[发明专利]一种动态加载电机控制系统及其应用方法

说明书

本发明公开了一种动态加载电机控制系统及其应用方法，动态加载电机控制系统包括控制指令产生单元、控制指令传输单元、控制指令执行单元以及控制对象加载电机，所述控制指令产生单元的输出端通过控制指令传输单元与控制指令执行单元的控制端相连，所述控制对象加载电机的供电端通过控制指令执行单元与电网相连，所述控制指令执行单元为变频器。应用方法包括产生特定及模拟风力机的实际负载动态加载。本发明实现简单、操作灵活、动态加载快、减少了测试设备，可实时在线调整加载信号，可模拟实现连续可变的特性负载加载，也能实现如正弦、锯齿、矩形的特定负载加载。

技术领域

本发明涉及驱动系统动态加载控制技术领域，特别涉及一种动态加载电机控制系统及其应用方法。

背景技术

航海、航空及航天技术领域的核心设备是驱动器及其驱动系统，随着国防事业的发展对这些领域驱动器和驱动系统的性能和控制精度都有了更高的要求。飞行器的舵机、船舶的螺旋桨驱动系统等的研发与测试，都需要大量且长时间的实验测试，而采用实际运行工况的实验将会存在安全不够、经济成本高以及技术限制等问题。所以能够模拟相关领域设备驱动系统实际负载力矩的加载实验平台，成为了相关领域的研究热点。

工业机器人、数控加工中心等自动化设备和研究实验中对驱动系统测试也要求匹配负载。但目前所采用的负载加载系统如电液装置加载、电磁加载等都还有一定的不足。如电液装置加载体积大、能耗高，电磁加载不能实现连续加载等。现有加载系统分两种，一种是系统的控制器采用如DSP、PLC等，系统复杂需要加入传感器如转矩传感器、转速传感器等，以及电压、电流等参数的测量设备。另一种采用上位机做控制器的加载系统，控制与显示都使用速度较慢modbus协议下发与上传数据，加载速度慢，无法满足要求加载过程实时快速的驱动系统的加载，也无法实时显示加载系统状态。此外，现有加载系统和负载模拟系统，加载侧或负载侧的能量一般采用电阻消耗，无法实现能源再利用，系统功能不够完善。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种动态加载电机控制系统及其应用方法，本发明能够实现驱动系统灵活可调的快速动态加载以及不同驱动系统负载特性的加载，实现简单、操作灵活、动态加载快、减少了测试设备，可实时在线调整加载信号，可实现加载电机额定范围内的任意值加载，可对驱动器负载特性模拟实现连续可变的特性负载加载，也能实现如正弦、锯齿、矩形的特定负载加载。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种动态加载电机控制系统，包括控制指令产生单元、控制指令传输单元、控制指令执行单元以及控制对象加载电机，所述控制指令产生单元的输出端通过控制指令传输单元与控制指令执行单元的控制端相连，所述控制对象加载电机的供电端通过控制指令执行单元与电网相连，所述控制指令执行单元为变频器。

优选地，所述控制指令执行单元与电网之间还连接有能量回馈单元，所述控制对象加载电机依次通过控制指令执行单元、能量回馈单元与电网相连。

本发明还提供一种前述动态加载电机控制系统的应用方法，包括通过控制指令产生单元实现正弦负载加载的步骤，详细步骤包括：通过控制指令产生单元设定第一频率f、上限值u、下限值d；根据第一频率f、上限值u、下限值d生成正弦负载加载指令并通过控制指令传输单元输出给控制指令执行单元，并通过所述控制指令执行单元生成正弦负载加载指令对应的电流并驱动控制对象加载电机为控制对象实现正弦负载加载。

优选地，所述根据第一频率f、上限值u、下限值d生成正弦负载加载指令的步骤包括：首先根据式(1)所示函数表达式计算第一振幅A以及第一偏距B，然后根据频率f、第一振幅A以及第一偏距B生成函数表达式如式(2)所示的正弦负载加载指令；

式(1)中，A表示第一振幅，B表示第一偏距，u为上限值，d为下限值；

X＝Asin(2πft)+B (2)