永磁发电机输出特性测试装置的制作方法

本实用新型涉及一种永磁发电机输出特性测试装置。

背景技术：

在永磁发电机的研制过程中，通过对永磁发电机输出特性的测试，可以反映出发电机多方面的特性，对其设计、制造的改进起到指导作用。目前永磁发电机的输出特性测试，一种是以人工为主，通常需要人为的模拟调节转速使永磁发电机发出电能，采用基于单片机处理器的测试系统对数据进行采集与记录。但这种测试系统的数据处理能力差，无法实时绘制永磁发电机的特性曲线，需要人为的对采集数据进行后处理与分析，因此人工干预影响较大，导致测试误差较大。

另一种则是将永磁发电机的输出特性测试置于实际运行环境中，但这种测试系统更容易受到自然条件的限制，因此测试周期较长，导致测试效率低。

技术实现要素：

本实用新型的目的是降低永磁发电机输出特性的测试误差，同时，提高测试效率。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是提供了一种永磁发电机输出特性测试装置，其特征在于，包括永磁发电机、变频器、控制器、泄荷器和上位机，控制器实时采集永磁发电机的转速、直流电压、直流电流，并依据实时采集的永磁发电机的转速、直流电压、直流电流与控制器内部预先设定的转速、直流电压、直流电流的比较结果控制泄荷器及变频器，上位机用于对采集到的永磁发电机输出数据进行自动处理和特性曲线绘制。

优选地，所述上位机与所述控制器之间通过USB转RS485进行通信及数据传输；所述控制器与所述变频器之间通过RS485进行通信及数据传输。

优选地，所述控制器包括转速测量模块、三相整流模块、数据采集模块、数据分析及控制模块，所述转速测量模块用于测量所述永磁发电机的转速，并传输给数据采集模块，所述三相整流模块用于将所述永磁发电机的三相输出转换为直流电流及直流电压，并传输给数据采集模块，数据采集模块将采集到的转速、直流电压、直流电流发送给数据分析及控制模块，由数据分析及控制模块控制所述泄荷器及所述变频器。

优选地，所述控制器还包括人机交互模块，人机交互模块分别与所述数据采集模块与所述数据分析及控制模块相连。

本实用新型提供的一种永磁发电机输出特性测试装置，既可以减少人工干预和自然条件对测试造成的影响，提高测试效率并且减小测试的误差，缩短测试周期，也可以实时监测被测永磁发电机的输出、自动处理测试数据并根据测试要求自动绘制出输出特性曲线，利于实时观察永磁发电机输出特性以便及时改进。

附图说明

图1为永磁发电机输出特性测试装置框图；

图2为永磁发电机输出特性测试原理框图；

图3为永磁发电机恒转速输出特性图；

图4为永磁发电机恒电压输出特性图。

具体实施方式

为使本实用新型更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

如图1所示，本实用新型提供的一种永磁发电机输出特性测试装置包括永磁发电机、变频器、控制器、泄荷器和上位机。永磁发电机的输入端与变频器的输出端相连。永磁发电机的输出端与控制器的输入端相连。变频器的输入端与控制器的输出端相连。控制器的输出端还分别与泄荷器和上位机相连。其中，上位机与控制器的连接通过USB转RS485进行通信及数据传输，变频器与控制器的连接通过RS485进行通信及数据传输。

如图2所示，控制器包括转速测量模块、三相整流模块、数据采集模块、人机交互模块和数据分析及控制模块。

永磁发电机的输出端分别与控制器的转速测量模块、三相整流模块相连。转速测量模块用于测量永磁发电机的实时转速，并将测量到的发电机转速n送入数据采集模块。三相整流模块用于将永磁发电机输出的交流电转换成直流电，并将该直流电信号送入数据采集模块。

数据采集模块用于实时采集永磁发电机的转速n、输出直流电压和输出直流电流，并将采集的这三个输出数据分别送入上位机、人机交互模块和数据分析及控制模块。

上位机用于对采集到的永磁发电机输出数据进行自动处理及特性曲线绘制。

人机交互模块用于界面显示当前永磁发电机的运行数据以及进行相关参数的设定，并且将设定的参数值送入数据分析模块。

数据分析及控制模块用于比较分析采集到的永磁发电机输出数据与人机交互模块设定的参数值，并根据分析结果分别输出控制信号给变频器和泄荷器。

变频器和泄荷器在分别接收到各自的控制信号后，将根据控制信号进行相应动作，变频器可输出频率给永磁发电机以驱动发电机运转发出电能，泄荷器可对永磁发电机的直流输出端加载进行泄荷。

如图3所示为永磁发电机恒转速输出特性曲线，即永磁发电机在不同转速下的输出功率与输出电压曲线，以图3所示为例，测试n1、n2、n3、n4一共四条不同转速下的输出曲线，其测试流程为：

1)首先通过控制器的人机交互模块设定“恒转速扫描模式”，之后设定起始转速n1、转速步长Δn和结束转速n4，其关系为n1+Δn＝n2，n2+Δn＝n3，n3+Δn＝n4，最后设定“自动扫描”；

2)设置好的参数进入数据分析模块，数据分析模块将输出“启动”控制信号给变频器，变频器输出频率由0逐渐增加以驱动永磁发电机运转；

3)控制器内的转速测量模块实时测量永磁发电机当前转速、三相整流模块将永磁发电机输出的交流电能转换成直流电能，数据采集模块将实时采集到的永磁发电机运行数据分别送入人机交互模块、上位机和数据分析模块；

4)人机交互模块可以显示当前永磁发电机的运行数据，上位机既可以显示当前永磁发电机的运行数据还可以实时绘制永磁发电机的特性曲线，数据分析模块则对采集到的数据进行比较分析，当采集到的实时永磁发电机转速n为n1时，控制器发出控制信号给泄荷器，泄荷器开始从0～100％进行加载，到100％完全加载后自动恢复为0加载，这一过程中控制器实时将采集数据发送给上位机，以便上位机实时处理数据，且变频器将根据控制信号自动调节其输出频率，以维持永磁发电机转速恒定为n1；

5)在转速n1扫描结束后，控制器发送控制信号给变频器，变频器自动增加输出频率，之后重复上述步骤3)、4)，完成转速n2的恒转速扫描；

6)在完成设定的结束转速n4的扫描之后，泄荷器恢复加载为0，即停止泄荷，变频器将自动由当前频率逐渐降为0，永磁发电机将慢慢停止运转，最终停止运转，通过上位机可以看到转速n1～n4的输出功率与输出电压曲线，如图3所示。

如图4所示为永磁发电机恒电压输出特性曲线，即永磁发电机在不同电压下的输出功率与转速曲线，以图4所示为例，测试V1、V2、V3、V4一共四条不同电压下的输出曲线，其测试流程为：

1)首先通过控制器的人机交互模块设定“恒电压扫描模式”，之后设定永磁发电机的最大转速nmax、起始电压V1、电压步长ΔV和结束电压V4，其关系为V1+ΔV＝V2，V2+ΔV＝V3，V3+ΔV＝V4，最后设定“自动扫描”；

2)设置好的参数进入数据分析模块，数据分析模块将输出控制信号给变频器，变频器开始从0增加频率输出给永磁发电机；

3)控制器内的转速测量模块实时测量永磁发电机当前转速、三相整流模块将永磁发电机输出的交流电能转换成直流电能，数据采集模块将实时采集到的永磁发电机运行数据分别送入人机交互模块、上位机和数据分析模块；

4)人机交互模块可以显示当前永磁发电机的运行数据，上位机既可以显示当前永磁发电机的运行数据还可以实时绘制永磁发电机的特性曲线，数据分析模块则对采集到的数据进行比较分析，当采集到的实时输出直流电压为V1时，变频器继续增加输出频率，控制器发出控制信号给泄荷器，泄荷器加载使得永磁发电机输出直流电压恒定为V1，这一过程中控制器实时将采集数据发送给上位机，以便上位机实时处理数据，当采集到的实时永磁发电机转速n≥n_max时，控制器发出控制信号使得变频器输出频率逐渐减小为0，泄荷器也由当前加载情况逐渐恢复成0加载；

5)在电压V1扫描结束后，变频器输出频率由0开始增加，重复上述步骤3)、4)，完成电压V2的恒电压扫描；

6)在完成设定的结束电压V4的扫描之后，泄荷器自动恢复加载为0，即停止泄荷，变频器将由当前频率逐渐降为0，永磁发电机将慢慢停止运转，最终停止运转，通过上位机可以看到电压V1～V4的输出功率与转速曲线，如图4所示。