CN115684710B - 一种永磁电机多驱功率平衡测试系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电气传动技术领域，尤其涉及一种永磁电机多驱功率平衡测试系统及方法。本发明中的永磁电机多驱功率平衡测试系统包括永磁电机、连接在永磁电机上的驱动系统、连接在驱动系统上的上位机操作系统、连接在上位机操作系统上的数据采集装置；所述永磁电机包括用于测试的第一永磁电机、第二永磁电机和用于加载的第三永磁电机；所述驱动系统包括连接在第一永磁电机上的第一驱动系统、连接在第二永磁电机上的第二驱动系统、连接在第三永磁电机上的第三驱动系统。其中第三永磁电机采用四象限变频器，能够将所发的电回馈到电网，供第一和第二永磁电机驱动使用，大大降低了试验的用电成本，更加节能降耗。
Description
技术领域
本发明涉及电气传动技术领域，尤其涉及一种永磁电机多驱功率平衡测试系统及方法。
背景技术
随着电力电子技术、微电子技术及计算机技术的迅速发展，变频调速技术以其卓越的性能和优点在国民经济各行业中得到了广泛的应用和推广。煤炭行业是我国重要的能源产业，伴随着我国煤炭生产自动化程度的不断提高，结合国家 “智慧化矿山建设”实施纲要和“碳中和”理念，性能优良，功率因数和效率较高、具有较好节能效果的变频永磁直驱系统开始在井下大规模使用。
随着电气机械自动化的普及越来越高，煤炭的产量也不断提高，长距离、大运量运输系统在井下逐渐增多，这就对驱动系统有了更高的功率和转矩需求，运量大，安装空间受限，单台电机往往不能满足现场的实际需求，故多台电机同时驱动运输系统成为主流型式，但这对电机及驱动系统的主从性能有较高的要求，为了优化和测试主从性能，降低在现场调试的困难程度，生产厂家在出厂时就应对电机主从功率平衡性能进行严格的测试，不断优化性能。目前，使用多台电机进行主从控制时，多采用设计参数完全一致的电机进行主从配合驱动，主从机之间通过CAN通讯进行控制和数据交换，主机采用速度模式，从机采用转矩模式，主机通过CAN通讯将数据发送给从机进行功率分配控制。但此种方法对于各设计参数完全不一致的电机来说调试较为困难，现场基本无此应用，但，随着使用设备的不断增多，为合理使用资源，拒绝闲置电机，各不同参数电机进行多驱控制也将得到不断的应用。
综上所述，不同规格型号的永磁电机多机驱动将会变的越来越多，但各生产厂家现在仍无较好的多驱功率平衡测试方法。
发明内容
为有效解决或至少缓解上述现有技术中的问题和其他方面的问题中的一个或多个，本发明提供以下技术方案。
一种永磁电机多驱功率平衡测试系统，包括永磁电机、连接在永磁电机上的驱动系统、连接在驱动系统上的上位机操作系统、连接在上位机操作系统上的数据采集装置；
其中，所述永磁电机包括用于测试的第一永磁电机、第二永磁电机和用于加载的第三永磁电机；
所述驱动系统包括连接在第一永磁电机上的第一驱动系统、连接在第二永磁电机上的第二驱动系统、连接在第三永磁电机上的第三驱动系统。
优选地，所述上位机操作系统与驱动系统通讯连接，用于读取各个驱动系统的运行数据并进行处理反馈；所述上位操作系统与数据采集装置通讯连接，用于读取运行中的数据。
优选地，所述第一永磁电机和第一驱动系统采用速度模式，第一永磁电机通过联轴器与第三永磁电机的第一输出轴相连。
优选地，所述的第二永磁电机和第二驱动系统采用速度模式，第二永磁电机通过联轴器与第三永磁电机的第二输出轴相连。
优选地，所述的第三永磁电机和第三驱动系统采用转矩加载模式，第三永磁电机为双出轴永磁电机，具备第一输出轴和第二输出轴，输出轴分别通过联轴器与第一永磁电机和第二永磁电机的轴进行连接，所述第三驱动系统采用四象限变频器，工作时，第三永磁电机处于发电状态，第三驱动系统能够将所发出的电回馈到电网。
优选地，所述的数据采集装置为功率分析仪。
本发明还提供一种永磁电机多驱功率平衡测试系统，其步骤是：S1，通过第一联轴器连接第一永磁电机的输出轴与第三永磁电机的第一输出轴；S2，通过第二联轴器连接第二永磁电机的输出轴与第三永磁电机的第二输出轴；S3，通过动力电缆连接第一驱动变频器和第一永磁电机，第一驱动器控制第一永磁电机采用速度模式，第一功率分析仪连接在动力电缆接线端，用于测量运行中的电压、电流等参数，并计算出功率、功率因数等参数；S4，通过动力电缆连接第二驱动变频器和第二永磁电机，第二驱动器控制第二永磁电机采用速度模式，第二功率分析仪连接在动力电缆接线端，用于测量运行中的电压、电流等参数，并计算出功率、功率因数等参数；S5，通过动力电缆将用于负载的第三永磁电机与用于加载的第三驱动变频器连接，之前由动力电缆进行连接，第三驱动变频器控制第三永磁电机采用转矩模式，第三驱动变频器为电机提供电源，也能将第三永磁电机发出的电进行回馈 ； S6，将各个驱动变频器和功率分析仪都通过通讯线连接到上位机系统，上位机通过485通讯或以太网通讯，读取各驱动变频器的运行数据，并进行数据的处理，通过电流参数判断电机功率平衡状态，当第三永磁电机电流不变时，判断第一永磁电机和第二永磁电机的电流大小，若第一永磁电机比第二永磁电机电流大，则通过上位机控制系统控制相对应的变频驱动器提高频率加快速度少出力，反之，则上位机控制系统控制相对应的变频驱动器降低频率以降低速度多出力，根据电流差值的大小，决定频率增加或降低的大小。
采用本发明的技术方案，第一永磁电机和第二永磁电机工作在电机状态，第三永磁电机工作在发电状态，第三永磁电机采用四象限变频器，能够将所发的电回馈到电网，供第一和第二永磁电机驱动使用，大大降低了试验的用电成本，更加节能降耗；采用本发明的技术方案，各个永磁电机和驱动系统可以设计参数完全一致，也可存在差异。
附图说明
从结合附图的以下详细说明中，将会使本发明的上述和其他目的及优点更加完整清楚。
图1是一种永磁电机多驱功率平衡测试方法工作流程图。
图2是系统电源供电流程图。
附图标记：1-第一永磁电机、2-第三永磁电机、3-第二永磁电机、31-第一输出轴、32-第二输出轴、4-第一驱动系统、5-第二驱动系统、6-第三驱动系统、7-上位机操作系统、8-第一功率分析仪、9-第二功率分析仪、10-供电电源。
实施方式
下面结合实施例对本发明进行进一步详细的说明。本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
诸如“包含”和“包括”之类的用语表示除了具有在说明书和权利要求书中有直接和明确表述的部件以外，本发明的技术方案也不排除具有未被直接或明确表述的其它部件的情形。在本文的描述中，使用了“上”、“下”、“前”、“后”等方位术语中，应当理解到，这些方向性术语是相对的概念，它们用于相对位置的描述和澄清，其对应的具体定向可以根据本发明的方位的变化而相应地发生变化。
为克服上述技术缺点，如图1所示，一种永磁电机功率平衡测试系统，包括永磁电机、连接在永磁电机上的驱动系统、连接在驱动系统上的上位机操作系统、连接在上位机操作系统上的数据采集装置；其中，所述永磁电机包括用于测试的第一永磁电机1、第二永磁电机3和用于加载的第三永磁电机2；所述驱动系统包括连接在第一永磁电机上的第一驱动系统4、连接在第二永磁电机上的第二驱动系统5、连接在第三永磁电机上的第三驱动系统6。
在本实施例中，所述上位机操作系统7与驱动系统通讯连接，用于读取各个驱动系统的运行数据并进行处理反馈；所述上位操作系统与数据采集装置通讯连接，用于读取运行中的数据。
在本实施例中，所述第一永磁电机和第一驱动系统采用速度模式，第一永磁电机1通过联轴器与第三永磁电机2的第一输出轴相连。所述的第二永磁电机3和第二驱动系统采用速度模式，第二永磁电机通过联轴器与第三永磁电机的第二输出轴相连。
在本实施例中，所述的第三永磁电机和第三驱动系统采用转矩加载模式，第三永磁电机为双出轴永磁电机，具备第一输出轴和第二输出轴，输出轴分别通过联轴器与第一永磁电机和第二永磁电机的轴进行连接，所述第三驱动系统采用四象限变频器，工作时，第三永磁电机处于发电状态，第三驱动系统能够将所发出的电回馈到电网。所述的数据采集装置为功率分析仪。
采用本发明的技术方案，第一永磁电机和第二永磁电机工作在电机状态，第三永磁电机工作在发电状态，第三永磁电机采用四象限变频器，能够将所发的电回馈到电网，供第一永磁电机和第二永磁电机驱动使用，大大降低了试验的用电成本，更加节能降耗；采用本发明的技术方案，各个永磁电机和驱动系统可以设计参数完全一致，也可存在差异。
一种永磁电机多驱功率平衡测试方法，其步骤是：S1，第一永磁电机的输出轴与第三永磁电机的第一输出轴通过联轴器进行连接；S2第二永磁电机的输出轴与第三永磁电机的第二输出轴通过联轴器进行连接；S3第一永磁电机和第一驱动系统通过由动力电缆进行连接，第一驱动系统控制电机采用速度模式，功率分析仪能连接在动力电缆接线端上，用于测量运行中的电压、电流等参数，并能计算出功率、功率因数等参数；S4，第二永磁电机和第二驱动系统之间由动力电缆进行连接，第二驱动系统控制电机采用速度模式，功率分析仪能连接在动力电缆接线端上，用于测量运行中的电压、电流等参数，并能计算出功率、功率因数等参数；S5，第三永磁电机和第三驱动系统之间由动力电缆进行连接，第三驱动系统控制电机采用转矩模式，第三驱动系统为电机提供电源，也能将电机发出的电进行回馈 ；S6，将各个驱动系统和功率分析仪通过通讯线连接到上位机，上位机通过485通讯或以太网通讯，读取各驱动系统的运行数据，并进行数据的处理，通过电流参数判断电机功率平衡状态，当用作负载电机的第三永磁电机电流不变时，判断第一永磁电机和第二永磁电机的电流的大小，若第一永磁电机比第二永磁电机电流大，则通过上位机控制驱动系统提高频率加快速度少出力，反之，则上位机控制驱动系统降低频率以降低速度多出力，根据电流差值的大小，决定频率增加或降低的大小。
在本发明的实施中，用于测试的永磁电机可以是多台，在本实施例中可以对电流信息以及电机转速信息进行采集,然后根据数据采集情况对各个电机的输出功率进行分析,合理调整各电机输出功率。还可以通过不同功率输出的电机转矩在运行中存在差异，可以通过该特性对电机功率进行合理调整,进而使多电机功率平衡得以实现。本发明为了适应以上背景中所描述的现实情况，而设计了一种永磁电机多驱功率平衡测试方法，多台永磁电机可为设计参数完全一致的电机，也可以不一致。
本发明具有以下有益效果：
1）本发明的测试系统结构设计简单，试验平台搭建方便，上位机操作方便，操作人员可通过上位机进行控制和数据监控，能够大大减少试验人员的体力劳动，保护试验人员在现场收到噪声等污染。试验操作员可直接在集控室对整个试验流程进行控制和监控，远离试验噪声等对身体的影响，操作简单方便。
2）在本发明中，使用联轴器进行连接，稳定可靠，能够承受较大的负载转矩，连接也较为简单，能够大大减少实验员所搭建测试平台的工作量，提高工作效率。永磁电机采用永磁变频直驱方式，仅仅通过联轴器进行连接，省略了过去所使用的减速机、液力耦合器等中间传动环节，有效降低了传动损耗，使整个系统的传动效率得到了较大提高，有效降低了试验成本。
3）本发明提供的测试系统和方法测试范围较为广泛，对电机和驱动系统要求不高，电机参数可为不同品牌，不同设计参数电机，驱动系统也可为不同品牌，不同功率等级驱动系统。扩展了产品的试验范围，能够满足生产厂家绝大多数电机多驱功率平衡出厂试验。
4）本发明使用的加载永磁电机驱动系统为四象限变频器，正常加载时，电机处于发电状态，发出的电能够通过驱动系统回馈到电网进行利用，有效降低了试验的用电成本。
上述实施例中的实施方案可以进一步组合或者替换，且实施例仅仅是对本发明的优选实施例进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中专业技术人员对本发明的技术方案做出的各种变化和改进，均属于本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种永磁电机多驱功率平衡测试系统，包括永磁电机、连接在永磁电机上的驱动系统、连接在驱动系统上的上位机操作系统、连接在上位机操作系统上的数据采集装置；
其中，所述永磁电机包括用于测试的第一永磁电机、第二永磁电机和用于负载的第三永磁电机；所述驱动系统包括连接在第一永磁电机上的第一驱动变频器、连接在第二永磁电机上的第二驱动变频器和连接在第三永磁电机上的第三驱动变频器；所述第一永磁电机和第二永磁电机采用速度模式，第三永磁电机采用转矩加载模式；所述上位机操作系统与驱动系统和数据采集装置通讯连接，用于读取各个驱动变频器的运行数据并进行处理反馈，通过电流参数判断电机功率平衡状态，当第三永磁电机电流不变时，判断第一永磁电机和第二永磁电机的电流大小，若第一永磁电机比第二永磁电机电流大，则通过上位机操作系统控制相对应的驱动变频器提高频率加快速度少出力，反之，则上位机操作系统控制相对应的驱动变频器降低频率降低速度多出力，根据电流差值的大小，决定频率增加或降低的大小；
所述第一永磁电机和第一驱动系统采用速度模式，所述第二永磁电机和第二驱动系统采用速度模式；所述第三永磁电机和第三驱动系统采用转矩加载模式，第三永磁电机为双出轴永磁电机，具备第一输出轴和第二输出轴，输出轴分别通过联轴器与第一永磁电机和第二永磁电机进行连接，所述第三驱动系统采用四象限变频器，工作时，第三永磁电机处于发电状态，第三驱动系统能够将所发出的电回馈到电网，第一永磁电机和第二永磁电机工作在电机状态。
2.根据权利要求1所述的一种永磁电机多驱功率平衡测试系统，其特征在于：所述数据采集装置为功率分析仪。
3.一种如权利要求2所述的永磁电机多驱功率平衡测试系统的测试方法，其步骤是：
S1，通过第一联轴器连接第一永磁电机与第三永磁电机的第一输出轴；
S2，通过第二联轴器连接第二永磁电机与第三永磁电机的第二输出轴；
S3，通过动力电缆连接第一驱动变频器和第一永磁电机，第一驱动变频器控制第一永磁电机采用速度模式，通过第一功率分析仪连接在动力电缆接线端，用于测量运行中的电压和电流，并计算出功率和功率因数；
S4，通过动力电缆连接第二驱动变频器和第二永磁电机，第二驱动变频器控制第二永磁电机采用速度模式，通过第二功率分析仪连接在动力电缆接线端，用于测量运行中的电压和电流，并计算出功率和功率因数；
S5，通过动力电缆将用于负载的第三永磁电机与用于加载的第三驱动变频器连接，第三驱动变频器控制第三永磁电机采用转矩加载模式，第三驱动变频器为电机提供电源，也能将第三永磁电机发出的电进行回馈；
S6，将各个驱动变频器和功率分析仪都通过通讯线连接到上位机操作系统，上位机操作系统通过485通讯或以太网通讯，读取各驱动变频器的运行数据，并进行数据的处理，通过电流参数判断电机功率平衡状态，当第三永磁电机电流不变时，判断第一永磁电机和第二永磁电机的电流大小，若第一永磁电机比第二永磁电机电流大，则通过上位机操作系统控制相对应的驱动变频器提高频率加快速度少出力，反之，则上位机操作系统控制相对应的驱动变频器降低频率已降低速度多出力，根据电流差值的大小，决定频率增加或降低的大小。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant |