直流电机测试方法

1、FaithSS世界高档仪器中的佼佼者直流电机检测系统的设计_根据GB/T1311-2008标准制定介绍适合于直流电机(DC Motor,BLDCM)电机的自动测试系统。该系统以为核心控制芯片，充分利用，设计了一种直流电机的检测实验平台。论述平台的软、硬件设计，该实验平台能满足对直流电机的检测需要。1基于 平台的系统功能通过上位机对下位机的控制完成电机的不同性能参数的测试，并绘制特性曲线，其包括输出扭矩、输出转速、电压、电流、功率、效率、温度、电枢绕阻等性能，从而判断产品质 量稳定性，同时可以根据电脑设置的流程和参数自动进行全天候试验，从而完成电机的各项指标测验，得到产品各类统计报表。具体实现的

2、功能：测试数据自动采集、分析、存储；显 示、打印测试数据和各项试验的特性曲线，生成性能汇总表；铭牌数据库功能及结果自动判别；故障自动报警和停检；程序界面友好，操作简单。2硬件实现策略图1为检测系统的工作框图。它以为核心，有实验电源、负载、各种传感器(电压霍尔传感器、电流霍尔传感器、温度传感器、转矩传感器和转速传感器等)、工业计算机等组成。该系统采用了测试集成的设计思想，将传统的独立测试仪器与计算机的软硬件资源融为一体，利用计算机软件代替传统仪器的某些硬件，由软件来完成数据处理和性能测试(空载、负载、及 T-n等)曲线的拟合，并使整个系统协调工作，充分体现硬件软化的 优点，大大减少重复设备、节约

3、物质资源、降低成本，实现了多种功能且扩展性好。2.1平台简介电动机的性能检测既要求控制器有强大的 I/O功能，又要求控制器有高速的信号处理能 力以实现实时检测。从处理器方面来讲，是本公司推出的面向高端工业控制领域数字德自动测试系统，2.2检测实现2.2.1母线直流电压检测电路2.2.2母线直流电流检测电路2.2.3直流功率的测量瞬时功率的定义为电压和电流的瞬时值的乘积，即，对其进行离散化处理，对于第 m个采样点(t=mAt)时的瞬时功率为：P(mA t=u(m t)?v(m t)由上式可知，计算瞬时功率要求采用同一时刻的电压和电流值相乘，在本系统测试中，采用电压和电流同时采样，由计算机对电压和

4、电流采样电路同时下达开始采样命令，同时启动电压和电流 A/D转换。数据完成后进行存储，然后由计算机分别下达指令，取出电压和电流的值。2.2.4转矩、转速测量转矩是电机的重要特征参数之一，转矩分为静态转矩和动态转矩2种，静态转矩通常包括静止转矩、恒定转矩及缓变转矩等；动态转矩通常包括过渡转矩、脉动转矩及随机转矩 等。本系统采用型动态扭矩传感器，它是在应变测量技术的基础上研制开发的，可以同时测得转矩和转速信号。它采用一组环形变压器非接触提供电源，用微功耗信号耦合器非接触传递信号，它可以传递静态扭矩信号、旋转扭矩信号，最后输出为 420 mA 或 05 V 的模拟信号，然后通过调理电路进行 A/D

5、采样，然后再送给你 DSP 处理。从而可测得转矩 和转速。2.2.5 效率的测试 电机的效率是电机的有功输出功率与有功输入功率之比，效率的测定方法有 2 种，即 直接测定法和间接测定法。这两种方法在国家标准 “直流电机试验方法 ”GB1311-2008 中同 时被采用。而在另一种国家标准 “小功率电动机通用技术条件 ”GB/T5171 -2002 中规定，效 率的测定方法以直接法（推荐采用测功机）为准。 同时应在额定功率或额定转矩、 额定电压 及额定速度下运行到热稳定状态。 直接法建立在输出和输入的数值比较的基础上， 所以要求 测试设备的精度和操作技术都比较高，本系统采用效率的直接测定方法，原

6、理分析如下：式中 P1 和 P2 分别为电机的输入功率和输出功率； U 和 I 分别为直流母线侧电压和电 流； M 和 N 分别为输出转矩和转速。其中 U， I 分别由霍尔电压传感器和霍尔电流传感器获得，M， N 由 CGNJ-801A 型动态扭矩传感器获得。利用转速和转矩特性可直接绘得电机的机械特性 ； 输出转矩特性由 T 曲线由各测试点数据计算并绘出；效率特性 曲线由各测试点的数据计算并绘出。2.2.6 温度测量 电机各部分的温度是电机设计和运行中的重要的性能指标之一。为了检查电机是否合 格，保证电机的正常运行， 必须准确测定电机运行时各部分的温度。 传统的电机温度测量有： 温度计法、电阻

7、法、埋置检温计法、和迭加法（双桥对电测温法） 。由于近几年红外测温技 术的发展，红外测温在电机的测温领域也得到了一定的应用，本系统采用红外测温传感器， 用来检测机壳温度和转子表面的温度。红外测温它具有速度快、范围宽、不接触物体， （可 以在几十米以内远距离测量）等优点；目前的红外测温仪的准确度达到±1 C,分辨率w 1 Co如国产的 ST 系列和 MX 系列。2.2.7 电枢电阻的动态虚拟测试直流电机的电枢等效电阻为线圈电阻、开关电阻、换向电阻 3 部分之和，直流电机的电枢等效电阻为线圈电阻、开关电阻、换向电阻 3 部分之和，且动态和静态不同，静态只能测出出线端的线圈电阻，动态测出的

8、是3部分电阻之和。动态电阻非常重要，知道它的大小这对直流电机的测试和设计带来很大方便。即可求得电枢的动态等效电阻。通过上述公式可以虚拟测得直流电机的电枢等效电阻，简单、方便、准确解决了无刷电动机电枢等效电阻无法直接测试的问题。为电机测试提供了方便，该公式仅由三相6状态无刷电机推导而出。2.3 通信电路2.4 系统的可靠性和安全性例如串行通信上采用首先，系统有一定的错误检测机制，有数据通信错误的检测功能。和校验的方式，从而保证数据传输的正确性。其次，系统保护电路占据着很重要的地位，提供的°利用该 监控系统的各种异常信息，如过压、过流、过热等。其电路如图5所示。在图 5 中，过电流、过电

9、压、和功率元件过热故障由与门综合后，经过光电隔离输入TMS320LF2407A 提供的 PDPINT 引脚。当出现以上故障时，与门输出低电平，相应的 PDPINT 引脚被拉低，此时 TMS320LF2407A 定时器立即停止计数，所有的 PWM 输出管 脚全部为高阻状态。同时向 DSP 内核发出一个中断请求，通过 CPU 由异常发生。3 上位机系统3.1 上位机显示与控制上位机系统的功能主要是提供一个友好直观的人机交互界面， 使用户可以方便地控制电 机的起停、转向、转速、对下位机进行参数设置等，同时在电机运行过程中，将下位机传来 的数据在上位机上显示，使用户直观地观察电机的状态。本系统选用 编

10、写上位机软件。 是 ，为应用程序提供 了强有力的支持 ,大大方便了程序的编写。它可以实现参数输入，控制管理、文件管理和显 示输出等。其测试程序流程图如图 6 所示。3.2 通信控件PC 机与下位机 DSP 的通信采用 ，由于 口控件。 信。3.3 通信校验方式通信协议采用发送（PC机）T接收返送（DSP ） T校验（PC机）的方式：首先 PC机 发送命令字节， 如果出现 通信错误，则 PC 机会自动重发，等待返送数、判读、发送正误校验码。在测量数据上传过程中， 采用和校验的方式， 一旦数据传输过程中出现错误， 程序会做 出相应的提示。 此时可以继续接收数据， 也可放弃这次测量重新开始测量， 操作界面中都有 相应对话框或按钮供操作者做出选择。4 结语自动测试设备（ATE）是应用的又一活跃领域。它集