[实用新型]一种变频电机试验用动态负载装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种变频电机的负载模拟装置，模拟不同转矩类型的负载，属于电机测试系统领域。 

背景技术

由于变频电机的动态运行一般是带负载状态，因此变频电机的动态性能试验，不仅要试验变频电机的空载动态性能，更重要的是测试变频电机的负载动态性能，负载类型众多，因此必须对在试验时模拟负载，才能真正测试出变频电机在真实负载下的动态性能。 

常见的负载类型有4种：恒功率、恒转矩、平方转矩和线性负载，实际应用中，传送带、搅拌机、提升机等属于恒转矩负载；机床主轴、轧机、卷绕机等属于恒功率负载；风机、水泵等属于平方转矩负载；拉丝机，纺织机等属于线性负载。 

不同应用场合中，负载转矩与转速之间的关系式为T_L＝K×n^m，其中，T_L为负载转矩；K为负载系数；n为负载转速。四种类型负载的转矩一转速曲线如图1所示，在图1中，曲线A为恒功率负载，此时，m＝-1，在调速范围内，功率恒定，负载转矩与转速成反比关系；曲线B为恒转矩负载，此时，m＝0，在调速范围内，负载转矩保持转矩恒定；曲线C为线性负载，此时，m＝1，在调速范围内，负载转矩随转速的增加而线性增加；曲线D为平方转矩负载，此时，m＝2，在调速范围内，负载转矩与转速成平方递增关系。 

现有的变频电机负载试验系统如图2所示，其只能设定单一的转矩类型来进行变频电机的负载性能测试。为了满足不同场合的变频电机动态性能试验要求，电机试验系统必须测试电机在不同负载下的动态性能测试，因而如何模拟不同转矩类型动态运行时的负载成为测试系统必须解决的问题。 

发明内容

本实用新型的一个目的是提供一种用于变频电机的负载动态性能测试的负载设备，在保证其试验能力的前提下，能够模拟不同转矩类型的负载，提高系统性能。 

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是提供了一种变频电机试验用动态负载装置，其特征在于，包括作为陪试电机的异步电机，异步电机与被试电机同轴连接，转速传感器连接在异步电机与被试电机共同的轴上，转速传感器连接控制器，控制器控制变频器，变频器根据转速大小和负载特点，计算该转速下应提供的负载转矩大小，通过DSP实时计算电压和频率，并实时控制异步电机的电压和频率值。 

本实用新型能够模拟不同的负载类型，使变频电机在试验时可按照用途，加载不同类型的负载进行动态性能试验，比如加速性能试验、减速性能试验、启动性能试验等，保证变频电机的动态性能测试完全在实际负载情况下进行。 

附图说明

图1为四种类型负载的转矩一转速曲线； 

图2为现有的变频电机负载试验系统示意图； 

图3为采用本实用新型提供的变频电机试验用动态负载装置的变频电机负载试验系统示意图； 

图4为本实用新型的负载特性测试流程图； 

图5为变频运行时异步电机的转矩-转速特性曲线； 

图6为异步电机负载调节曲线。 

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3所示，本实用新型提供的一种变频电机试验用动态负载装置采用基于陪试电机的转矩控制方法，根据不同类型负载的数学模型，相应地调节陪试电机的电压和频率，达到模拟不同负载的目的，其具体包括： 

异步电机，在本实施例中采用异步电机，与被试电机同轴连接，采用电压／频率控制模式，用于模拟不同负载类型的转矩特性； 

转速传感器，连接在异步电机及被试电机的轴上，用于获取异步电机及被试电机的转速； 

控制器，在本实施例中采用异步电机调速专用32位控制芯片DSP，运算速度快，实时操作强。根据从转速传感器获得的转速信息根据当前的负载类型所对应的转矩-转速关系得到使得异步电机输出与该转速相对应的转矩所需要的电压 和频率，控制变频器向异步电机输出该电压和频率。 

本实用新型还提供了一种采用上述的变频电机试验用动态负载装置的负载模拟方法，其步骤为： 

第一步、控制器通过转速传感器获取异步电机的转速n，通过公式T_L＝K×n^m计算得到所需模拟的负载转矩T_L，其中，K为负载系数，当所需模拟的负载为恒功率负载时，m＝-1，当所需模拟的负载为恒转矩负载时，m＝0，当所需模拟的负载为平方转矩负载时，m＝1，当所需模拟的负载为线性负载时，m＝2：