CN109188276A - 一种伺服电机对拖平台 - Google Patents

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李占江
高超
蒋元广
李麟
徐泽良
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/34—Testing dynamo-electric machines

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Abstract

本发明涉及一种伺服电机对拖平台，包括计算机、I/O设备、继电器模块、外接电源、负载伺服驱动器、负载伺服电机、被测伺服驱动器、被测伺服电机和联轴器，其中，计算机与I/O设备通过信号线连接，I/O设备分别与继电器模块、负载伺服驱动器、被测伺服驱动器通过信号线连接，继电器模块与外接电源通过信号线连接、外接电源分别与负载伺服驱动器、被测伺服驱动器通过供电线连接，负载伺服驱动器与负载伺服电机通过信号线连接，被测伺服驱动器与被测伺服电机通过信号线连接，负载伺服电机与被测伺服电机通过联轴器连接。

Description

一种伺服电机对拖平台
技术领域
本发明涉及电机测试技术领域，具体涉及一种伺服电机对拖平台。
背景技术
随着汽车技术的发展，人们对汽车安全性的要求也越来越高，仅靠实车测试已经难以满足正常的测试需求。因为有些工况在实际中难以复现，或者存在一定的危险性，比如电机失控、超速等，使用实车测试不但会对实物造成伤害，浪费大量的实验、物料成本，而且测试周期较长，测试的结果一致性也比较差。尤其是对整车功能安全的测试要求，实际测试中更加难以满足。
例如，申请号为201310045696.5的中国发明专利申请，公开了一种用于电机测试的电机对拖平台，包括变压器、整流器、滤波器、被测电机、主控系统、负载电机、联轴器和两个电机控制系统，整流器连接在变压器上；滤波器的两端分别连接在整流器的两个输出端上；被测电机控制系统和负载电机控制系统均与整流器和滤波器相连接；负载电机与负载电机控制系统相连接，被测电机输出轴与负载电机的输出轴之间通过联轴器相连接；被测电机控制系统和负载电机控制系统均与主控系统相连接。
又例如，申请号为201511001178.9的中国发明专利申请，公开了一种电机对拖测试系统和方法，所述系统包括主拖电机，用以模拟负载；第一电机控制器，第一电机控制器与主拖电机相连；被拖电机，被拖电机与主拖电机同轴连接；第二电机控制器，第二电机控制器与被拖电机相连；转速转矩测量装置，用以测量主拖电机和被拖电机的转速转矩参数；上位机监控装置，上位机监控装置与转速转矩测量装置相连，且分别与第一和第二电机控制器进行通信，上位机监控装置通过下发指令至第一和第二电机控制器以控制主拖电机和被拖电机运行，并通过监控第一和第二电机控制器的运行参数、转速转矩参数以对第二电机控制器进行测试。
上述现有技术的缺点是：组成部件繁多，机构复杂，搭建大型电机对拖台架需要消耗大量的人力物力。
发明内容
针对现有技术存在的缺点，本发明提供了一种伺服电机对拖平台。
本发明的技术方案是：一种伺服电机对拖平台，包括计算机、I/O设备(输入/输出设备)、继电器模块、外接电源、负载伺服驱动器、负载伺服电机、被测伺服驱动器、被测伺服电机和联轴器，其中，计算机与I/O设备通过信号线连接，I/O设备分别与继电器模块、负载伺服驱动器、被测伺服驱动器通过信号线连接，继电器模块与外接电源通过信号线连接、外接电源分别与负载伺服驱动器、被测伺服驱动器通过供电线连接，负载伺服驱动器与负载伺服电机通过信号线连接，被测伺服驱动器与被测伺服电机通过信号线连接，负载伺服电机与被测伺服电机通过联轴器连接，负载伺服驱动器和被测伺服驱动器中设置PWM控制模块。
计算机向I/O设备发送指令，I/O设备进行模拟量及数字量的输出，通过负载伺服驱动器和被测伺服驱动器控制负载伺服电机和被测伺服电机的运行。
计算机通过I/O设备输出数字量控制继电器模块，继电器模块控制所述外接电源的开闭，实现负载伺服驱动器与被测伺服驱动器的电源线路通断。
负载伺服驱动器和被测伺服驱动器控制负载伺服电机和被测伺服电机的运行，通过负载伺服驱动器和被测伺服驱动器中设置的PWM控制模块，使负载伺服驱动器和被测伺服驱动器输出不同的PWM电流信号，控制负载伺服电机和被测伺服电机的输出不同的转速与转矩。
负载伺服电机和被测伺服电机转速的计算方法如公式(1)所示：
式中符号含义：
n：电机转速；
U：电枢电压；
Ia：电枢电流；
Ra：电枢电阻；
Ce、Ct：电磁常数；
φ：磁通量；
转矩的计算方法如公式(2)所示：
式中符号含义：
T：电机转矩；
Ia：电枢电流；
Ct：电磁常数；
磁通量；
负载伺服驱动器与被测伺服驱动器将电压、电流、转矩、转速信号，通过I/O设备反馈给计算机，计算机通过PID算法计算出需要的输出电流，再通过I/O设备将输出的电流信号传输给负载伺服驱动器与被测伺服驱动器，从而控制负载伺服电机和被测伺服电机运行。
进一步地，PID算法如以下的公式(3)：
式中符号含义：
uo(t)：输出变量；
Kp：增益常数；
ui(t)：输入变量；
Td：微分时间常数；
Ti：积分时间常数。
进一步地，继电器模块包括主继电器和辅助继电器。
进一步地，主继电器设置有主继电器触点和主继电器线圈。
进一步地，辅助继电器设置有辅助继电器触点和辅助继电器线圈。
进一步地，辅助继电器触点与自复式过流保护器串联后，再与主继电器触点并联。
进一步地，辅助继电器线圈经由延时电路与主继电器线圈并联。
进一步地，I/O设备包括信号处理单元，信号处理单元连接有总线连接器。
进一步地，信号处理单元还连接有接线块。
进一步地，信号处理单元还包括具有信号转换能力的现场连接单元和具有总线通信能力的总线通信单元。
本发明所述对拖平台的积极效果是：为测试VCU模块对电机的控制提供一个完整的测试、检测平台，节省人力物力，使用较小的空间进行测试流程。
附图说明
图1为本发明所述对拖平台的连接关系示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明所述对拖平台的具体实施方式做进一步详细说明。
如图1所示，本发明所述对拖平台，包括计算机、I/O设备、继电器模块、外接电源、负载伺服驱动器、负载伺服电机、被测伺服驱动器、被测伺服电机和联轴器，其中，计算机与I/O设备通过信号线连接，I/O设备分别与继电器模块、负载伺服驱动器、被测伺服驱动器通过信号线连接，继电器模块与外接电源通过信号线连接、外接电源分别与负载伺服驱动器、被测伺服驱动器通过供电线连接，负载伺服驱动器与负载伺服电机通过信号线连接，被测伺服驱动器与被测伺服电机通过信号线连接，负载伺服电机与被测伺服电机通过联轴器连接。
计算机向I/O设备发送指令，I/O设备进行模拟量及数字量的输出，通过负载伺服驱动器和被测伺服驱动器控制负载伺服电机和被测伺服电机的运行。
计算机通过I/O设备输出数字量控制所述继电器模块，继电器模块控制所述外接电源的开闭，从而实现所述伺服驱动器电源线路通断。
负载伺服驱动器和被测伺服驱动器控制负载伺服电机和被测伺服电机的运行，通过负载伺服驱动器和被测伺服驱动器中设置的PWM控制模块，使负载伺服驱动器和被测伺服驱动器输出不同的PWM电流信号，控制负载伺服电机和被测伺服电机的输出不同的转速与转矩。
负载伺服电机和被测伺服电机转速的计算方法如公式(1)所示：
式中符号含义：
n：电机转速；
U：电枢电压；
Ia：电枢电流；
Ra：电枢电阻；
Ce、Ct：电磁常数；
φ：磁通量；
转矩的计算方法如公式(2)所示：
式中符号含义：
T：电机转矩；
Ia：电枢电流；
Ct：电磁常数；
φ：磁通量；
负载伺服驱动器与被测伺服驱动器将电压、电流、转矩、转速信号，通过I/O设备反馈给计算机，计算机通过PID算法计算出需要的输出电流，再通过I/O设备将输出的电流信号传输给负载伺服驱动器与被测伺服驱动器，从而控制负载伺服电机和被测伺服电机运行。
进一步地，PID算法如以下的公式(3)：
式中符号含义：
uo(t)：输出变量；
Kp：增益常数；
ui(t)：输入变量；
Td：微分时间常数；
Ti：积分时间常数。
进一步地，继电器模块包括主继电器和辅助继电器。
进一步地，主继电器设置有主继电器触点和主继电器线圈。
进一步地，辅助继电器设置有辅助继电器触点和辅助继电器线圈。
进一步地，辅助继电器触点与自复式过流保护器串联后，再与主继电器触点并联。
进一步地，辅助继电器线圈经由延时电路与主继电器线圈并联。
进一步地，I/O设备包括信号处理单元，信号处理单元连接有总线连接器。
进一步地，信号处理单元还连接有接线块。
进一步地，信号处理单元还包括具有信号转换能力的现场连接单元和具有总线通信能力的总线通信单元。
本发明的工作原理是：在自动模式下，计算机向I/O设备发送指令，I/O设备进行模拟量及数字量的输出，控制负载伺服电机和被测伺服电机的运行，负载伺服驱动器与被测伺服驱动器将转速、转矩信号以模拟量形式通过I/O设备反馈给计算机，形成闭环控制；在手动模式下，由计算机解析被测伺服驱动器的数据，并且将其转换为模拟量数据，对被测伺服电机进行控制。
本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种伺服电机对拖平台，包括计算机、I/O设备、继电器模块、外接电源、负载伺服驱动器、负载伺服电机、被测伺服驱动器、被测伺服电机和联轴器，其特征在于，计算机与I/O设备通过信号线连接，I/O设备分别与继电器模块、负载伺服驱动器、被测伺服驱动器通过信号线连接，继电器模块与外接电源通过信号线连接、外接电源分别与负载伺服驱动器、被测伺服驱动器通过供电线连接，负载伺服驱动器与负载伺服电机通过信号线连接，被测伺服驱动器与被测伺服电机通过信号线连接，负载伺服电机与被测伺服电机通过联轴器连接；
计算机向I/O设备发送指令，I/O设备进行模拟量及数字量的输出，通过负载伺服驱动器和被测伺服驱动器控制负载伺服电机和被测伺服电机的运行；
计算机通过I/O设备输出数字量控制所述继电器模块，继电器模块控制所述外接电源的开闭，从而实现所述伺服驱动器电源线路通断；
负载伺服驱动器和被测伺服驱动器控制负载伺服电机和被测伺服电机的运行，通过负载伺服驱动器和被测伺服驱动器中设置的PWM控制模块，使负载伺服驱动器和被测伺服驱动器输出不同的PWM电流信号，控制负载伺服电机和被测伺服电机的输出不同的转速与转矩；
负载伺服电机和被测伺服电机转速的计算方法如公式(1)所示：
转矩的计算方法如公式(2)所示：
负载伺服驱动器与被测伺服驱动器将电压、电流、转矩、转速信号，通过I/O设备反馈给计算机，计算机通过PID算法计算出需要的输出电流，再通过I/O设备将输出的电流信号传输给负载伺服驱动器与被测伺服驱动器，从而控制负载伺服电机和被测伺服电机运行。
2.根据权利要求1所述的伺服电机对拖平台，其特征在于，PID算法如以下的公式(3)：
3.根据权利要求1所述的伺服电机对拖平台，其特征在于，所述继电器模块包括主继电器和辅助继电器。
4.根据权利要求3所述的伺服电机对拖平台，其特征在于，所述主继电器设置有主继电器触点和主继电器线圈，所述辅助继电器设置有辅助继电器触点和辅助继电器线圈。
5.根据权利要求4所述的伺服电机对拖平台，其特征在于，所述辅助继电器触点与自复式过流保护器串联后，并与所述主继电器触点并联。
6.根据权利要求4所述的伺服电机对拖平台，其特征在于，所述辅助继电器线圈经由延时电路与所述主继电器线圈并联。
7.根据权利要求1所述的伺服电机对拖平台，其特征在于，所述I/O设备包括信号处理单元，所述信号处理单元连接有总线连接器。
8.根据权利要求7所述的伺服电机对拖平台，其特征在于，所述信号处理单元还连接有接线块。
9.根据权利要求8所述的伺服电机对拖平台，其特征在于，所述信号处理单元还包括具有信号转换能力的现场连接单元和具有总线通信能力的总线通信单元。
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