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申请/专利权人：天地(常州)自动化股份有限公司;中煤科工集团常州研究院有限公司

摘要：本发明公开了一种用于全面评估变频器控制性能的测试系统及测试方法，包含调压器、陪试变频器、陪试异步电动机、电动机轴编码器、联轴器、转矩转速传感器、待测变频器、待测异步电动机、显示触摸屏、电能质量分析仪，陪试异步电动机和待测变频器所驱动的待测异步电动机采用相同的轴径和轴中心高，两台电动机采用转矩转速传感器及联轴器相连。本发明通过实时测量变频器起动和稳态运行过程的输入输出电能数据、所驱动电动机轴转速、转矩数据并存储，对变频器转速转矩控制精度和动态响应速度、能量转换效率、损耗进行分析并生成测试评估报告，实现对控制算法和产品性能的全面客观评估，能够指导变频器开发过程，提高生产质量水平。

主权项：1.一种用于全面评估变频器控制性能的测试方法，其特征在于，采用一种用于全面评估变频器控制性能的测试系统，所述测试系统包括待测异步电动机、待测变频器、陪试异步电动机、陪试变频器、调压器、转矩转速传感器、电能质量分析仪及显示触摸屏，所述待测异步电动机、陪试异步电动机分别通过联轴器与转矩转速传感器连接，且待测异步电动机、陪试异步电动机采用相同的轴径和轴中心高，所述待测变频器与待测异步电动机连接，所述陪试变频器与陪试异步电动机连接，所述调压器分别与待测变频器、电能质量分析仪连接，所述待测异步电动机与电能质量分析仪连接，所述电能质量分析仪、转矩转速传感器分别与显示触摸屏连接；所述测试方法包括如下步骤：1上电，显示触摸屏与转矩转速传感器、电能质量分析仪建立通信连接；2设定待测变频器运行频率，启动显示触摸屏数据记录功能，启动待测变频器，开始空载启动特性测试；3待测变频器进入稳态，停止数据记录，停止待测变频器，完成一个频率点的空载启动特性测试：陪试变频器不上电或上电不启动，不向陪试电动机输出电压，测试待测变频器驱动待测异步电动机空载启动和稳态运行特性；4系统判断所有待测设定频率是否完成测试，如若完成，进入下一步，如未完成，回到步骤2；5设定陪试变频器输出负载转矩并启动，启动显示触摸屏数据记录功能；6设定待测变频器运行频率，启动待测变频器，开始带载启动特性测试：陪试变频器上电启动并进入运行状态，从0～±Tmax转矩值之间分档设定陪试电动机输出的负载转矩TL，Tmax不限于100％的电机额定转矩Te，从0～fmax之间分段调节待测变频器设定频率fset，fmax不限于100％的电动机额定频率fe，测试待测变频器带载启动和带载稳态速度控制、转矩控制性能；7待测变频器进入稳态，停止数据记录，停止待测变频器，停止陪试变频器，完成一个频率点、负载转据点的带载启动特性测试；8系统判断所有待测设定频率和负载转矩是否完成测试，如若完成，进入下一步，如未完成，回到步骤5；9设定待测变频器运行频率，设定陪试变频器负载转矩为0，启动显示触摸屏数据记录功能，先后启动陪试变频器、待测变频器；10待测变频器进入稳态运行，设定陪试变频器负载转矩阶跃变化，从0～fmax之间分段调节待测变频器设定频率fset，并使待测变频器处于稳态运行，从0到±Tmax、±Tmax到0两个方向以阶跃的方式改变陪试变频器输出的负载转矩TL，测试待测变频器动态转矩响应特性；11待测变频器响应负载转矩再次进入稳态运行，停止陪试变频器、待测变频器，停止显示触摸屏数据记录，完成一个转据点的动态响应测试；12系统判断所有待测设定频率和负载转矩是否完成测试，如未完成，回到步骤9；13待测变频器速度控制性能分析：速度控制性能报告是基于步骤1、步骤2和步骤3的测试数据所描绘的曲线，速度控制性能包含速度超调量nDeta1和稳态偏差nDeta2，其中nDeta1为速度上升过程和转矩响应过程最大转速和设定转速的偏差nmax-nset，nDeta2为稳态平均速度和设定速度的偏差naver-nset；待测变频器转矩控制性能分析：转矩控制性能报告是基于步骤2、步骤3的测试数据所描绘的曲线，陪试变频器转矩斜坡时间为tr，待测变频器响应负载转矩TL并到达设定速度nset稳定的时间为tx，则待测变频器转矩响应时间为tr1＝tx-tr，tr1用于评估待测变频器的转矩响应速度，tx的测量依据转矩转速的实时采样数据和曲线，衡量待测变频器转矩控制性能的另外一个指标是转矩超调量TDeta，超调量TDeta为负载转矩TL和转矩上升过程最大输出转矩Tmax的差值，即TDeta＝Tmax-TL；待测变频器输出电能质量分析：在步骤1、步骤2、步骤3测试过程中，记录电能质量分析仪的第2组探头的电压、电流和频率数据并生成曲线，曲线能够客观地反应输出功率、功率因数、电压频谱和电流频谱，用以评估待测变频器输出电能质量是否符合要求；待测变频器能量转换效率的计算过程：以实时测量的待测电动机转矩和转速计算待测电动机输出的机械功率Pm＝2π*n*TL60*1000，其中TL单位为Nm，Pm单位为kW，n单位为转分，以电能质量分析仪的第1组探头的输入电压、电流实时数据计算输入有功电功率Pin＝Uin*Iin*cosφin，则能量转换效率η＝100％*PmPin；待测变频器损耗计算过程：以电能质量分析仪的第2组探头的输出电压、电流实时数据计算待测变频器输出有功电功率Pout＝Uout*Iout*cosφout，则待测变频器损耗功率PLost_inv＝Pin-Pout；待测电动机损耗计算过程：待测电动机损耗PLost_motor＝Pout-Pm；测试数据的存储及曲线绘制：所有测试过程数据存入存储器，供外部计算机访问和导出，同时在显示触摸屏上可手动选择一个或多个数据变量名称，显示所选变量的测试过程曲线。

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