(huán)、速度閉環(huán)且電流閉環(huán)模式下，且陪測電機和陪測上位機處于伺服不使能的待工作狀態(tài)或者轉(zhuǎn)矩控制模式的工作狀態(tài)。

有益效果：

1、測試結(jié)構(gòu)簡單。本發(fā)明的電氣連接方式與機械連接方式很簡單，且均是現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)工程師熟悉的；測試模式選擇通過上位機即可完成，不需要在變更測試指標后反復(fù)拆裝設(shè)備的連接。

2、測試裝置較少。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明設(shè)計沒有增加測試裝置，且避免了測功機、電流鉗測試儀、轉(zhuǎn)矩傳感器等高級設(shè)備的使用。

3、測試時間較短。本發(fā)明將測試模式選擇模塊在上位機中實現(xiàn)，測試人員只需使用上位機即可完成測試，不需要反復(fù)變更測試裝置的連接情況，也不需要測試人員反復(fù)燒寫控制程序。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明的電氣連接示意圖，虛線框表示的測試模式選擇模塊是集成在被測上位機3和陪測上位機6中的功能模塊；

圖2為本發(fā)明的機械連接示意圖；

圖中，1-被測驅(qū)動器，2-被測電機，3-被測上位機，4-陪測驅(qū)動器，5-陪測電機，6-陪測上位機，7-聯(lián)軸器，8-測試模式選擇模塊，9-鑄鐵平臺，10-安置被測電機的第一支架，11-安置陪測電機的第二支架。

具體實施方式：

為了使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和有點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明所保護的范圍。

本發(fā)明所涉及的基本裝置包括被測驅(qū)動器1、被測電機2、被測上位機3、陪測驅(qū)動器4、陪測電機5、陪測上位機6、聯(lián)軸器7、測試模式選擇模塊8、鑄鐵平臺9、安置被測電機的第一支架10和安置被測電機的第二支架11，第一支架和第二支架為L型。

所述被測驅(qū)動器1、被測電機2和被測上位機3是待測的裝置。被測驅(qū)動器1作為動力裝置，驅(qū)動被測電機2工作，被測上位機3主要完成為被測驅(qū)動器發(fā)送功能標志、傳送參數(shù)、接受信號等功能。

所述陪測驅(qū)動器4、陪測電機5和陪測上位機6是自選的現(xiàn)有可靠的裝置。

陪測驅(qū)動器4作為動力裝置，驅(qū)動陪測電機5工作，陪測上位機6主要完成為陪測驅(qū)動器發(fā)送功能標志、傳送參數(shù)、接受信號等功能。

所述聯(lián)軸器7的作用是強制使得被測電機2和陪測電機5的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩相同。所述測試模式選擇模塊是集成在被測上位機3和陪測上位機6中的測試模式選擇功能塊，其作用是使得本發(fā)明可以實現(xiàn)四種模式的電機測試，該部分是本發(fā)明中的人機接口部分。

所述安置被測電機的第一支架10和安置被測電機的第二支架11的作用是穩(wěn)固安置被測電機2和陪測電機5，保證本發(fā)明在具體實施時，機械部分是穩(wěn)定且可靠的。

為了更好地闡述本發(fā)明的具體實施方式，下面以功率等級為800W的被測驅(qū)動器和被測電機為例來說明。選定陪測電機型號為EMJ-08A，陪測驅(qū)動器信號為PRONET-08，陪測上位機的版本為ESVIEW 2.0，聯(lián)軸器型號為GH1-15，安置被測電機的L型支架、安置被測電機的L型支架與鑄鐵平臺根據(jù)電機的尺寸定制。

本發(fā)明的電氣連接方式如說明書附圖中的圖1所示，本發(fā)明的機械連接方式如說明書附圖中的圖2所示。

所述的電氣連接方式是：被測驅(qū)動器1和陪測驅(qū)動器4都與交流電網(wǎng)通過電線相連；被測驅(qū)動器1與被測電機2通過動力線相連；陪測驅(qū)動器4與陪測電機5通過動力線相連；被測驅(qū)動器1與被測上位機3通過通訊線纜相連；陪測驅(qū)動器4與陪測上位機6通過通訊線纜相連；測試模式選擇模塊嵌入在被測上位機3與陪測上位機6之中。

所述的機械連接方式是：安置被測電機的第一支架10和安置被測電機的第二支架11通過螺栓緊固在鑄鐵平臺上；被測電機2通過螺栓緊固在第一支架10上；陪測電機5通過螺栓緊固在第二支架11上；被測電機2與聯(lián)軸器7通過螺栓緊固；陪測電機5與聯(lián)軸器7通過螺栓緊固。

所述測試模式選擇模塊工作機理如下：

Mode1：本體測試模式。設(shè)置被測上位機3，使得被測電機和被測驅(qū)動器工作在電流開環(huán)模式下，直接給定電機電壓。具體設(shè)置方法是選擇上位機3的控制功能模式選擇參數(shù)，這些參數(shù)是上位機3包含的基本參數(shù)，被測試模式選擇模塊所使用，選擇參數(shù)中的“電流開環(huán)模式”，設(shè)置完成后電機的實際工作模式是電流開環(huán)，直接給定電機電壓的模式；通過設(shè)置陪測上位機6，使得陪測電機和陪測上位機處于待工作狀態(tài)，具體設(shè)置方法是在陪測上位機6中將陪測驅(qū)動器4的電機使能參數(shù)關(guān)閉；通過陪測上位機6讀取和記錄被測電機的速度、電流和電壓波形；通過記錄的速度、電流和電壓波形，根據(jù)本體性能公式計算被測電機和被測驅(qū)動器的本體指標，所述的本體指標包括電機的機械時間常數(shù)、電機電阻值、電機電感值、電機轉(zhuǎn)矩系數(shù)等。各本體指標的計算方法是行業(yè)內(nèi)的公知知識，下面以電機的轉(zhuǎn)矩系數(shù)為例，來說明本步驟如何實時：通過上位機3的設(shè)置給定被測電機2的電壓為常值，此時被測電機2對應(yīng)的電流曲線是漸進穩(wěn)定的曲線，待電流曲線穩(wěn)定后讀取被測電機2的電流值I_穩(wěn)，通過陪測上位機6讀取陪測電機5的轉(zhuǎn)矩值T_穩(wěn)，被測電機的轉(zhuǎn)矩系數(shù)指標為Kt＝T_穩(wěn)/I_穩(wěn)。

所述待工作狀態(tài)是指驅(qū)動器上電，但是不給于任何控制指令的狀態(tài)。

Mode2：電流測試模式。設(shè)置被測上位機3，使得被測電機和被測驅(qū)動器工作在位置開環(huán)、速度開環(huán)且電流閉環(huán)模式下，給定電機參考電流，具體設(shè)置方法是選擇被測上位機3的控制功能模式選擇參數(shù)，選擇參數(shù)中的“轉(zhuǎn)矩控制模式”，設(shè)置完成后電機的實際工作模式是電流閉環(huán)模式；通過設(shè)置陪測上位機4，使得陪測電機和陪測上位機處于待工作狀態(tài)，具體設(shè)置方法是在陪測上位機6中將陪測驅(qū)動器4的電機使能參數(shù)關(guān)閉；通過陪測上位機6讀取和記錄被測電機的速度、電流和電壓波形；通過記錄的速度、電流和電壓波形，查電機電壓方程，計算被測電機和被測驅(qū)動器的電流控制性能。所述的電流控制性能一般指電機電流跟蹤的超調(diào)量、上升時間和調(diào)節(jié)時間等控制指標。

電流上升時間的計算方法：t_p是電流從0到峰值所經(jīng)歷的時間。

電流超調(diào)量的計算公式為：[I(t_p)-I(∞)]/I(∞)*100％。I(t_p)是電流的峰值，I(∞)是電流的穩(wěn)態(tài)值。

電流調(diào)節(jié)時間的計算方法：t_s是電流從0到進入穩(wěn)態(tài)值5％誤差帶的時間。

Mode3：速度測試模式。設(shè)置被測上位機3，使得被測電機和被測驅(qū)動器工作在位置開環(huán)、速度閉環(huán)且電流閉環(huán)模式下，給定電機參考速度；通過設(shè)置陪測上位機4，使得陪測電機和陪測上位機處于待工作狀態(tài)或轉(zhuǎn)矩控制模式，“待工作狀態(tài)”的具體設(shè)置方法是在陪測上位機4中將陪測驅(qū)動器4的電機使能參數(shù)關(guān)閉，“轉(zhuǎn)矩控制模式”的具體設(shè)置方法是在陪測上位機6中將陪測驅(qū)動器4的電機使能參數(shù)打開，并且在陪測上位機6的控制功能模式選擇參數(shù)，選擇參數(shù)中的“轉(zhuǎn)矩控制模式”；通過陪測上位機6讀取和記錄被測電機的速度、電流和電壓波形；通過記錄的速度、電流和電壓波形，查電機速度方程，計算被測電機和被測驅(qū)動器的速度控制性能。所述的速度控制性能一般指電機速度跟蹤的超調(diào)量、上升時間、調(diào)節(jié)時間和加載后的速度波動量等控制指標。

所述轉(zhuǎn)矩控制模式，是指現(xiàn)有伺服產(chǎn)品中輸入轉(zhuǎn)矩指令信號的一種工作模式。

速度上升時間的計算方法：t_p是電流從0到峰值所經(jīng)歷的時間。

速度超調(diào)量的計算公式為：[ω(t_p)-ω(∞)]/ω(∞)*100％。ω(t_p)是速度的峰值，ω(∞)是速度的穩(wěn)態(tài)值。

速度調(diào)節(jié)時間的計算方法：t_s是電流從0到進入穩(wěn)態(tài)值5％誤差帶的時間。

加載后的速度波動量：被測電機加載后，速度偏離穩(wěn)態(tài)值ω(∞)的大小。加載通過陪測電機實現(xiàn)。

Mode4：位置測試模式。設(shè)置被測上位機3，使得被測電機和被測驅(qū)動器工作在位置閉環(huán)、速度閉環(huán)且電流閉環(huán)模式下，給定電機參考位置，具體設(shè)置方法是選擇上位機3的控制功能模式選擇參數(shù)，選擇參數(shù)中的“位置控制模式”，設(shè)置完成后電機的實際工作模式是位置閉環(huán)模式；通過設(shè)置陪測上位機4，使得陪測電機和陪測上位機處于待工作狀態(tài)或轉(zhuǎn)矩控制模式；通過陪測上位機6讀取和記錄被測電機的位置、速度、電流和電壓波形；通過記錄的位置、速度、電流和電壓波形，查電機位置方程，計算被測電機和被測驅(qū)動器的位置控制性能。所述的位置控制性能一般指電機位置跟蹤的超調(diào)量、上升時間、調(diào)節(jié)時間和加載后的位置波動量等控制指標。

位置上升時間的計算方法：t_p是電流從0到峰值所經(jīng)歷的時間。

位置超調(diào)量的計算公式為：[p(t_p)-p(∞)]/p(∞)*100％。p(t_p)是位置的峰值，p(∞)是位置的穩(wěn)態(tài)值。

位置調(diào)節(jié)時間的計算方法：t_s是位置從0到進入穩(wěn)態(tài)值5％誤差帶的時間。

加載后的速度波動量：被測電機加載后，位置偏離穩(wěn)態(tài)值p(∞)的大小。加載通過陪測電機實現(xiàn)。

所述測試模式Mode1～4是較完整的電機控制性能測試項，測試人員可以根據(jù)測試需求選擇進行全部或部分的測試模式。

為了說明測試人員如何根據(jù)測試需求選擇測試模式，以目前技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)最常測試的電機本體特性、頻帶寬度、速度跟隨性、靜剛度和位置跟隨誤差五大機械行業(yè)指標說明測試模式選擇方法。

電機本體特性是電機在直接輸入電壓指令時，反映出來的基本特性。所以選擇Mode1本體測試模式。

頻帶寬度是指電機負載在正反向快速變化時，電機驅(qū)動器對電機的控制時間響應(yīng)，即電機控制器的帶寬。所以選擇Mode2電流測試模式。

速度跟隨性是電機在輸入速度指令時，反饋速度跟隨速度指令的特性。所以選擇Mode3速度測試模式。

靜剛度是電機在負載轉(zhuǎn)矩變化時速度曲線的波動測試。所以選擇Mode3速度測試模式。

位置跟隨誤差是電機在輸入位置指令時，反饋位置跟隨位置指令的特性。所以選擇Mode4位置測試模式。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。