一种电动负载模拟系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种电动负载模拟系统，由上位计算机、嵌入式工控机、负载模拟系统、被测驱动电机系统和系统供电电源组成，负载模拟系统包括负载电机、负载电机驱动电路、负载侧电压电流传感器、负载电机测速编码器、扭矩传感器；被测驱动电机系统包括被测电机、被测电机驱动电路、被测电机侧电压电流传感器、被测电机侧测速编码器；控制负载模拟电机输出精确的力矩实现力矩动态实时跟踪，实现负载模拟及驱动控制系统测试功能。动控制系统测试功能。动控制系统测试功能。

【技术实现步骤摘要】
一种电动负载模拟系统


[0001]本技术涉及电机负载模拟
，尤其涉及一种电动负载模拟系统。

技术介绍

[0002]被动式力矩伺服系统的一个典型应用就是“负载模拟器”，采用负载模拟技术取代复杂的、高成本甚至是不可复现的负荷及其环境，可以为研究对象提供与真实负荷相同或相近的负荷（如负载转矩）。
[0003]电动机驱动系统是新能源汽车、高铁电力牵引机车、舰船推进和工业机器人等重要的动力系统，在电机驱动系统研发过程中采用负载模拟技术具有比数学仿真和物理实验更大的优势，能够大幅提高产品质量，可以避免全实物实验存在的研制成本高、风险大、周期长等问题，综合性的动态负载模拟系统对新能源汽车、高铁电力牵引机车、舰船推进和工业机器人等电机驱动控制系统的研发、分析、和性能测试具有重要意义。
[0004]在这些设备的负载电机驱动电路和被测电机驱动电路研制过程中，对电机驱动控制系统动态性能以及抗扰性能的现场测试往往非常困难，因此需要采用能够对实际情况进行模拟的实验设备，也就是建立相应的动力驱动系统的动态负载模拟系统，模拟实际工作条件下所受到的负载作用，对电机驱动系统的工作性能进行验证，从而为后续研发提供试验依据并降低研发风险；此外，负载模拟系统也是电机生产领域考核电机性能的必要设备。
[0005]现有技术中的负载模拟系统主要有磁粉制动器构成的机械负载模拟系统和电力测功机构成的负载模拟系统，这两类负载模拟系统均存在以下缺陷：首先，功能单一，其次，动态响应性能差，另外，电力测功机负载模拟系统由于不能够实现对测功机实施精确启停控制还存在反向拖动被测电机情况。

技术实现思路

[0006]本技术的目的旨在至少解决上述的技术缺陷，提供了一种多功能通用型电动负载模拟系统，实现负载模拟及被测电机驱动控制系统测试功能，另外，该控制分析软件开放能二次开发，使用者针对其它领用领域（比如航空航天舵机研发测试）编写相应的软件模块并添加到控制分析软件中，拓展应用领域范围。
[0007]为达到上述目的，本技术的提出一种电动负载模拟系统，包括负载模拟测试平台，负载模拟测试平台由上位计算机、嵌入式工控机、负载模拟系统、被测驱动电机系统和系统供电电源组成，所述上位计算机与嵌入式工控机互相串联连接；
[0008]其中所述负载模拟系统包括负载电机、负载电机驱动电路、负载侧电压电流传感器、负载电机测速编码器、扭矩传感器,所述嵌入式工控机与负载电机驱动电路相连接，负载电机驱动电路处理由嵌入式工控机输出的用于控制电机运作的控制量，负载电机驱动电路与负载电机通过负载侧电压电流传感器连接，负载侧电压电流传感器用于采集电压和电流反馈于嵌入式工控机，所述负载电机与负载电机测速编码器相连接，所述负载电机与扭矩传感器相连，扭矩传感器用于采集扭矩大小至嵌入式工控机；
[0009]所述被测驱动电机系统包括被测驱动电机、被测电机驱动电路、被测电机侧电压电流传感器、被测电机侧测速编码器；所述被测电机驱动电路与嵌入式工控机相连接，所述被测电机驱动电路用于处理由嵌入式工控机输出的控制量，所述被测电机驱动电路通过被测电机侧电压电流传感器与被测驱动电机连接，所述被测驱动电机与被测电机侧测速编码器相连接，被测电机侧测速编码器将电机采集的角速度值传输至嵌入式工控机，所述被测驱动电机与扭矩传感器相连；
[0010]所述嵌入式工控机内包括负载电机控制卡、被测电机控制卡、数据采集卡，所述嵌入式工控机与负载模拟系统、被测驱动电机系统相连接；
[0011]所述系统供电电源由二极管整流AC/DC变换电路和超级电容组成，用于负载电机驱动电路和被测电机驱动电路提供直流电和驱动负载电机和被测电机工作，负载电机工作在发电状态时反馈电能到直流母线，由超级电容吸收反馈电能确保直流母线电压恒定。
[0012]优选地，负载模拟系统是一种硬件在回路仿真设备，系由软件虚拟和实物共同构成，在仿真实验回路系统中接入部分实物实时仿真；具体还包括软件虚拟测试系统，所述上位计算机与嵌入式工控机通过以太网连接通信，控制分析软件和Matlab/Simulink运行于上位计算机，嵌入式工控机用于运行VxWorks操作系统及实时仿真运行环境负责管理调度负载电机控制程序、被测电机控制程序和数据采集程序。
[0013]优选地，负载电机驱动电路和被测电机驱动电路分别为负载三相永磁交流电机和被测电机供电，采用电压、电流传感器检测供电电压和电流。
[0014]优选地，负载三相永磁交流电机及被测电机与扭矩传感器通过弹性杆采用联轴器连接，编码器通过连接器在负载三相永磁交流电机和被测电机的尾部与电机轴连接。
[0015]优选地，负载电机控制卡和被测电机控制卡通过PCIE卡槽插入嵌入式工控机，通过DB线与负载电机驱动电路和被测电机驱动电路分别连接输出控制信号。
[0016]本技术的有益效果是：功能形式多样，同一套系统通过选择控制分析软件中不同的模块单元可以分别应用在电动汽车电机驱动、船舶电机驱动、工业机器人电机驱动等领域，在电机驱动系统的研发及测试中模拟相应的负载，此种方式具有比数学仿真和物理全实物实验更大的优势。
[0017]相比数学仿真，它能够比较全面反映系统在工程实际中复杂多样的工作状态以及外界存在的诸多不确定因素；相比物理全实物实验，它具有风险小、成本低、周期缩短、具有可重复性和可控性好等优点。
[0018]相比于现有的电力测功机负载模拟系统，本技术的负载模拟系统动态响应性能好，能够实现对负载模拟电机实施精确启停控制，实现负载模拟及驱动控制系统测试功能，保证了测试数据的准确和完整，测试结果精确，负载模拟系统精度高、动态性能好。
附图说明
[0019]图1是动负载模拟系统机构示意图。
[0020]图2是软硬件结合构成的测试系统示意图。
[0021]图3是负载模拟控制方法流程图。
具体实施方式
[0022]下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能解释为对本技术的限制。
[0023]下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本技术的不同结构。为了简化本技术的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本技术。此外，本技术可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本技术提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。
[0024]在本实用新本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电动负载模拟系统，其特征在于：包括负载模拟测试平台，负载模拟测试平台由上位计算机、嵌入式工控机、负载模拟系统、被测驱动电机系统和系统供电电源组成，所述上位计算机与嵌入式工控机互相串联连接；其中所述负载模拟系统包括负载电机、负载电机驱动电路、负载侧电压电流传感器、负载电机测速编码器、扭矩传感器,所述嵌入式工控机与负载电机驱动电路相连接，负载电机驱动电路处理由嵌入式工控机输出的用于控制电机运作的控制量，负载电机驱动电路与负载电机通过负载侧电压电流传感器连接，负载侧电压电流传感器用于采集电压和电流反馈于嵌入式工控机，所述负载电机与负载电机测速编码器相连接，所述负载电机与扭矩传感器相连，扭矩传感器用于采集扭矩大小至嵌入式工控机；所述被测驱动电机系统包括被测驱动电机、被测电机驱动电路、被测电机侧电压电流传感器、被测电机侧测速编码器；所述被测电机驱动电路与嵌入式工控机相连接，所述被测电机驱动电路用于处理由嵌入式工控机输出的控制量，所述被测电机驱动电路通过被测电机侧电压电流传感器与被测驱动电机连接，所述被测驱动电机与被测电机侧测速编码器相连接，被测电机侧测速编码器将电机采集的角速度值传输至嵌入式工控机，所述被测驱动电机与扭矩传感器相连；所述嵌入式工控机内包括负载电机控制卡、被测电机控制卡、数据采集卡，所述嵌入式工控机与负载模拟系统、被测驱动电机系...

【专利技术属性】
技术研发人员：李彦林，韩帅，朱勇，朱永光，陈荣朗，
申请(专利权)人：泰州学院，
类型：新型
国别省市：