電機動態(tài)負載模擬系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電機動態(tài)負載模擬系統(tǒng)，其包括：電機，電機具有輸出轉軸；第一聯軸器；力矩檢測器；第二聯軸器；磁滯制動器；驅動器；采集器，采集器與力矩檢測器相連；電流調整器，電流調整器與磁滯制動器相連，電流調整器調整磁滯制動器的輸出力矩；控制器，控制器與驅動器、采集器和電流調整器相連，控制器通過驅動器控制電機，并根據采集器獲取的輸出轉軸的力矩和預設的電流-力矩特性曲線獲取目標力矩對應的電流調整值，并根據電流調整值控制電流調整器以使磁滯制動器輸出目標力矩。本發(fā)明的電機動態(tài)負載模擬系統(tǒng)能夠實現對電機動態(tài)負載的精確模擬，使得電機動態(tài)負載模擬系統(tǒng)的實時性、可靠性和準確性得到了提升。
【專利說明】電機動態(tài)負載模擬系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電機動態(tài)模擬【技術領域】，特別涉及一種電機動態(tài)負載模擬系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002]在電機測試中，電機的負載動態(tài)施加直接關系到模擬電機控制的研究方法。在空調壓縮機領域，電機實際運行過程中負載都是動態(tài)變化的，動態(tài)負載使得電機很難有效地模擬。
[0003]現有的一種較為典型的電機負載模擬方法中，在控制器中設定了力矩變化曲線，產生相應大小控制電流給離合器，陪測電機轉動時候通過離合器把轉矩傳送給待測電機，使得待測電機的負載轉矩變化由與陪測電機產生的轉矩和離合器變化的電流共同決定。
[0004]現有技術上存在以下缺點:通過加入陪測電機和磁滯離合器進行聯合控制來傳遞轉矩給待測的電機，操作起來過于復雜，陪測電機和磁滯離合器組合起來傳遞的轉矩并不好計算，并且無法量化。另外，控制磁滯離合器或制動器的技術中并未指出調節(jié)電流的具體實現方式，可以是人為外加一種調壓設備去調節(jié)電流，并不符合實際的電流與轉矩關系的轉換，無法精確控制磁滯離合器的電流值，所以無法真正模擬出預設動態(tài)負載轉矩值加載到電機轉子的效果。


【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的旨在至少解決上述的技術缺陷。
[0006]為此，本發(fā)明的目的在于提出一種電機動態(tài)負載模擬系統(tǒng)，能夠實現對電機動態(tài)負載的精確模擬，使得電機動態(tài)負載模擬系統(tǒng)的實時性、可靠性和準確性得到了提升。
[0007]為達到上述目的，本發(fā)明的實施例提出的一種電機動態(tài)負載模擬系統(tǒng)，包括:電機，所述電機具有輸出轉軸；第一聯軸器，所述第一聯軸器的一端與所述電機的輸出轉軸相連；力矩檢測器，所述力矩檢測器與所述第一聯軸器的另一端相連，所述力矩檢測器檢測所述輸出轉軸的力矩；第二聯軸器，所述第二聯軸器的一端與所述力矩檢測器相連；磁滯制動器，所述磁滯制動器與所述第二聯軸器相連；驅動器，所述驅動器與所述電機相連，所述驅動器驅動所述電機轉動；采集所述輸出轉軸的力矩的采集器，所述采集器與所述力矩檢測器相連；電流調整器，所述電流調整器與所述磁滯制動器相連，所述電流調整器調整所述磁滯制動器的輸出力矩；以及控制器，所述控制器與所述驅動器、采集器和電流調整器相連，所述控制器通過所述驅動器控制所述電機，并根據所述采集器獲取的所述輸出轉軸的力矩和預設的電流-力矩特性曲線獲取目標力矩對應的電流調整值，并根據所述電流調整值控制所述電流調整器以使所述磁滯制動器輸出所述目標力矩。
[0008]根據本發(fā)明實施例提出的電機動態(tài)負載模擬系統(tǒng)，去除了人為控制方式，以電控的方式實現對電機動態(tài)負載的精確模擬，使得電機動態(tài)負載模擬系統(tǒng)的實時性、可靠性和準確性得到了提升。
[0009]優(yōu)選地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述磁滯制動器包括勵磁繞組，所述電流調整器包括:H橋模塊，所述H橋模塊與所述勵磁繞組相連；電壓源模塊，所述電壓源模塊與所述H橋模塊相連；驅動模塊，所述驅動模塊與所述H橋模塊相連，所述驅動模塊對所述H橋模塊進行驅動；其中，所述控制器與所述驅動模塊相連，所述控制器對所述驅動模塊進行控制。
[0010]此外，所述電流調整器還包括:采樣模塊，所述采樣模塊與所述H橋模塊相連，所述采樣模塊采樣流過所述勵磁繞組的電流值；放大模塊，所述放大模塊與所述采樣模塊和所述控制器分別相連，所述放大模塊將所述采樣模塊采樣的電流值進行放大后發(fā)送至所述控制器。
[0011]其中，所述H橋模塊進一步包括:第一至第四開關管，所述第一至第四開關管由所述驅動模塊驅動控制。
[0012]具體地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述第一至第四開關管為NMOS管，第一 NMOS管的漏極與第三NMOS管的漏極相連，第一 NMOS管的源極與第二 NMOS管的漏極相連，所述第一 NMOS管的源極與第二 NMOS管的漏極之間具有第一節(jié)點，所述第三NMOS管的源極與第四NMOS管的漏極相連，所述第三NMOS管的源極與第四NMOS管的漏極之間具有第二節(jié)點，所述第二 NMOS管的源極和第四NMOS管的源極分別與所述采樣模塊相連，所述第一 NMOS管的柵極、第二 NMOS管的柵極、第三NMOS管的柵極和第四NMOS管的柵極均與所述驅動模塊相連。
[0013]并且，所述勵磁繞組連接在所述第一節(jié)點和第二節(jié)點之間。
[0014]優(yōu)選地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述控制器根據所述采樣模塊采樣的電流值與預設的電流值進行比較，并根據比較結果調整輸出至所述驅動模塊的PWM信號的占空比。
[0015]其中，當所述采樣的電流值小于所述預設的電流值時，所述控制器增大所述PWM信號的占空比；當所述采樣的電流值大于所述預設的電流值時，所述控制器減小所述PWM信號的占空比。
[0016]優(yōu)選地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述采集器通過所述力矩檢測器采集所述輸出轉軸的力矩以獲得所述電機的實際運行力矩曲線，所述控制器根據所述實際運行力矩曲線和所述預設的電流-力矩特性曲線調整所述目標力矩對應的電流調整值。
[0017]在本發(fā)明的一些實施例中，所述電機可以為交流同步電機或直流無刷電機。
[0018]本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點從下面結合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0020]圖1為根據本發(fā)明實施例的電機動態(tài)負載模擬系統(tǒng)的結構示意圖；
[0021]圖2為磁滯制動器的電流-力矩特性曲線關系示意圖；
[0022]圖3為根據本發(fā)明一個實施例的電機動態(tài)負載模擬系統(tǒng)中電流調整器的電路示意圖；以及
[0023]圖4為根據本發(fā)明一個實施例的電機動態(tài)負載模擬系統(tǒng)的控制原理示意圖。
[0024]附圖標記:
[0025]電機1、第一聯軸器2、力矩檢測器3、第二聯軸器4、磁滯制動器5、驅動器6、采集器7、電流調整器8和控制器9 ；PC機10，勵磁繞組51、H橋模塊81、電壓源模塊82、驅動模塊83、采樣模塊84和放大模塊85。

【具體實施方式】
[0026]下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。
[0027]下文的公開提供了許多不同的實施例或例子用來實現本發(fā)明的不同結構。為了簡化本發(fā)明的公開，下文中對特定例子的部件和設置進行描述。當然，它們僅僅為示例，并且目的不在于限制本發(fā)明。此外，本發(fā)明可以在不同例子中重復參考數字和/或字母。這種重復是為了簡化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實施例和/或設置之間的關系。此夕卜，本發(fā)明提供了的各種特定的工藝和材料的例子，但是本領域普通技術人員可以意識到其他工藝的可應用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的結構可以包括第一和第二特征形成為直接接觸的實施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之間的實施例，這樣第一和第二特征可能不是直接接觸。
[0028]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是機械連接或電連接，也可以是兩個元件內部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語的具體含義。
[0029]參照下面的描述和附圖，將清楚本發(fā)明的實施例的這些和其他方面。在這些描述和附圖中，具體公開了本發(fā)明的實施例中的一些特定實施方式，來表示實施本發(fā)明的實施例的原理的一些方式，但是應當理解，本發(fā)明的實施例的范圍不受此限制。相反，本發(fā)明的實施例包括落入所附加權利要求書的精神和內涵范圍內的所有變化、修改和等同物。
[0030]下面參照附圖來描述根據本發(fā)明實施例提出的電機動態(tài)負載模擬系統(tǒng)。
[0031]圖1為根據本發(fā)明實施例的電機動態(tài)負載模擬系統(tǒng)的結構示意圖。如圖1所示，該電機動態(tài)負載模擬系統(tǒng)包括電機1、第一聯軸器2、力矩檢測器3、第二聯軸器4、磁滯制動器5、驅動器6、采集器7、電流調整器8和控制器9。
[0032]其中，電機I具有輸出轉軸，第一聯軸器2的一端與電機I的輸出轉軸相連，力矩檢測器3與第一聯軸器2的另一端相連，力矩檢測器3檢測所述輸出轉軸的力矩。在本發(fā)明的一個示例中，力矩檢測器3可以為力矩傳感器，力矩傳感器檢測的值可以以電壓方式采集得到。
[0033]如圖1所示，第二聯軸器4的一端與力矩檢測器3相連，磁滯制動器5與第二聯軸器4的另一端相連，驅動器6與電機I相連，驅動器6驅動電機I轉動。采集器7與力矩檢測器3相連，采集器7用于采集所述輸出轉軸的力矩，其中，采集器7可以為電壓采集單元，輸出電壓曲線給控制器9。
[0034]電流調整器8與磁滯制動器5相連，電流調整器8調整磁滯制動器5的輸出力矩，控制器9與驅動器6、采集器7和電流調整器8相連，控制器9通過驅動器6控制電機1，并根據采集器7獲取的所述輸出轉軸的力矩和預設的電流-力矩特性曲線獲取目標力矩對應的電流調整值，并根據電流調整值控制電流調整器8以使磁滯制動器5輸出目標力矩。
[0035]其中，電機I可以為交流同步電機或直流無刷電機。
[0036]在本發(fā)明的實施例中，磁滯制動器5對應有預設的電流-力矩特性曲線，如圖2所示，通過控制磁滯制動器5的電流就可以模擬負載轉矩。因此，控制器9例如DSP處理器通過控制電流調整器8例如電流可調單元來控制輸出電流，從而可以控制輸出轉矩，即言，動態(tài)的電流通過磁滯制動器5轉換成動態(tài)的負載轉矩施加給電機1，通過對電流的精確調節(jié)實現對電機負載的精確模擬。
[0037]在本發(fā)明的一個實施例中，如圖1所示，該電機動態(tài)負載模擬系統(tǒng)還包括PC機10，PC機10把所需負載曲線的指令通過通信方式傳給DSP處理器即控制器9，DSP處理器通過磁滯制動器5的預設的電流-力矩特性曲線換算出磁滯制動器5的勵磁繞組51所需的電流曲線。
[0038]進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，如圖3所示，磁滯制動器5包括勵磁繞組51，電流調整器8包括H橋模塊81、電壓源模塊82和驅動模塊83。其中，H橋模塊81與勵磁繞組51相連，電壓源模塊82與H橋模塊81相連，驅動模塊83與H橋模塊81相連，驅動模塊83對H橋模塊81進行驅動，并且控制器9與驅動模塊83相連，控制器9對驅動模塊83進行控制。
[0039]如圖3所示，在本發(fā)明的電機動態(tài)負載模擬系統(tǒng)中，電流調整器8還包括采樣模塊84和放大模塊85,米樣模塊84與H橋模塊81相連,米樣模塊84米樣流過勵磁繞組51的電流值，放大模塊85與采樣模塊84和控制器9分別相連，放大模塊85將采樣模塊84采樣的電流值進行放大后發(fā)送至控制器9。
[0040]具體地，在本實施例中，如圖3所示，H橋模塊81包括第一至第四開關管Tl、T2、T3、T4，第一至第四開關管Tl、T2、T3、T4由驅動模塊83驅動控制。其中，第一至第四開關管Tl、T2、T3、T4可以為NMOS管，當然也可以為同類可替代的其他功率器件，第一 NMOS管的漏極與第三NMOS管的漏極相連，第一 NMOS管的源極與第二 NMOS管的漏極相連，所述第一 NMOS管的源極與第二 NMOS管的漏極之間具有第一節(jié)點J1，所述第三NMOS管的源極與第四NMOS管的漏極相連，所述第三NMOS管的源極與第四NMOS管的漏極之間具有第二節(jié)點J2，所述第二 NMOS管的源極和第四匪OS管的源極分別與采樣模塊11相連，所述第一 NMOS管的柵極、第二 NMOS管的柵極、第三NMOS管的柵極和第四NMOS管的柵極均與驅動模塊54相連。
[0041]如圖3所示，勵磁繞組51連接在第一節(jié)點Jl和第二節(jié)點J2之間。在本實施例中，DSP處理器經過驅動模塊83輸出PWM信號打開Tl (NM0S管)，T4 一直開，而T3和T2關閉，這時電壓源模塊82例如直流電壓源(例如12V直流電壓源)輸出的電流可以通過H橋模塊81的Tl與T4直接流過勵磁繞組51，通過控制Tl的PWM信號就可以控制流過勵磁繞組51的電流以指數方式上升，同時采樣模塊84中的采樣電阻對T4下橋臂進行電流采樣即采樣流過勵磁繞組51的電流值，通過放大模塊85放大后傳給DSP處理器，在單位周期5kHZ情況下，DSP處理器將上升電流和預設的電流值的差值用PI整定方式進行處理以控制Tl的PWM信號的占空比。當流過勵磁繞組51的電流小于預設的電流值時，控制Tl的PWM信號的占空比增大以控制流過勵磁繞組51的電流開始增大。當流過勵磁繞組51的電流大于預設的電流值時，控制Tl的PWM信號的占空比減小以控制流過勵磁繞組51的電流開始減小。這樣，使得流過勵磁繞組51的電流在預設的電流值處，波動極小，電流非常平滑。即言，給定電流的差值通過控制器的PI參數的整定可以維持電流達到預設的電流值。
[0042]也就是說，控制器9根據采樣模塊84采樣的電流值與預設的電流值進行比較，并根據比較結果調整輸出至驅動模塊83的PWM信號的占空比。其中，當所述采樣的電流值小于所述預設的電流值時，控制器9增大所述PWM信號的占空比；當所述采樣的電流值大于所述預設的電流值時，控制器9減小所述PWM信號的占空比。
[0043]如果被測電機I反向運動時，磁滯制動器5也應該反向制動，可以利用T3、T2以同樣的方式實施。
[0044]通過這種方式產生設定的電流曲線，由于控制器控制周期很小，可以隨時設定動態(tài)電流，從而可以通過對電流的精確調節(jié)實現對電機負載的精確模擬。
[0045]在本發(fā)明的一個實施例中，采集器7通過力矩檢測器3采集輸出轉軸的力矩以獲得電機I的實際運行力矩曲線，控制器9根據實際運行力矩曲線和預設的電流-力矩特性曲線調整目標力矩對應的電流調整值。
[0046]也就是說，如圖4所示，通過PC機10設定電機I需要模擬的動態(tài)負載曲線，即預設的電流-力矩特性曲線?？刂破?根據預設的電流-力矩特性曲線獲得需要加載的動態(tài)電流曲線，并調整控制開關管Tl與Τ4的PWM信號的占空比以控制流過磁滯制動器5的勵磁繞組51的電流,動態(tài)負載對電機產生制動，即言，動態(tài)負載是磁滯制動器5施加給電機I的，當控制器輸出PWM信號控制電流調整器8給磁滯制動器5通入變化曲線的電流時，磁滯制動器5中的勵磁繞組51產生曲線電流，曲線電流對應曲線負載(勵磁電流通過繞組產生磁場對電機進行制動便是對轉子施加負載)。力矩檢測器3通過采集器7輸出電壓曲線，即輸出的力矩由力矩檢測器3來測出，力矩檢測器3輸出的是電壓信號給控制器9采集(SPDSP處理器具有AD電壓采集功能，采集器7主要是對電壓信號范圍進行縮小以適合DSP處理器采集的電平變化)，控制器9從而獲得電機實際的運行力矩曲線，控制器9處理后通過通信方式傳給PC機10進行數據顯示，其中PC機10還顯示預設的電流-力矩特性曲線，與實際測量出的動態(tài)電機運行力矩曲線進行對比，以此為依據來調整后續(xù)的動態(tài)負載設定曲線，從而完成對電機動態(tài)負載進行精確模擬。其中，在控制流過磁滯制動器5的勵磁繞組51的電流時，采樣模塊84中的采樣電阻還對流過勵磁繞組51的電流值進行采樣以獲得實測電流，通過放大模塊85放大后傳給控制器9，控制器將實測電流和預設的電流值之間的差值用PI整定方式進行處理以控制Tl與Τ4的PWM信號的占空比，最終達到精確調節(jié)流過勵磁繞組51的電流。
[0047]根據本發(fā)明實施例的電機動態(tài)負載模擬系統(tǒng)，去除了人為控制方式，以電控的方式實現對電機動態(tài)負載的精確模擬，使得電機動態(tài)負載模擬系統(tǒng)的實時性、可靠性和準確性得到了提升。
[0048]在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。
[0049]盡管已經示出和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權利要求及其等同限定。
【權利要求】
1.一種電機動態(tài)負載模擬系統(tǒng),其特征在于,包括: 電機，所述電機具有輸出轉軸； 第一聯軸器，所述第一聯軸器的一端與所述電機的輸出轉軸相連； 力矩檢測器，所述力矩檢測器與所述第一聯軸器的另一端相連，所述力矩檢測器檢測所述輸出轉軸的力矩； 第二聯軸器，所述第二聯軸器的一端與所述力矩檢測器相連； 磁滯制動器，所述磁滯制動器與所述第二聯軸器相連； 驅動器，所述驅動器與所述電機相連，所述驅動器驅動所述電機轉動； 采集所述輸出轉軸的力矩的采集器，所述采集器與所述力矩檢測器相連； 電流調整器，所述電流調整器與所述磁滯制動器相連，所述電流調整器調整所述磁滯制動器的輸出力矩；以及 控制器，所述控制器與所述驅動器、采集器和電流調整器相連，所述控制器通過所述驅動器控制所述電機，并根據所述采集器獲取的所述輸出轉軸的力矩和預設的電流-力矩特性曲線獲取目標力矩對應的電流調整值，并根據所述電流調整值控制所述電流調整器以使所述磁滯制動器輸出所述目標力矩。
2.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述磁滯制動器包括勵磁繞組，所述電流調整器包括: H橋模塊，所述H橋模塊與所述勵磁繞組相連； 電壓源模塊，所述電壓源模塊與所述H橋模塊相連； 驅動模塊，所述驅動模塊與所述H橋模塊相連，所述驅動模塊對所述H橋模塊進行驅動； 其中，所述控制器與所述驅動模塊相連，所述控制器對所述驅動模塊進行控制。
3.如權利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電流調整器還包括: 采樣模塊，所述采樣模塊與所述H橋模塊相連，所述采樣模塊采樣流過所述勵磁繞組的電流值； 放大模塊，所述放大模塊與所述采樣模塊和所述控制器分別相連，所述放大模塊將所述采樣模塊采樣的電流值進行放大后發(fā)送至所述控制器。
4.如權利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述H橋模塊進一步包括: 第一至第四開關管，所述第一至第四開關管由所述驅動模塊驅動控制。
5.如權利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一至第四開關管為NMOS管，第一NMOS管的漏極與第三NMOS管的漏極相連，第一 NMOS管的源極與第二 NMOS管的漏極相連，所述第一 NMOS管的源極與第二 NMOS管的漏極之間具有第一節(jié)點，所述第三NMOS管的源極與第四NMOS管的漏極相連，所述第三NMOS管的源極與第四NMOS管的漏極之間具有第二節(jié)點，所述第二 NMOS管的源極和第四NMOS管的源極分別與所述采樣模塊相連，所述第一 NMOS管的柵極、第二 NMOS管的柵極、第三NMOS管的柵極和第四NMOS管的柵極均與所述驅動模塊相連。
6.如權利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述勵磁繞組連接在所述第一節(jié)點和第二節(jié)點之間。
7.如權利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器根據所述采樣模塊采樣的電流值與預設的電流值進行比較，并根據比較結果調整輸出至所述驅動模塊的PWM信號的占空比。
8.如權利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于， 當所述采樣的電流值小于所述預設的電流值時，所述控制器增大所述PWM信號的占空比； 當所述采樣的電流值大于所述預設的電流值時，所述控制器減小所述PWM信號的占空比。
9.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述采集器通過所述力矩檢測器采集所述輸出轉軸的力矩以獲得所述電機的實際運行力矩曲線，所述控制器根據所述實際運行力矩曲線和所述預設的電流-力矩特性曲線調整所述目標力矩對應的電流調整值。
10.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電機為交流同步電機或直流無刷電機。
【文檔編號】G01R31/34GK104280681SQ201310294620
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年7月12日 優(yōu)先權日:2013年7月12日
【發(fā)明者】熊毅 申請人:廣東美的制冷設備有限公司