[发明专利]一种低速大扭矩永磁驱动系统的负载模拟试验装置及方法

摘要

本发明公开了一种低速大扭矩永磁驱动系统的负载模拟试验装置及方法，包括基座、永磁驱动系统、转矩转速传感器Ⅰ、升速箱、转矩转速传感器Ⅱ、测功机、测功机驱动器、测功机控制器、数据采集卡、上位计算机、永磁电机控制器以及永磁电机驱动器；所述永磁驱动系统由永磁电机、永磁电机驱动器和永磁电机控制器组成；本发明通过测功机实现永磁电机的负载特性的模拟；升速箱安装在永磁电机和测功机之间，降低测功机载荷加载需求；上位计算机通过永磁电机控制器和驱动器控制永磁电机，通过测功机控制器和驱动器控制测功机；从而能准确模拟出矿用刮板输送机处于各种工况环境下的负载情况，从而便于对永磁变频驱动系统控制策略进行验证。

主权项

1.一种低速大扭矩永磁驱动系统的负载模拟方法，其特征在于，采用的负载模拟试验装置包括基座(1)、永磁驱动系统、转矩转速传感器Ⅰ(4)、升速箱(6)、转矩转速传感器Ⅱ(8)、测功机(10)、测功机驱动器(11)、测功机控制器(12)、数据采集卡(13)、上位计算机(14)、永磁电机控制器(15)以及永磁电机驱动器(16)；所述的永磁驱动系统、转矩转速传感器Ⅰ(4)、升速箱(6)、转矩转速传感器Ⅱ(8)、测功机(10)固定在基座(1)上，所述永磁驱动系统由永磁电机(2)、永磁电机驱动器(16)和永磁电机控制器(15)组成，永磁电机(2)与转矩转速传感器Ⅰ(4)之间通过联轴器Ⅰ(3)连接，转矩转速传感器Ⅰ(4)与升速箱(6)的输入轴之间通过联轴器Ⅱ(5)连接，升速箱(6)的输出轴与转矩转速传感器Ⅱ(8)之间通过联轴器Ⅲ(7)连接，转矩转速传感器Ⅱ(8)与测功机(10)之间通过联轴器Ⅳ(9)连接；所述转矩转速传感器Ⅰ(4)和转矩转速传感器Ⅱ(8)通过数据线与数据采集卡(13)连接，数据采集卡(13)通过数据线与上位计算机(14)连接，永磁电机(2)与永磁电机驱动器(16)连接，永磁电机驱动器(16)通过数据线与永磁电机控制器(15)连接，永磁电机控制器(15)通过数据线与上位计算机(14)连接；测功机(10)与测功机驱动器(11)连接，测功机驱动器(11)通过数据线与测功机控制器(12)连接，测功机控制器(12)通过数据线与上位计算机(14)连接；具体步骤为：A、矿用刮板输送机动力建模：基于刮板机载荷分布时变的承载规律、双端驱动刮板链耦合运动模型和链传动间歇运动模型，建立刮板输送机的非线性、强时变耦合动力学模型，得到该动力学模型的位移、速度、加速度和动载荷之间的关系，进而计算出永磁驱动系统各种工况下及各时间段的负载力矩；B、永磁变频驱动系统的负载模拟加载：a、转矩转速传感器Ⅰ(4)实时采集永磁变频驱动系统中永磁电机(2)的转矩T_p值和转速ω_p值，转矩转速传感器Ⅱ(8)实时采集测功机(10)的力矩T_sm值和转速ω_sm值，然后转矩转速传感器Ⅰ(4)和转矩转速传感器Ⅱ(8)分别将采集的数据传递给数据采集卡；b、数据采集卡(13)将数据传递给上位计算机(14)；c、上位计算机(14)以步骤A建立的矿用刮板输送机动力学模型为基础，结合数据采集卡(13)采集的数据计算得出此时所模拟刮板输送机链轮的速度响应ω_cm值；d、将模拟的速度响应ω_cm值结合升速箱(6)的升速比，并采用PID跟踪算法对速度响应ω_cm与转速ω_p的速度差进行补偿；e、步骤d中得到的补偿值与当前测功机(10)的力矩T_sm之和，即为此时测功机(10)所需模拟的加载力矩T_L；f、根据得到的加载力矩T_L值，由上位计算机(14)向测功机控制器(12)输出控制信号，经测功机驱动器(11)控制测功机(10)的力矩达到加载力矩T_L值，从而完成矿用刮板输送机永磁驱动系统的负载模拟加载。