一种应用于智慧园区的电机智能测试系统及测试方法与流程

本发明涉及电力电子与电力传动，尤其涉及一种应用于智慧园区的电机智能测试系统及测试方法。

背景技术：

1、近二十年来，随着我国工业的高速发展，冶金、能源、化工、制造业、交通等行业对交流电机的需求量日益增加，因此对其提出了越来越高的性能和质量指标。对交流电机及其电气传动控制系统的相关性能(包括转速、转矩、功率、效率等指标)进行测试，寻求相应的测试系统来完成其机械及电气性能的测试具有十分重要的意义，因此开发一种采用先进的工业控制技术以及信息技术的电机自动测试系统势在必行。

2、目前，国内外一些单位研制的电机自动化测试系统通常由两大部分组成：数据采集与控制部分、人机界面部分。系统结构复杂，并且价格昂贵，数据通讯、处理可靠性和可扩展性不高。被试电机(交流电动机)普遍采用的负载类型有两种：直流发电机一电阻组，磁粉制动器。此种类型将造成能量的浪费、设计不合理。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种应用于智慧园区的电机智能测试系统及测试方法，能够有效节约能量。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

3、本发明提供一种应用于智慧园区的电机智能测试系统，该系统包括：

4、相互连轴的交流电机和直流电机；

5、交流电机控制系统，包括：功率电路、控制电路、检测电路和驱动电路，其中：功率电路包括通过开关选取其中之一的非可控整流电路和可控整流电路，交流电源通过功率电路与交流电机的逆变器连接，检测电路检测交流电机的电流、电压和转速并传递给控制电路，控制电路发送控制指令通过驱动电路控制逆变器从而驱动交流电机，可控整流电路由控制电路控制；

6、直流电机控制系统，包括：直流调速器及其外围控制电路，并采用逻辑无环流可逆直流调速系统；

7、上位机系统，用于实现电机智能测试系统的过程控制和数据管理与显示；

8、通讯系统，用于上位机系统分别与交流电机控制系统中的控制电路和直流电机控制系统中的直流调速器之间的通讯。

9、进一步地，本发明的所述功率电路包括相互连接的熔断式刀开关dz1、直流接触器km1、三相进线电抗器、三相不可控整流电路，直流接触器km1、三相进线电抗器、三相不可控整流电路上并联有相互连接的熔断式刀开关dz2、三相可控整流电路、直流接触器km2；其中：

10、当熔断式刀开关dz1、熔断式刀开关dz2和直流接触器km2开通，直流接触器km1断开，此时三相可控整流电路投入工作；当交流电机作为原动机拖动直流电机，交流电机运行于一、三象限；当直流电机拖动交流电机，交流电机作为直流电机负载，交流电机的电能通过三相可控整流电路实现能量回馈电网。

11、进一步地，本发明的所述直流电机控制系统一方面能用于模拟交流电机负载，在测试中可实现能量回馈电网，另一方面能控制直流电机作为原动机带动交流电机运转；直流调速器采用可逆的逻辑无环流的直流调速系统，直流电机在做交流电机负载时，通过改变直流调速器的双闭环控制为转矩单闭环方式控制；当交流电机拖动直流电机时，直流电机给交流电机加减载，此时直流电机处于发电状态，能量通过直流调速器回馈到电网。

12、进一步地，本发明的所述上位机系统包括计算机和plc，其中plc用于执行计算机的命令，完成数据的上传和下载。

13、进一步地，本发明的所述通讯系统采用profibus总线协议转串口通讯协议及dsp的串口通信模块；计算机和plc均连接在profibus总线上。

14、进一步地，本发明的所述直流调速器连接在profibus总线上，上位机能与直流调速器直接通过profibus总线实现通讯，操作者能从上位机直接监控并修改直流调速器运行参数从而改变交流机的模拟负载参数。

15、进一步地，本发明的所述直流调速器采用可逆的逻辑无环流的直流调速系统，可实现电机的四象限运行；无环流控制逻辑与电流调节回路共同完成转矩改变符号时的逻辑控制；正组桥工作时与反组桥工作时电枢电流的方向不同，通过正反组桥的切换改变直流电机转矩方向；

16、所述直流电机为晶闸管电机，当一组晶闸管工作时另一组触发脉冲被封锁处于阻断状态，消除在正组桥和反组桥之间的环流，使得系统无故障运行；直流调速器还加有电机参数优化、转矩限幅的附加功能，实现直流电机转速、转矩双闭环控制和转矩单闭环的稳定控制。

17、进一步地，本发明的所述交流电机与所述直流电机连轴后，直流电动机在转速、转矩双闭环控制下运行时，控制直流电机拖动交流电机运行，交流电机作为发电机，电能通过可控整流电路回馈到电网。

18、本发明提供一种应用于智慧园区的电机智能测试方法，该方法包括：

19、直流电机作为交流电机负载时，直流调速器采用转矩单闭环方式控制，交流电机拖动直流电机，直流电机给交流电机加减载，此时直流电机处于发电状态，电能通过直流调速器回馈到电网；

20、直流电机作为原动机拖动交流电机运行时，直流电机在转速、转矩双闭环控制下运行，实现交流电机的四象限运行，此时交流电机处于发电状态，电能通过可控整流电路回馈到电网；

21、操作人员通过上位机监控并修改直流电机和/或交流电机的运行参数，从而改变直流电机和/或交流电机的运行状态。

22、进一步地，本发明的该方法包括以下步骤：

23、步骤1、在上位机操作系统中，打开交流电机及其控制器参数设置界面，设置相关参数；

24、步骤2、打开负载实验操作界面，设置交流机转速；

25、步骤3、确定转动正方向；设在交流电机侧顺时针转动为正方向，而另一方向则应该为直流电机所加转矩方向；先令交流电机转动，如果其逆时针转动，则停机并在上位机修改其转动方向；如果其顺时针转动则停机即可；

26、步骤4、在上位机操作界面设定直流机控制方式为转矩单闭环，并设定直流机的转矩；令直流机转动，如果其顺时针转动则停机，修改设定转矩的方向；如果其逆时针转动则停机即可；

27、步骤5、给直流调速器通电；首先在直流负载柜按下接触器按钮，再按下合分闸按钮，然后按下激活按钮，最后按下直流电机速度清零按钮；

28、步骤6、给交流电机控制器通电，并令交流电机顺时针转动；

29、步骤7、待交流电机启动后，给其加载即按下直流电机运行按钮，令交流电机运行；

30、步骤8、在负载实验操作界面中，按下查看电机电流、电压曲线按钮观看交流电机定子实际电压、电流变化曲线；按下查看电机转速曲线观看交流电机实际转速变化曲线；

31、步骤9、在负载实验操作界面中，改变交流电机的转速再观察交流电机定子实际电压、电流变化曲线；

32、步骤10、在负载实验操作界面中，改变直流电机的转矩即改变交流电机负载，再观察交流电机定子实际电压、电流变化曲线；

33、步骤11、停机；先在负载操作界面令直流电机停止运行，然后再通过交流电机控制器，令交流电机停止运行；在交流电机控制子系统中设有急停按钮，如果出现紧急故障，立即按下此按钮令交流电机停机；同样，在直流负载柜上也有急停按钮如出现紧急故障，立即按下此按钮令直流机停机。

34、本发明产生的有益效果是：本发明的应用于智慧园区的电机智能测试系统及测试方法，将交流电动机和直流电动机连轴，用直流电动机模拟交流机的负载，通过修改直流调速器的运行参数就能达到改变交流电机负载的效果，也可利用直流电动机作为原动机带动交流电机运转，实现交流电机的四象限运行；当交流电机作为原动机拖动直流电机，交流电机运行于一、三象限。当直流电机拖动交流电机，交流电机作为直流电机负载，交流电机的电能可通过可控整流电路实现能量回馈电网，节约了能量；当交流电机拖动直流电机时，直流电机给交流电机加减载，此时直流电机处于发电状态，能量通过直流调速器回馈到电网，节约了能量。