CN209148845U - 一种基于力控的电机驱动控制系统能效检测试验台架 - Google Patents

Abstract

一种基于力控的电机驱动控制系统能效检测试验台架。本产品其组成包括:负载电机、被测电机，所述的负载电机连接所述的被测电机，所述的负载电机与所述的被测电机均连接数据采集模块，所述的数据采集模块连接上位机，所述的上位机连接电机控制器，所述的被测电机连接转矩转速传感器，所述的转矩转速传感器连接所述的负载电机，所述的负载电机与所述的被测电机均固定在试验台架上，所述的试验台架连接控制柜，所述的控制柜内装有所述的电机控制器，所述的电机控制器连接电源模块，所述的电源模块连接变压器，所述的电机控制器连接所述的负载电机和所述的被测电机。本实用新型用于电机驱动控制系统能效检测。

Description

一种基于力控的电机驱动控制系统能效检测试验台架

技术领域：

本实用新型涉及一种基于力控的电机驱动控制系统能效检测试验台架。

背景技术：

在全社会电能消耗中，有 70%左右耗费在工业领域，电动机作为各种设备的动力被广泛的应用于生活生产的各个方面，工业电机的耗电量又占据整个工业领域用电的70%。电动机的能效水平直接关系到国家的节能降耗、环境保护等政策的贯彻落实，国家标准 GB25958-2010《小功率电动机能效限定值及能效等级》的实施提出了当前的量化指标，并将进一步提高对电动机能效等级的要求这有力地推动着电动机产业能效提升的进程，因此探索高效、精确、可行的电动机能效测试方法具有显著的实际应用意义。

力控软件以计算机为基本工具，为实施数据采集、过程监控、生产控制提供了基础平台，可以和检测、控制部件构成任意复杂的应用系统。在节能、提高计量精度、改善产品质量、完成部门间精确传递生产信息等方面发挥核心作用。

目前国内所提出的各种检测方法或多或少的涉及到了基于虚拟技术的试验台架数据采集系统，但是都针对单一的元件进行的数据采集系统，有各自的适应场合和自身的局限性，随着计算机技术、自动化技术和测量技术的发展所产生的虚拟仪器技术，以其强大的功能、人性化的界面、软件的灵活性等优点被应用到设备的检测中。

发明内容：

本实用新型的目的是提供一种分析电机工作状态测试电机能效的一种基于力控的电机驱动控制系统能效检测试验台架。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种基于力控的电机驱动控制系统能效检测试验台架，其组成包括: 负载电机、被测电机，所述的负载电机连接所述的被测电机，所述的负载电机与所述的被测电机均连接数据采集模块，所述的数据采集模块连接上位机，所述的上位机连接电机控制器，所述的被测电机连接转矩转速传感器，所述的转矩转速传感器连接所述的负载电机，所述的负载电机与所述的被测电机均固定在试验台架上，所述的试验台架连接控制柜，所述的控制柜内装有所述的电机控制器，所述的电机控制器连接电源模块，所述的电源模块连接变压器，所述的电机控制器连接所述的负载电机和所述的被测电机。

所述的一种基于力控的电机驱动控制系统能效检测试验台架，所述的数据采集模块装在数据采集系统内，所述的数据采集系统包括一个三相电功率传感器、一个转矩传感器、信号调理模块以及有ForceControl平台的计算机。

所述的一种基于力控的电机驱动控制系统能效检测试验台架，所述的控制柜具有显示器、机箱、鼠标键盘、操作面板。

所述的一种基于力控的电机驱动控制系统能效检测试验台架，所述的三相电功率传感器和所述的转矩传感器安装在所述的变压器的副边，通过 RS485接口将测量的数据传输至计算机，所述的转矩传感器与所述的被测电机和所述的负载电机同轴相连，转矩信息通过的模拟量形式输出，模拟量输出进入所述的数据采集模块。

有益效果：

1.本实用新型能够实现对被测电机运行参数的检测采集，通过ForceControl设计的人机交互界面展示给用户，以图形界面的形式对电机监控，对电机控制器输入端的直流母线电压、电流和三相交流电压、电流以及电机转速、转矩的数据进行采集、分析、显示和存储，具有数据可靠，性能优越，界面直观的特点。

本实用新型通过ForceControl能够实现对台架运行数据的采集、分析、显示和存储，能够实现以图像波形的形式直观的显示电机的运行状态，还能够实现数据查询和波形回调，对图像波形能够进行截图记录，能够导出并打印运行情况报表，以便进行进一步的分析。

本实用新型能够通过ForceControl的参数设置单元对电机的运行进行实时控制调整，能够调节负载电机的转矩输出以及被测电机的转速，直观方便，相比于传统方式极大的提高了试验的操作的便利性与灵活性。

本实用新型提供了试验信息记录与电机铭牌记录的功能，能够记录实验操作人员及试验日期等相关信息以及被测电机的种类及额定参数，这些信息将保存到数据库随报表一起输出。

附图说明：

附图1是本产品的电气连接图。

附图2是本产品负载电机、被测电机的控制图。

附图3是本产品的立体结构图。

附图 4是本产品上位机主界面显示图。

附图 5 是本产品参数设置显示图。

附图 6是本产品曲线及报表显示图

具体实施方式：

下面将结合本实用新型的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1：

一种基于力控的电机驱动控制系统能效检测试验台架，其组成包括: 负载电机、被测电机，所述的负载电机连接所述的被测电机，所述的负载电机与所述的被测电机均连接数据采集模块，所述的数据采集模块连接上位机，所述的上位机连接电机控制器，所述的被测电机连接转矩转速传感器，所述的转矩转速传感器连接所述的负载电机，所述的负载电机与所述的被测电机均固定在试验台架上，所述的试验台架连接控制柜，所述的控制柜内装有所述的电机控制器，所述的电机控制器连接电源模块，所述的电源模块连接变压器，所述的电机控制器连接所述的负载电机和所述的被测电机。

所述的数据采集模块装在数据采集系统内，所述的数据采集系统包括一个三相电功率传感器、一个转矩传感器、信号调理模块以及有ForceControl平台的计算机。

所述的控制柜具有显示器、机箱、鼠标键盘、操作面板。

所述的三相电功率传感器和所述的转矩传感器安装在所述的变压器的副边，通过RS485接口将测量的数据传输至计算机，所述的转矩传感器与所述的被测电机和所述的负载电机同轴相连，转矩信息通过的模拟量形式输出，模拟量输出进入所述的数据采集模块。

实施例2：

实施例1所述的一种基于力控的电机驱动控制系统能效检测试验台架，包括变压器、功率传感器、转矩转速传感器、负载电机、被测电机、电机控制器、数据集模块以及电源模块；其中变压器将三相 380V电源变为三相 220V为被测电机控制器供电，负载电机控制器直接由外部 380V电源供电；负载电机通过转矩传感器与被测电机相连，三者同轴；负载电机工作于电流闭环方式，输出的转矩为被测电机提供可控的负载；被测电机工作于转速闭环方式，系统可根据不同的要求，通过上位机控制调节转矩与转速的大小；数据采集模块由数据采集卡与传感器组成，其中转矩传感器将电机的转矩信息以模拟量的形式输出，模拟信号通过数据采集卡变为数字信号后传送至上位机；功率传感器安装在变压器副边，具有测量电压、电流、有功功率、无功功率及功率因数的功能，功率传感器将测量所得的结果通过RS485接口传送至上位机，从而实现了对被测电机用电能使用情况的采集与测量。负载电机控制器具有通讯功能，能将负载电机的运行情况实时反馈至上位机，同时也可以接收上位机的指令并按照收到的指令改变转矩；负载电机控制器接收来自上位机的速度指令，数据采集卡将上位机发出的数字信号转化为模拟信号提供给负载电机。所述的上位机为具有 ForceControl 平台的计算机，具有 IO 通讯、实时数据库、实时\历史曲线、数据报表、历史追忆和人机交互界面VIEW 等组件。

实施例3：

实施例1所述的一种基于力控的电机驱动控制系统能效检测试验台架，三相 380V电源通过变压器变为三相 220V为被测电机供电，负载电机直接通过三相 380V供电。数据采集系统包括一个三相电功率传感器、一个转矩传感器、信号调理模块、数据采集模块以及有ForceControl（力控）平台的计算机，所述的三相电功率传感器具有采集电压、电流、有功功率、无功功率及功率因数的功能，传感器安装在变压器的副边，通过 RS485接口将测量的数据传输至计算机，通讯协议为ModbusRTU；所述的负载电机工作在电流闭环方式，为被测电机转矩负载。所述的被测电机工作为速度闭环方式；所述的转矩传感器与被测电机负载电机同轴相连，转矩信息通过的模拟量形式输出，模拟量输出进入数据采集卡；数据采集卡和电机控制器与上位机相连，上位机实现测试系统的实时监测与控制，并能显示记录相关数据；所述的电源模块由若干直流电源组成，为系统中各个传感器等直流设备供电。

所述的负载电机与被测电机为永磁同步电机，分别拥有相应的电机控制器；其中负载电机的电机控制器具有通讯功能与上位机相连接。

本系统是基于ForeControl平台开发，利用传感器、数据采集卡等开发了一个具有操作方便、可靠性高、界面友好等特点的电机能效测试系统。上位机对测量的数据进行实时采集处理和分析、实时显示、存储回放，能够将数据以图形曲线的方式直观显示，并能以报表的形式将数据导出，进行进一步的处理和分析。

上位机通过串行通讯接收来自数据采集卡的数据，通过控制采集卡的模拟量输出来控制被测电机的转速。同时上位机通过以太网物理连线与负载电机通讯，为电机加载负载。

实施例4：

上述实施例所述的一种基于力控的电机驱动控制系统能效检测试验台架，试验台架主要包括三部分：负载电机，转矩传感器，被测电机；被测电机为测试对象，负载电机为被测电机提供负载；转矩传感器负责测量电机转矩；转矩转信息为-5—+5V 模拟信号，信号进入数据采集卡以串行通讯的方式发送至上位机，在上微机中进行换算显示，能够实时地直观的测量电机的转矩。

实施例5：

上述实施例所述的一种基于力控的电机驱动控制系统能效检测试验台架，三相功率传感器安装在变压器副边，测量被测电机的电能使用情况，测得的电压、电流、有功功率、功率因数等数据通过RS485 接口传送至上位机，上位机对数据进行处理后显示在界面上，并能绘制相应的曲线。

实施例6：

上述实施例所述的一种基于力控的电机驱动控制系统能效检测试验台架，负载电机控制器与上位机直接通讯，采集卡将被测电机速度指令转换成 0-10V的模拟信号，被测电机控制器接收模拟信号。试验时在ForceControl的人机交互界面上的参数设置单元可以对被测电机与负载电机进行实时控制，改变负载电机输出转矩的大小及被测电机转速的快慢，从而测量不同运转情况下电机的能效。

平台开发的上位机可以将电机的转速、转矩、功率及效率数据转换成曲线波形，历史曲线供实验人员回放电机运行的历史参数，可以进行平移缩放及查询某段时间内的运行参数的操作，实时曲线能够实时显示上述参数。历史数据被保存到数据库中并可以以报表的形式输出。上位机还具有故障报警功能，当系统出现异常，会提示操作人员相应的故障或异常的名称及原因。

实施例7：

上述实施例所述的一种基于力控的电机驱动控制系统能效检测试验台架，用户通过 ForceControl 的试验记录单元方便地记录试验人员、试验日期、电机的类型及额定参数等试验信息。这些信息会保存在导出的报表中，并能随报表直接打印出来。

Claims (4)

1.一种基于力控的电机驱动控制系统能效检测试验台架，其组成包括: 负载电机、被测电机，其特征是: 所述的负载电机连接所述的被测电机，所述的负载电机与所述的被测电机均连接数据采集模块，所述的数据采集模块连接上位机，所述的上位机连接电机控制器，所述的被测电机连接转矩转速传感器，所述的转矩转速传感器连接所述的负载电机，所述的负载电机与所述的被测电机均固定在试验台架上，所述的试验台架连接控制柜，所述的控制柜内装有所述的电机控制器，所述的电机控制器连接电源模块，所述的电源模块连接变压器，所述的电机控制器连接所述的负载电机和所述的被测电机。

2.根据权利要求1所述的一种基于力控的电机驱动控制系统能效检测试验台架，其特征是: 所述的数据采集模块装在数据采集系统内，所述的数据采集系统包括一个三相电功率传感器、一个转矩传感器、信号调理模块以及有ForceControl平台的计算机。

3.根据权利要求1所述的一种基于力控的电机驱动控制系统能效检测试验台架，其特征是: 所述的控制柜具有显示器、机箱、鼠标键盘、操作面板。

4.根据权利要求2所述的一种基于力控的电机驱动控制系统能效检测试验台架，其特征是: 所述的三相电功率传感器和所述的转矩传感器安装在所述的变压器的副边，通过RS485接口将测量的数据传输至计算机，所述的转矩传感器与所述的被测电机和所述的负载电机同轴相连，转矩信息通过的模拟量形式输出，模拟量输出进入所述的数据采集模块。