隨著中國(guó)智能制造 2025 戰(zhàn)略的提出以及電機(jī)工業(yè)的迅速發(fā)展，行業(yè)內(nèi)對(duì)于交流伺服電機(jī)的性能指標(biāo)提出了更多以及更高的要求，在電機(jī)廠商層面，除了對(duì)電機(jī)的磁路仿真設(shè)計(jì)、工藝路線進(jìn)行研究以外，往往缺失的是對(duì)新產(chǎn)品樣機(jī)大批量的關(guān)鍵性能與理論仿真的驗(yàn)證 ; 在配套主機(jī)廠層面，隨著電機(jī)選型品種繁多、應(yīng)用層面廣、性能參數(shù)多、知識(shí)層面寬泛，且對(duì)應(yīng)不同應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)性能的偏重點(diǎn)也不同，這些問題都對(duì)電機(jī)性能測(cè)試技術(shù)有了更高的要求。對(duì)此，需要形成全面的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和準(zhǔn)確的測(cè)試手段，因而，開發(fā)一套交流伺服電機(jī)性能測(cè)試平臺(tái)顯得尤為重要。
一、測(cè)試平臺(tái)總體架構(gòu)
基于高精度高響應(yīng)自主研發(fā)高響應(yīng)高精度伺服電機(jī)作為負(fù)載，采用高性能自主驅(qū)動(dòng)控制單元的轉(zhuǎn)矩、速度閉環(huán)控制策略，以及成熟穩(wěn)定的電網(wǎng)回饋方案，既能實(shí)現(xiàn)零轉(zhuǎn)速下的持續(xù)扭矩輸出，又在節(jié)能環(huán)保方面獨(dú)樹一幟。具有其它測(cè)功機(jī)無(wú)法比擬的轉(zhuǎn)矩動(dòng)態(tài)響應(yīng)以及優(yōu)異的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速控制特性，提升了電機(jī)性能測(cè)試的高效節(jié)能及高可靠性。采用浮動(dòng)式轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器，大幅增大轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩采樣準(zhǔn)確性。該測(cè)試平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)靜態(tài)測(cè)功機(jī)無(wú)法進(jìn)行的測(cè)控方案，如能量回饋、瞬態(tài)加載、反向拖動(dòng)、轉(zhuǎn)速控制等。測(cè)試臺(tái)結(jié)構(gòu)采用水平、垂直防震一體式臺(tái)架，被測(cè)電機(jī) L 型板與測(cè)試臺(tái)面采用導(dǎo)軌安裝及導(dǎo)軌定位技術(shù)，保障了被測(cè)電機(jī)與傳感器間的同軸度。測(cè)試系統(tǒng)由上位機(jī)軟件給驅(qū)動(dòng)單元發(fā)出轉(zhuǎn)矩指令或速度指令空載負(fù)載電機(jī)加載，并由高精度傳感器上傳實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速信號(hào)、功率分析儀檢實(shí)時(shí)輸入輸出電流、電壓、功率、效率并通過PCI 數(shù)據(jù)采集卡上傳至控制軟件，軟件通過負(fù)載電機(jī)編碼器及采集卡數(shù)據(jù)信息進(jìn)行閉環(huán)控制，并由控制軟件繪制所需實(shí)驗(yàn)曲線，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處負(fù)載電機(jī)通過回饋模塊實(shí)現(xiàn)能源高品質(zhì)回收再利用。
三、硬件設(shè)計(jì)
1.負(fù)載電機(jī)選擇額定功率為18.5Kw、額定轉(zhuǎn)速1500rpm，最高轉(zhuǎn)速 10000rpm，額定電流為43A的異步電機(jī) 。
2.選擇高精度200Nm數(shù)字轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器，轉(zhuǎn)速精度 ±0.5，轉(zhuǎn)矩精度 ±0.1，作為測(cè)量與控制系統(tǒng)的首要環(huán)節(jié)，傳感器必須具有快速、準(zhǔn)確、可靠的性能。
3.聯(lián)軸器選用高精度彈性聯(lián)軸器，保障同軸度穩(wěn)定性的同時(shí)，也能保障扭矩轉(zhuǎn)速的準(zhǔn)確傳遞。
4. 能量回饋單元選用大容量能量回饋單元，全自動(dòng)負(fù)載系統(tǒng)選用自主研發(fā)驅(qū)動(dòng)單元實(shí)現(xiàn)高精度、高響應(yīng)的扭矩及轉(zhuǎn)速輸出。5. PID執(zhí)行單元選用自主研發(fā)PLC控制系統(tǒng)，提供更穩(wěn)定快速的執(zhí)行各種測(cè)試條件。6. 采用軍工級(jí)（6 通道）高精度多功能電力分析儀來進(jìn)行電氣參數(shù)測(cè)試，可同時(shí)測(cè)試驅(qū)動(dòng)器前端和后端，保障實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
測(cè)試平臺(tái)的軟件開發(fā)與功能設(shè)計(jì)是十分重要的工作。根據(jù)測(cè)試需求，系統(tǒng)上位機(jī)控制軟件系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)下列功能 :
1.數(shù)據(jù)采集 : 能與下位機(jī)系統(tǒng)建立通訊，實(shí)現(xiàn)扭矩、轉(zhuǎn)速、功率、電流等數(shù)據(jù)互傳。2.命令發(fā)送 : 能將各種測(cè)試命令下發(fā)至下位機(jī)，實(shí)現(xiàn)與負(fù)載系統(tǒng)、PID 控制系統(tǒng)、功率分析儀主動(dòng)控制權(quán)。3. 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)繪制 : 將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并繪制出曲線。4. 參數(shù)設(shè)置 : 對(duì)負(fù)載控制系統(tǒng)剛性進(jìn)行 PID調(diào)節(jié)。5. 狀態(tài)顯示:顯示當(dāng)前測(cè)試扭矩、功率、轉(zhuǎn)速、電流、電機(jī)實(shí)時(shí)溫度等。6. 測(cè)試項(xiàng)目 : 能夠?yàn)闇y(cè)試者提供多種不同的測(cè)試項(xiàng)目及自動(dòng)測(cè)試方案。
