CN108507811A - 一种节能高效的永磁同步电梯曳引机试验平台 - Google Patents

一种节能高效的永磁同步电梯曳引机试验平台 Download PDF

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孙志才
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Abstract

本发明涉及一种节能高效的永磁同步电梯曳引机试验平台，包括上位机和作为下位机的用于测试曳引机在不同工况下的技术参数的试验装置，上位机为具有获取及处理所述试验装置测量信息的装置，试验装置包括连接工业三相电的驱动装置和依次设置在底座上的待测机、转矩转速测量仪、主动机，驱动装置连接至主动机和待测机以对所述主动机和待测机驱动，转矩转速测量仪的测量端分别通过连接部件连接待测机和主动机，上位机分别连接待测机、转矩转速测量仪和驱动部件；本发明设计，节能环保，实现电力循环利用，软件系统能够实现试验数据的自动采集、显示、分析、存储、回放、输出、打印功能，提高永磁同步电梯曳引机地面性能试验效率，提高工作效率。

Description

一种节能高效的永磁同步电梯曳引机试验平台
技术领域
本发明涉及电梯技术领域，尤其涉及一种节能高效的永磁同步电梯曳引机试验平台。
背景技术
永磁同步曳引机因其体积小，节能高效，性能优良，维修方便，环保等众多优点，已经在电梯行业普及推广应用。如何来验证电梯曳引机研发、设计工程师设计的主机是否满足项目规格设计书规定的各项指标成为需要解决的问题。目前的永磁同步电梯曳引机地面性能试验平台，均是采用传统的方法进行设计，即待测机与主动机电力驱动装置是分离的，没有实现有效连接。软件测试系统也是传统的大量仪器配电脑的模式，测试系统工作过程中需要试验人员手动调试仪器设备，设置电机相关参数，需要用人工不断记录试验过程中不同时间段的试验数据。试验数据不能实现回放，自动生成表格，打印输出等功能。
基于以上原因，需要一种节能高效的永磁同步曳引机试验平台被设计出来，能够高效节能，方便快捷的完成试验数据的自动采集、显示、分析、存储、回放、输出、打印功能。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供了一种节能高效的永磁同步曳引机试验平台被设计出来，能够高效节能，方便快捷的完成试验数据的自动采集、显示、分析、存储、回放、输出、打印功能。
本发明是通过以下技术方案实现：
一种节能高效的永磁同步电梯曳引机试验平台，包括上位机和作为下位机的用于测试曳引机在不同工况下的技术参数的试验装置，所述上位机为具有获取及处理所述试验装置测量信息的装置，所述试验装置包括连接工业三相电的驱动装置和依次设置在底座上的待测机、转矩转速测量仪、主动机，所述驱动装置连接至主动机和待测机以对所述主动机和待测机驱动，所述转矩转速测量仪的测量端分别通过连接部件连接待测机和主动机，所述上位机分别连接待测机、转矩转速测量仪和驱动部件；
其中，所述驱动部件用于对主动机实现力矩闭环控制以及对待测机实现速度闭环控制，所述主动机处于发电状态时，主动机所发电反馈至待测机驱动部件的直流母线上，实现节能的目的。
进一步地，所述驱动装置为两台相互连接的第一变频器和第二变频器，所述第一变频器的输入端连接工业三相电，输出端连接上位机和待测机，所述第二变频器的输入端连接第一变频器，输出端连接主动机。
更进一步地，所述第一变频器的驱动模块的直流母线正极和第二变频器的驱动模块的直流母线正极对应连接，所述第一变频器的驱动模块的直流母线负极和第二变频器的驱动模块的直流母线负极对应连接。
更进一步地，所述第一变频器和上位机、待测机之间的导线上还分别设置有电压测量探头和钳形电流表。
进一步地，所述上位机包括：
数据接收模块，用于采集试验装置的试验数据；
数据分析模块，用于分析试验装置的试验数据；
存储模块，用于存储试验装置的试验数据；
回放模块，用于回放试验装置的试验数据；
报表生成模块，用于生成试验装置的试验数据的报表；
处理器，通过数据接收模块接收到的数据而构建适于处理器内数据的分析、存储、回放、报表生成的算法的模型，以控制对应的模块工作；以及
用户界面，与处理器通信以通过处理器中的信息来指示用户操作的执行。
更进一步地，所述用户界面包括数据输入界面、数据显示界面、数据分析处理界面和报表输出打印界面，通过与处理器通信，用于实时地显示检测结果以及供用户选择对应的界面。
更进一步地，所述数据分析处理界面包括与关于待测机的多个参数对应的多个图标，响应于用户界面接收到从所述多个图标之中选择对应图标的信息。
更进一步地，所述图标包括负载试验图标、反电势试验图标、转矩脉冲试验图标、温升试验图标、噪声测试图标和振动测试图标。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明设计，节能环保，对电机驱动装置进行改进，很方便的实现了电力循环利用，待测机利用工业用电驱动，主动机此时处于发电状态，发的电经过变频器反馈到待测机变频器直流母线上，用电比传统试验平台用电节省一半，对电机生产厂家节能减排有重大意义，同时相比传统试验方法避免了向电网反馈电污染电网；
2、本发明通用性强，使用效率高，可完成电梯曳引主机生产厂家所有出厂试验项目。能完成电梯曳引机研发设计阶段多种性能指标的测定，如各工况下力矩、转速，电压，电流，反电势，转矩脉动，温升，噪音，振动，包括破坏性试验；
3、本发明的软件系统能够实现试验数据的自动采集、显示、分析、存储、回放、输出、打印功能，大大提高了永磁同步电梯曳引机地面性能试验效率，相比传统试验系统需要人工记录效率要高出许多，大幅减小了检验人员工作量，提高了工作效率；
4、本发明的软件系统对试验参数进行采集分析处理运算，最后得出的数据结果可靠精度高，有效的避免了因试验需要采购昂贵仪器设备的可能。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中用户界面的组成结构示意图；
图3为本发明中上位机的监控流程示意图；
图4为本发明中变频器驱动模块主回路接线图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1至图4，一种节能高效的永磁同步电梯曳引机试验平台，包括上位机13和作为下位机的用于测试曳引机在不同工况下的技术参数的试验装置，所述上位机13为具有获取及处理所述试验装置测量信息的装置，所述试验装置包括连接工业三相电1的驱动装置和依次设置在底座上的待测机2、转矩转速测量仪4、主动机5，所述驱动装置连接至主动机5和待测机4以对所述主动机5和待测机2驱动，所述转矩转速测量仪4的测量端分别通过连接部件3连接待测机2和主动机5，所述上位机13分别连接待测机、转矩转速测量仪和驱动部件；
其中，所述驱动部件用于对主动机5实现力矩闭环控制以及对待测机2实现速度闭环控制，所述主动机5处于发电状态时，主动机5所发电反馈至待测机2驱动部件的直流母线上，实现节能的目的。
在上述技术方案中，要模拟实际工况，就需要主机“动”起来，主机动起来就需要一个驱动装置，驱动装置(可以采用电机)为主动机5，被测试的主机就是待测机2。测试是在地面进行，所以需要一个大平台，能够为“待测”，“主动”机提供稳定可靠的地面试验场地，优先采用定制厚钢板，上面能有固定电梯曳引机机座的螺栓孔位。待测机2和主动机5要能够同步动起来就需要连接在一起，这就需要连接法兰、联轴器等连接部件3将二者连接固定在一起。待测机2端要用柔性连接因试验平台是灵活通用的，该端使用频繁，如果不是柔性连接，则会不方便拆卸，同时可能损坏转矩转速测量仪4。
具体实施时，所述驱动装置为两台相互连接的第一变频器11和第二变频器12，所述第一变频器11的输入端连接工业三相电1，输出端连接上位机13和待测机2，所述第二变频器12的输入端连接第一变频器11，输出端连接主动机5。待测机2和主动机5能够动起来，提供驱动动力的就是变频器，在试验过程中主动机5通过第二变频器12控制实现力矩闭环控制，待测机2通过第一变频器11控制实现速度闭环控制。根据试验要求在各种工况下“对拖”，测定各参数值。如图4所示，其中MCCB为接线用断路器，MC为电磁接触器，R、S、T分别为工业三相电的三相，+、－为变频器直流母线接线端，B1、B2为变频器制动电阻接线端；M1为待测机2，M2为主动机5。
具体实施时，所述第一变频器的11驱动模块的直流母线正极和第二变频器12的驱动模块的直流母线正极对应连接，所述第一变频器11的驱动模块的直流母线负极和第二变频器12的驱动模块的直流母线负极对应连接。
具体实施时，所述第一变频器11和上位机13、待测机2之间的导线上还分别还设置有电压测量探头9和钳形电流表10，试验时需要测定各工况下电机的电压、电流值，是否满足技术规格书设计值，通过测定电机的电压、电流值可以计算出该工况电机的输入功率，功率因数，还可分析电压波形，谐波次数，该指标会影响电机转矩脉动，通过电流—转矩曲线观察电机“出力”是否成线性关系，判断电机设计余量是否合理。
具体实施时，所述上位机13包括：
数据接收模块，用于采集试验装置的试验数据；
数据分析模块，用于分析试验装置的试验数据；
存储模块，用于存储试验装置的试验数据；
回放模块，用于回放试验装置的试验数据；
报表生成模块，用于生成试验装置的试验数据的报表；
处理器，通过数据接收模块接收到的数据而构建适于处理器内数据的分析、存储、回放、报表生成的算法的模型，以控制对应的模块工作；以及
用户界面，与处理器通信以通过处理器中的信息来指示用户操作的执行。
在上述技术方案中，需要测定输出功率，转速，力矩，就需要转矩转速测量仪，试验时读取转速和力矩数据，该测量仪采集到的转矩转速信号能够被数据分析处理模块(功率分析仪)进行识别、处理。
上述通过仪器采集到的各参数，需要通过运算处理才能得到其他参数值这就需要一个上位机，即主机PC来处理。各种仪器(传感器)采集到数据最终能够汇总分析处理就需要首先送到数据采集卡，然后连接PC进行各种分析处理。具体使用时数据采集卡可以采用美国仪器(NI)系列产品。例如，采集到的转速转矩，通过乘法运行得到输出功率P2，电压电流功率因数三者相乘得到输入功率，效率η＝P2/P1。通过在PC里安装LabVIEW(虚拟仪器)软件按照试验项目内容进行编程开发测试系统，系统测出的各参数可以验证待测机是否满足技术规格书设计要求。
具体实施时，所述用户界面包括数据输入界面、数据显示界面、数据分析处理界面和报表输出打印界面，通过与处理器通信，用于实时地显示检测结果以及供用户选择对应的界面。
具体实施时，所述数据分析处理界面包括与关于待测机的多个参数对应的多个图标，响应于用户界面接收到从所述多个图标之中选择对应图标的信息。
具体实施时，所述图标包括负载试验图标、反电势试验图标、转矩脉冲试验图标、温升试验图标、噪声测试图标和振动测试图标。
在上述技术方案中，上位机的处理流程如图3所示，为高效准确、方便灵活的处理采集到的各种数据，试验平台测试系统选用LabVIEW(虚拟仪器)作为开发工具。通过编程可以生成各种功能模块，如数据输入界面，数据显示界面，数据分析模块，存储、回放模块，报表生成模块。LabVIEW作为一种成熟的编程语言，可真实的展现“软件即是仪器”。通过设计开发，本测试平台可以分析测试永磁同步曳引机电压，电流，功率因数，转矩，转速，计算输入功率，输出功率，效率。对电机转矩进行傅里叶(FFT)分析计算转矩脉动(％)，可对电压进行FFT分析计算各种工况下的反电势(rpm)，以上两参数对电机性能影响最大可供研发设计者参考分析，改进自己的设计。研发设计出的样机只有在该平台上进行测试，才能判断是否满足技术规格书，生产厂家出厂的每台主机只有通过在这样平台上进行出厂检验才能提供给用户。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种节能高效的永磁同步电梯曳引机试验平台，其特征在于，包括上位机和作为下位机的用于测试曳引机在不同工况下的技术参数的试验装置，所述上位机为具有获取及处理所述试验装置测量信息的装置，所述试验装置包括连接工业三相电的驱动装置和依次设置在底座上的待测机、转矩转速测量仪、主动机，所述驱动装置连接至主动机和待测机以对所述主动机和待测机驱动，所述转矩转速测量仪的测量端分别通过连接部件连接待测机和主动机，所述上位机分别连接待测机、转矩转速测量仪和驱动部件；
其中，所述驱动部件用于对主动机实现力矩闭环控制以及对待测机实现速度闭环控制，所述主动机处于发电状态时，主动机所发电反馈至待测机驱动部件的直流母线上。
2.根据权利要求1所述的一种节能高效的永磁同步电梯曳引机试验平台，其特征在于：所述驱动装置为两台相互连接的第一变频器和第二变频器，所述第一变频器的输入端连接工业三相电，输出端连接上位机和待测机，所述第二变频器的输入端连接第一变频器，输出端连接主动机。
3.根据权利要求2所述的一种节能高效的永磁同步电梯曳引机试验平台，其特征在于：所述第一变频器的驱动模块的直流母线正极和第二变频器的驱动模块的直流母线正极对应连接，所述第一变频器的驱动模块的直流母线负极和第二变频器的驱动模块的直流母线负极对应连接。
4.根据权利要求2所述的一种节能高效的永磁同步电梯曳引机试验平台，其特征在于：所述第一变频器和上位机、待测机之间的导线上还分别设置有电压测量探头和钳形电流表。
5.根据权利要求1所述的一种节能高效的永磁同步电梯曳引机试验平台，其特征在于，所述上位机包括：
数据接收模块，用于采集试验装置的试验数据；
数据分析模块，用于分析试验装置的试验数据；
存储模块，用于存储试验装置的试验数据；
回放模块，用于回放试验装置的试验数据；
报表生成模块，用于生成试验装置的试验数据的报表；
处理器，通过数据接收模块接收到的数据而构建适于处理器内数据的分析、存储、回放、报表生成的算法的模型，以控制对应的模块工作；以及
用户界面，与处理器通信以通过处理器中的信息来指示用户操作的执行。
6.根据权利要求5所述的一种节能高效的永磁同步电梯曳引机试验平台，其特征在于：所述用户界面包括数据输入界面、数据显示界面、数据分析处理界面和报表输出打印界面，通过与处理器通信，用于实时地显示检测结果以及供用户选择对应的界面。
7.根据权利要求5所述的一种节能高效的永磁同步电梯曳引机试验平台，其特征在于：所述数据分析处理界面包括与关于待测机的多个参数对应的多个图标，响应于用户界面接收到从所述多个图标之中选择对应图标的信息。
8.根据权利要求7所述的一种节能高效的永磁同步电梯曳引机试验平台，其特征在于：所述图标包括负载试验图标、反电势试验图标、转矩脉冲试验图标、温升试验图标、噪声测试图标和振动测试图标。
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