一种智能型的异步电机转矩转速测量系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种测量系统，尤其是涉及一种智能型的异步电机转矩转速测量系统。一种智能型的异步电机转矩转速测量系统，其特征在于，包括依次连接的：异步电机基本参数检测模块：对异步电机的基本参数分别进行测量；异步电机转速测量模块：采用光电转换技术对电机实时运行的转速进行测量、更新、统计；数据传输与通信模块：对测量所得的数据进行传输和处理；转矩观测与计算模块：以异步电机实时运行的数学模型作为理论基础，设计电机转矩转速观测器，通过运行的动态方程实时计算出电机转矩转速。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

一种智能型的异步电机转矩转速测量系统
本技术涉及一种新型的异步电机转矩转速测量系统，采用纯软件及数字化技术来实现电机的转矩转速测量。
技术介绍
电机的转矩转速测量在工业中被广泛应用，对于电力系统参数检测和电机的实时运行状态监控具有非常重要的意义，其测量的准确度和便利性直接影响到电机的维护和监控。在电机的教学中也大量使用转矩转速测试仪来检测电机参数，由于一般转矩转速测试仪在设计原理上就存在先天不足，导致测量的准确度不高，其使用寿命也不长。在设备的维修和更新过程中消耗大量的人力和财力，因此有必要设计一种新颖的转矩转速测量仪来扭转这种局面。传统的转矩转速测试仪的测量原理无非有以下的几种，如传递法、平衡力法及能量转化法。1、传递法传递法是将被测转矩传递到弹性元件上，根据弹性元件物理参数的变化来测量转矩的方法。变化的参数可以是变形、应力、或应变等，电机主轴旋转时所产生的弹性变形引起贴在扭轴表面的电阻应变片阻值的变化，通过传感器转换成相应的电信号，形成应变型转矩传感器。2、平衡力法平衡力法是通过外加已知的与被测转矩方向相反的转矩，当传动轴静止或勻速转动时，外加转矩与被测转矩相等。这种方法简单，但必须通过另外一种方法测量外加的转矩或力及力臂，这样会对测量引入一定的累计误差。3、能量转化法能量转化法是通过利用能量守恒的原理间接测量转矩，实现过程有一定的难度。对于电机的转矩测量，以上都是基于机械式的传感器，将扭矩的大小转化为物理参数的变化来进行测量，存在体积大、耗材多、在实际工作中易损坏等缺点。该转矩传感器损坏率极高，导致维修工作量大，成本高。
技术实现思路
本技术主要在分析电机动态模型的基础之上，提出了一种采用软件技术测量转矩、转速的方法，大大地提高了测量的稳定性，有效地减小了测量仪的体积和重量。采用电参量对电机转矩进行测量时，需要知道电机的输入电压、电流及一些基本参数，采用电压模型法和电流模型法在对磁链和转矩进行观测时，由于定子、转子电阻在运行过程中受温度影响较大，导致观测结果误差较大，本技术所采用的转矩测量方法避免了这种影响，提高了测量精度。本技术主要是通过下述技术方案实现一种智能型的异步电机转矩转速测量系统，其特征在于，包括异步电机基本参数检测模块对异步电机的基本电压、电流、功率参数进行测量， 测量中采用高精度的电压和电流传感器；异步电机转速测量模块采用光电转换技术来测量转速，由光电开关发出红外光， 通过光敏三极管就输出的高低电平的频率来测量转速，高低电平脉冲信号经过整形处理后，形成规则的矩形脉冲送入计算机电路进行处理；数据传输与通信模块高精度传感器测量的数据作为异步电机转矩观测的原始数据进行计算；转矩观测模块基于异步电机的动态方程及状态方程并根据电机基本参数测量对异步电机转矩进行观测；所述数据传输与通信模块分别与异步电机基本参数检测模块和异步电机转速测量模块相连，所述转矩观测模块与所述数据传输与通信模块相连。在上述的一种智能型的异步电机转矩转速测量系统，该智能型的异步电机转矩转速测量系统还包括一个与所述异步电机转速测量模块相连的高精度模拟处理电路用于在电机转矩转速测量中对原始参数进行精密测量。在上述的一种智能型的异步电机转矩转速测量系统，该智能型的异步电机转矩转速测量系统还包括一个与转矩观测模块相连的通信辅助模块用于实现测量系统中的数据与计算模块实时数据交换，这样可以保证测量的实时性和测量的准确度。在上述的一种智能型的异步电机转矩转速测量系统，该智能型的异步电机转矩转速测量系统还包括一个与所述通信辅助模块相连的速度调节与校验模块用于实时调整数据交换与通信的速度，既可以保证通信中的速度要求，又可以保证通信可靠性的要求，并优化了通信控制策略和校验重发策略。在上述的一种智能型的异步电机转矩转速测量系统，该智能型的异步电机转矩转速测量系统还包括一个与所述转矩观测模块相连的计算模块根据异步电机启动和运行过程中的动态方程实时观测异步电机的转速。在上述的一种智能型的异步电机转矩转速测量系统，所述的异步电机参数检测模块包括电压电流检测单元通过外接的电压电流互感器，测量电机运行过程中的电压电流数据，并将其实时传送给后续计算和处理单元；转速检测单元测量电机运行过程中的转速数据，将其传送给后续计算和处理单元，通过数学原理计算观测出电机的转矩。本技术具有如下优点1.采用软件式的电机转矩转速测量体系，能够高可靠性、高精度地实现电机的转矩和转速，测量过程实时性好，参数修改和调整非常方便；2.能够实现低成本的测量，仪器使用过程维护方便，由于实现了测试的数字化，具备通信接口，该测试仪还可用在网络化的测试控制系统中，构成整体功能更强、适应性更广的测控系统。附图说明图1为本技术的测量原理图；图2为本技术的异步电机基本参数测量示意图；图3为本技术的异步电机转速测量示意图；图4为本技术的具体硬件实现框图；图5为本技术的结构原理示意图。具体实施方式下面通过实施过程，对本技术的技术方案作进一步具体的说明。实施过程一种智能型的异步电机转矩转速测量系统，包括异步电机基本参数检测模块对异步电机的基本电压、电流、功率参数进行测量， 测量中采用高精度的电压和电流传感器；异步电机转速测量模块采用光电转换技术来测量转速，由光电开关发出红外光， 通过光敏三极管就输出的高低电平的频率来测量转速，高低电平脉冲信号经过整形处理后，形成规则的矩形脉冲送入计算机电路进行处理；数据传输与通信模块高精度传感器测量的数据作为异步电机转矩观测的原始数据进行计算；转矩观测模块基于异步电机的动态方程及状态方程并根据电机基本参数测量对异步电机转矩进行观测；所述数据传输与通信模块分别与异步电机基本参数检测模块和异步电机转速测量模块相连，所述转矩观测模块与所述数据传输与通信模块相连。该智能型的异步电机转矩转速测量系统还包括一个与所述异步电机转速测量模块相连的高精度模拟处理电路用于在电机转矩转速测量中对原始参数进行精密测量；一个与转矩观测模块相连的通信辅助模块用于实现测量系统中的数据与计算模块实时数据交换，这样可以保证测量的实时性和测量的准确度；一个与所述通信辅助模块相连的速度调节与校验模块用于实时调整数据交换与通信的速度，既可以保证通信中的速度要求，又可以保证通信可靠性的要求，并优化了通信控制策略和校验重发策略；一个与所述转矩观测模块相连的计算模块根据异步电机启动和运行过程中的动态方程实时观测异步电机的转速。 异步电机参数检测模块包括电压电流检测单元通过外接的电压电流互感器，测量电机运行过程中的电压电流数据，并将其实时传送给后续计算和处理单元；转速检测单元测量电机运行过程中的转速数据，将其传送给后续计算和处理单元，通过数学原理计算观测出电机的转矩。下面具体介绍本技术功能的实现电机基本参数检测系统的实现本系统中所涉及到的所有基本电机参数都作为后续分析处理的基础，高精度电压电流互感器保证了测量初始数据的准确性，后续的信号调理电路中采用了高精度的放大器电路，并设计了调零电路和放大倍数调节电路，能够调整这些系数以适应不同的工况，测试系统有电机电枢绕组电压接入端和电机电枢绕组电流接入端。异步电机转速测量模块的实现电机转速的光电数字式检测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨红权，
申请(专利权)人：武汉华大电力自动技术有限责任公司，
类型：实用新型
国别省市：