用于测试电动机驱动的系统和方法
用于测试电动机驱动的系统和方法
【技术领域】
[0001] 本公开总体涉及电动机驱动，更具体地涉及用于测试电动机驱动的系统和方法。
【背景技术】
[0002] 电动机和电动机驱动通常用于工业、商业、材料处理、过程以及制造环境，此处仅 随便提了几个。例如，在制造环境中，电动机驱动可以向用于使传送带旋转的电动机提供驱 动力。用于单相或三相感应电动机的典型电动机驱动使用来自电网的电力，并且执行电力 转换，以产生具有期望的电流、电压或频率特征的输出电力。电动机驱动在建成之后，通常 要测试其质量和开发保障。
[0003] 实际上，存在在电动机驱动上运行的大量测试。通常情况下，使用达因单元 (dyne-unit)来测试电动机驱动。达因单元通常可指负载。更具体地，达因单元可包括电親 接至一个或更多个公共总线逆变器、有源前端（AFE，active front end)、一个或更多个电 感器、一个或更多个电容器和/或交流（AC)预充电电路的发电动机，例如，一个或更多个电 动机和/或一个或更多个变压器。可对电动机驱动执行驱动单元测试，以确定是否产生了 合适的电力并且将该电力输出至所连接的达因单元（例如，负载）。然而，现在认识到，达因 单元安装昂贵并且占用大量空间。此外，现在认识到，达因单元需要频繁的保养以修复电动 机，这进一步增加了拥有成本，并且由于涉及大量的机电转换，达因单元可能是低效的。因 此，现在认识到，需要改善电动机驱动测试。
【发明内容】
[0004] 下面概述了范围与原始公开的主题相当的某些实施例。这些实施例并不意在限制 要求保护的主题的范围，这些实施例而是仅意在提供对所公开的主题的可能形式的简单概 括。实际上，本公开可以包括与下面给出的实施例类似或不同的各种形式。
[0005] 第一实施例提供了一种系统，该系统包括：被配置成电耦接至电网的输入变压器； 电耦接至输入变压器的输入电感器；电耦接至输入电感器的整流器；电耦接至整流器的逆 变器；电耦接至逆变器的输出电感器；电耦接至输出电感器并且被配置成电耦接至电网的 输出变压器；以及控制电路。该控制电路被配置成：接收与对系统的测试相关联的期望的 有功功率（P)和期望的无功功率（Q)，基于期望的P和Q来确定一个或更多个栅极驱动信 号，以及通过将该一个或更多个栅极驱动信号传输至整流器中的第一组开关、在所述逆变 器中的第二组开关或其结合来开始执行测试，其中，整流器、逆变器或者其结合被配置成基 于栅极驱动信号在与期望的P和Q对应的模拟负载下进行操作。
[0006] 第二实施例提供了一种方法，该方法包括：经由处理器启动在电动机驱动上的一 个或更多个测试，该电动机驱动包括彼此电耦接的整流器和逆变器；经由处理器接收与电 动机驱动上的一个或更多个测试相关联的期望的有功功率（P)和期望的无功功率（Q);基 于期望的P和Q，经由处理器确定一个或更多个栅极驱动信号，以提供至在整流器中的第一 组开关、在逆变器中的第二组开关或者其结合；将一个或更多个栅极驱动信号从处理器传 输至整流器、逆变器或其结合；以及基于栅极驱动信号，在与期望的P和Q对应的模拟负载 下操作整流器、逆变器或其结合。
[0007] 第三实施例提供了一种存储计算机指令的非暂时性计算机可读介质，该计算机指 令被配置成：通过接收对应于模拟负载的分别表示扭矩和流量的期望有功功率（P)参考和 期望的无功功率（Q)参考来在包括非再生转换器（NRC)和公共总线逆变器（CBI)的电动机 驱动上运行一个或更多个测试；基于期望的P参考和Q参考来确定栅极驱动信号，其中，该 栅极驱动信号被配置成在与期望的P参考和Q参考对应的模拟负载下操作NRC、CBI或其结 合的开关；以及将栅极驱动信号传输至NRC、CBI或其结合。
【附图说明】
[0008] 当参考附图阅读了下面的详细描述时，本公开的这些和其他特征、方面以及优点 将变得更好理解，在所有附图中类似符号表示类似的部件，其中：
[0009] 图1是根据本文所给出的实施例的电连接至对负载进行驱动的电动机的示例性 电动机驱动的透视图；
[0010] 图2是根据本文所给出的实施例的用于测试电动机驱动的示例性无达因装备的 图示；
[0011] 图3例示了根据本文所给出的实施例的可用在图2的装备中的P-Q控制模式电路 的框图；以及
[0012] 图4是根据本文所给出的实施例的将有功-无功功率控制模式（active-reactive power control mode)用于图2的装备以执行各种测试的示例性处理的框图。
【具体实施方式】
[0013] 将在下面描述本公开的一个或更多个具体实施例。为了简洁地描述这些实施例， 在说明书中可以不描述实际实现方式的所有特征。应理解的是，在开发任何一种这样的实 际实现方式的过程中，与在任何工程或设计项目中一样，必须使许多特定于实现方式的决 策实现开发者的特定目标，例如，满足系统相关限制和商业相关限制，该特定目标可能因实 现方式不同而不同。此外，应理解的是，这样的开发努力可能复杂且耗时，但对于受益于本 公开的本领域的普通技术人员而言却会是设计、制造以及加工的常规工作。
[0014] 当介绍本公开的各种实施例的元件时，冠词"一（a)"、"一（an)"、"该（the)"和 "所述（said)"意在表示存在一个或更多个这样的元件。术语"包含（comprising)"，包括 (including) "以及"具有（having) "意思是包括在内并且意味着可存在所列元件之外的附 加元件。
[0015] 除此之外，本公开涉及用于使用无达因装备来测试电动机驱动的系统和方法，以 减小安装该装备的初始成本、维护该装备的成本以及该装备的尺寸等。如之前所讨论的， 达因单元可以指电动机驱动向其供电的负载。达因单元可以包括电耦接至一个或更多个 公共总线逆变器、有源前端（AFE，active front end)、一个或更多个电感器、一个或更多 个电容器和/或交流（AC，alternating current)预充电电路的发电动机，例如，一个或 更多个电动机和/或一个或更多个变压器。本技术通过分别利用整流器和逆变器一一例 如，非再生转换器（NRC，non-regenerative converter)和公共总线逆变器（CBI，common bus inverter)一一实现了从测试装备去除达因单元，整流器和逆变器与可以模拟负载的 有功-无功功率控制模式（P-Q控制模式）结合来用作电动机驱动。在特定实施例中，P-Q 控制模式可提供与一个或更多个AFE在达因装备中所提供的功能相同的功能。尤其，P-Q 控制模式可产生具有以下特征的正弦波：与所测量的由电网供给的三相电力匹配。具体地， P-Q控制模式可接收可分别表示扭矩和流量的期望的有功（P)功率值和无功（Q)功率值。 然后，P-Q控制模式可基于期望的P和Q功率值来确定栅极驱动信号，并且将该栅极驱动信 号发送至NRC和/或CBI中的开关，以产生期望的扭矩和流量，从而模拟负载。
[0016] 为了实现此目的，P-Q控制模式可以由CBI在测试前用来创建锁相环（PLL， phase-locked loop)，以相应地利用在反馈环中感测 并且与电动机驱动的输出电力同步的 线电压来测量输入电网侧电压。另外，输出电感器可被用于在将电力输出至将电力传递回 电网的输出变压器之前过滤掉谐波。以这种方式，可以降低输出变压器的温度。由于在所 公开的装备中几乎不使用电力转换单元的事实，可以改善电动机驱动测试的效率。由于在 无达因装备中可以不包括电动机，所以可以不运行某些电动机特定测试。然而所公开的技 术能够运行通常针对处于额定频率和电压的电动机驱动而运行的许多开发和质量测试。此 外，该装备的紧凑尺寸、配置该装备的容易性、该装备的成本效率以及该装备的增加的效率 增益等使得该装备对于测试电动机驱动成为有益处的配置。
[0017] 通过介绍，在图1中示出了根据本方法的实施例的、电连接至对负载14进行驱动 的电动机12(例如，感应电动机、同步电动机等）的示例性电动机驱动10的透视图。在某 些实施例中，电动机驱动10可以是由威斯康辛州密尔沃基市的洛克威尔自动化公司制造 的POWERFLEX⑧驱动（POWERFLEX? drive manufactured by Rockwell Automation of Milwaukee, Wisconsin)。如所描绘的，经由主开关设备16获取的三相电源 (线18、20、22)电耦接至切断开关26处的输入端子24。开关设备16可以选择性地连接和 /或切断由来自电动机12的电源所供给的三相电力，电动机12驱动负载14,负载14可以 是阀、变压器、风扇、泵等。例如，开关设备16中的开关器件可以闭合，以将电力连接至电动 机12。另一方面，开关设备16中的开关器件可以断开，以切断来自电动机12的电力。在某 些实施例中，电源可以是电网。应注意，本文所描述的三相实现方式并不意在进行限制，所 公开的技术可以应用于单相电路，以及应用于针对其他应用设计的电路。
[0018] 在某些实施例中，开关设备16的操作（例如，开关器件的断开或闭合）可由控制 和监视电路来控制。更具体地，控制和监视电路可命令开关设备16连接或断开电力。另 外，控制和监视电路可远离开关设备16。换言之，控制和监视电路可以经由网络以通信的 方式耦接至开关设备16。在某些实施例中，该网络可以使用各种通信协议，例如，设备网 (DeviceNet)、现场总线（Profibus)或因特网。该网络还可以以通信的方式将控制和监视 电路耦接至系统的其他部分，例如，其他控制电路或人机界面（未示出）。另外，或替代地， 控制和监视电路可被包括在开关设备16中或者例如经由串行电缆直接耦接至该开关设 备。开关设备16中所包括的开关器件可包括继电器、触点、电路断路器等。
[0019] 此外，切断开关26可配置成中断至电动机驱动10或其他电气设备的电力。切断 开关26可用在各种装置中，但是通常地，切断开关26用作安全器件，该安全器件使电动机 驱动10断电，从而使电动机12断电，这将停止驱动负载14,使得人可以安全地在电动机驱 动10、电动机12和/或负载14上工作。另外，线28、30以及32可经由切断开关26的输出 端子34连接至电动机驱动10的输入端子36,以向电动机驱动10提供频率恒定的三相AC 电力。电动机驱动10可经由电连接在电动机驱动10的输出端子46与电动机的输入端子 48之间的线40、42以及44将三相AC电力供给至电动机12。电动机12可将电动机驱动10 所供给的电能转换成对负载14进行驱动的机械能。
[0020] 通常，电动机驱动在建成之后由各种开发和质量测试来进行测试。在图2中示出 了当前公开的用于改善对电动机驱动的测试的装备60。如所描述的，装备60包括输入变 压器62、输入电感器66、非再生转换器（NRC)68、公共总线逆变器（CBI)70、输出电感器72 以及输出变压器74,输入变压器62被配置成电耦接至三相AC电源，例如电网64。应注意， NRC68可以是整流器，CBI 70可以是用于电力转换的逆变器，并且任何合适的整流器和逆 变器可用在装备60中。具体地，输入变压器62可被配置成电耦接至电网64并且耦接至 输入电感器66。输入电感器66可被配置成电耦接至NRC 68，NRC 68也可配置成经由直流 (DC)总线71电耦接至CBI 70。CBI 70可进一步配置成电耦接至输出电感器72,输出电感 器72还可以配置成电耦接至输出变压器74。最后，输出变压器74可进一步被配置成电耦 接至电网64。
[0021] 另外，装备60包括有功-无功功率控制模式电路（"P-Q控制模式电路")76。P-Q 控制模式电路76用于提供有功-无功功率控制模式（"P-Q控制模式"），其中CBI 70和 /或NRC 68可在测试电动机驱动78期间运行。应注意，电动机驱动78可包括NRC 68 (例 如，整流器）和CBI 70(例如，逆变器）。在某些实施例中，P-Q控制模式电路76可包括在 实现P-Q控制模式的印刷控制板（PCB，printed control board)上的固件、软件和/或电 路。例如，P-Q控制模式电路76可包括存储在非暂时性（非信号）计算机可读介质上的计 算机指令。实际上，如参考图3进一步解释的，示出为P-Q控制模式电路76的块76可表示 一个或更多个处理器和存储用于执行P-Q控制模式操作的计算机可读指令的存储器。当以 P-Q控制模式运行时，CBI 70可控制NRC 68上的负载量，以执行要求负载的电动机驱动78 测试。换言之，P-Q控制模式、NRC 68以及CBI 70可模拟被连接至电动机驱动78的负载。 因此，由于装备60在测试期间通过使用P-Q控制模式能够模拟被连接至电动机驱动78的 负载，所以当前所公开的技术能够在不使用达因单元的情况下执行对电动机驱动78的多 个测试。
[0022] 现在转向装备60的操作，三相AC电力可经由电网64供给至输入变压器62。经由 电网64供给的电力的频率可以是50赫兹或60赫兹。在某些实施例中，输入变压器62可 以是能够从50赫兹转换至60赫兹或从60赫兹转换至50赫兹的可变频率变压器。另外， 输入变压器62可被配置成根据需要逐步升高电压和/或逐步降低电压。因此，输入变压器 62可利用电压分接（voltage tapping)，以将输入电压调节至装备60。在任意实施例中，输 入三相AC电力可从输入变压器62传送至输入电感器66,输入电感器66可在将AC电力供 给至NRC 68之前通过去除谐波来平滑AC波形。NRC 68可包含被配置成执行电力转换的电 路，例如，整流器中所包括的开关。例如，以P-Q控制模式操作时，NRC 68可将所供给的AC 转换成具有特定特征的直流（DC)，该特定特征表示期望的P (有功功率）和/或Q(无功功 率），它们可分别模拟测试中的被模拟负载的扭矩和流量。
[0023] 在NRC 68将AC电力转换成DC之后，DC电力可经由DC总线71被供给至CBI 70。 类似地，CBI 70可包含被配置成执行电力转换的电路，例如，逆变器中所包括的开关。例如， 使用P-Q控制模式，CBI 70可将DC电力转换成具有特定特征的AC电力，该特定特征表示期 望的P (有功功率）和/或Q (无功功率），它们可分别模拟测试中的被模拟负载的扭矩和流 量。CBI 70可将所产生的AC电力发送至输出电感器72,以滤除谐波并且使波形平滑。通 过去除谐 波，输出电感器72可用于保持输出变压器的温度降低。然后，AC电力可被传送至 输出变压器74,输出变压器74可利用电压分接，以将合适的电压输出至电网64。换言之， 输出变压器74可使用分接头来调节供给至电网64的输出AC的电压。
[0024] 记住这一点，图3例示了可以作为P-Q控制模式电路76的一部分并且可以被P-Q 控制模式电路76用于执行P-Q控制模式操作的各种部件的框图。如图3中所示，P-Q控制 模式电路76可以包括通信部件78、处理器80、内存82、存储器84等。通信部件78可以是 可便于在电动机驱动与其他系统和/或装置之间通信的无线或有线通信部件。处理器80 可以是能够执行计算机可执行代码的任意类型的计算机处理器或微处理器。内存82和存 储器84可以是能够用作存储处理器可执行代码、数据等的介质的任意合适制品。这些制品 可表示有形的计算机可读介质（即，任意合适形式的内存或存储器），该介质可存储由处理 器80用来执行当前所公开的技术的处理器可执行代码。内存82和存储器84还可用于存 储所接收的用于特定测试的有功功率参考和无功功率参考、由处理器80分析的数据等。
[0025] 考虑以上内容，装备60可用于在额定电压和频率下运行许多开发和质量测试。一 旦启动测试，CBI70和/或NRC68可执行P-Q控制模式，该P-Q控制模式可运行在上述P-Q 控制模式电路中所包括的处理。
[0026] 通过参考图4可以更好的理解该处理，图4是根据本方法的实施例的用于将P-Q 控制模式用于图2的装备60以执行各种测试的示例性处理90的框图。在块92中，处理 90启动对电动机驱动78的测试，对电动机驱动78的测试可包括在NRC 68、CBI 70上和/ 或在驱动78 (NRC 68和CBI 70的结合）上单独运行的多个测试。具体地，可将测试分成 不同的类别，这些类别包括温度测试、电压波动测试、可靠性测试、高功率/并行测试以及 液体制冷专用测试。更具体地，作为这些类别的一部分的某些测试可以包括，但不限于：热 测试、动态制动温度测试、过载评估、单相重新定额温度测试、范围扩展的操作温度测试、预 充电周期测试、过电压-欠电压（高/低线）测试、电压不平衡测试、功率因素帽切换测试 (power factor cap switching test)、换相缺口免疫测试（commutation notch immunity test)、软AC线路测试、整流模块测试等。
[0027] 一旦启动测试，则处理器90可使CBI 70和/或NRC 68执行在装备60中包括的 P-Q控制模式76(块94)。当操作在P-Q控制模式76时，CBI 70和/或NRC 68可以利用线 电压感测，以监视由装备60中的CBI 70输出的电力的脉宽调制（PWM)(块96)和来自电网 64的输入电力。在某些实施例中，线电压感测可以实现为在PCB上的AC输入线传感器或利 用其他电路来实现。P-Q控制模式76可以获得电压参考（Vref)，该电压参考被设置成来自 电网64的输入AC电压的角度。然后，P-Q控制模式76可监视来自CBI 70的输出电力并 且将其与Vref相比较，CBI 70可以将其输出AC电力的角度设置成与Vref相匹配。因此， 在特定实施例中，P-Q控制模式76可利用锁相环（PLL)(块98)以获得来自电网64的测量 电压的反馈，从而将其与由装备60中的CBI 70输出的电力的电压相比较。如果来自电网 64的输入电力的电压与来自装备60的CBI 70的输出电力不匹配，则P-Q控制模式76可 使用锁相环将装备的电压与电网的电压同步（块100)。具体地，P-Q控制模式76可使CBI 70通过改进的PWM来产生AC正弦波形，改进的PWM为电网64提供合适的电压（例如，Vref 相位角）。另外，如前面所提及的，输出电感器72可降低AC波形中的谐波，以产生平滑波。 此外，输出变压器74可使用电压分接来调整至电网64的AC电力的输出电压。
[0028] 在通过装备60的输出电力和来自电网64的输入电力处于锁定步骤之后，可执行 上面讨论的锁定（块102)。在某些实施例中，可以在与电动机驱动78分开的NRC 68和/ 或CBI 70上和/或在作为NRC 68和CBI 70的组合的电动机驱动78上单独运行驱动单元 测试。这提供了以下优点：证明NRC 68和CBI 70单独地和组合地在电动机驱动78中地如 期地起作用。例如，如果电动机驱动78测试中的一个测试由于某种原因而失败，则可单独 地测试NRC 68和CBI 70,以确定哪个部件是电动机驱动78失效和/或故障的原因。实际 上，除了未列出的其他测试之外，上面所讨论的测试中的任意一种还可针对NRC 68、CBI 70 和/或电动机驱动78以任意组合来执行。
[0029] 通常，每个测试会要求产生特定量的扭矩和/或流量以模拟被驱动的负载。此扭 矩和/或流量产生可通过P-Q控制模式来实现。如之前所讨论的，有功功率（P)可表示被模 拟负载的扭矩，而无功功率（Q)可表示被模拟负载的流量。具体地，当测试被启动并且装备 60已使电力与电网64同步时，P-Q控制模式76可接收期望的P(扭矩）参考和/或Q(流 量）参考以针对给定测试进行模拟（块104)。一旦装备60已接收了期望的P和Q，则P-Q 控制模式可基于期望的P和Q参考来确定栅极驱动信号，该栅极驱动信号控制整流器和逆 变器（分别是NRC 68和CBI 70)中的每一个的开关的操作。然后，P-Q控制模式可将所确 定的栅极驱动信号传输至NRC 68和/或CBI 70中的开关，NRC 68和/或CBI 70的开关 可相应地执行电力转换。例如，在CBI 70中所包括的开关可以以特定的速率触发（fire)， 以将DC电力转换成具有反应P参考和Q参考的正弦波形的AC电力。此外，CBI 70可以利 用P-Q控制模式来将电力循环至NRC68,以模拟负载量。以这种方式，所公开的技术能够通 过模拟被电动机驱动78驱动的负载，在不使用达因单元的情况下，测试电动机驱动78,其 中电动机驱动78被配置成根据给定测试中的模拟负载，利用P-Q控制模式来产生具有可配 置的扭矩⑵和流量（Q)的三相AC电力。
[0030] 如之前所提及，所公开的无达因装备60可以提供尺寸紧凑的优点。实际上，在某 些实施例中，无达因装备60可以是600毫米宽或更小。如果NRC 68和CBI 70在以上测试 中的一个中失败、被损坏等，则装备60可容易地配置为能够将NRC 68和CBI 70插入装备 60和从装备60去除（例如，进入/退出）NRC 68和CBI 70。另外，装备60使用近乎最小 的电缆长度并且由于不使用达因单元的事实而使安装成本降低。
[0031] 尽管本文仅示出和描述了本公开的某些特征，但对于本领域的普通技术人员而言 可以存在许多变形和修改。因此，应理解的是，所附权利要求意在覆盖落入本公开的真正思 想范围内的所有这种变形和改变。
【主权项】
1. 一种系统，包括： 输入变压器，所述输入变压器被配置成电耦接至电网； 输入电感器，所述输入电感器电耦接至所述输入变压器； 整流器，所述整流器电耦接至所述输入电感器； 逆变器，所述逆变器电耦接至所述整流器； 输出电感器，所述输出电感器电耦接至所 述逆变器； 输出变压器，所述输出变压器电耦接至所述输出电感器并且被配置成电耦接至所述电 网；以及 控制电路，所述控制电路被配置成： 接收与对所述系统的测试相关联的期望的有功功率和期望的无功功率， 基于所述期望的有功功率和无功功率来确定一个或更多个栅极驱动信号，以及 通过将所述一个或更多个栅极驱动信号传输至所述整流器中的第一组开关、在所述逆 变器中的第二组开关或第一组开关和第二组开关的组合来开始执行所述测试，其中，所述 整流器、所述逆变器或者所述整流器和所述逆变器的组合被配置成基于所述栅极驱动信号 在对应于所述期望的有功功率和无功功率的模拟负载下进行操作。2. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述期望的有功功率和无功功率分别表示与所 述测试中的所述模拟负载对应的期望的扭矩和流量。3. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制电路被配置成在运行所述测试之前控 制所述逆变器的操作，以利用电压线感测来创建使所述电网的输入电力与来自所述逆变器 的输出电力同步的锁相环。4. 根据权利要求3所述的系统，其中，所述锁相环进行操作，以创建反馈环，所述反馈 环测量所述电网的输入电力的电压以获得电压参考并且将所述电压参考与由所述逆变器 输出的电力的电压相比较以确定这两个电压是否匹配，其中，所述控制电路被配置成将所 述逆变器输出的电力设置成与所述电网的输入电力匹配。5. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述输入变压器和所述输出变压器分别被配置 成执行电压分接，以调节所述输入电力和所述输出电力的电压。6. 根据权利要求1所述的系统，主要包括： 所述输入变压器，所述输入变压器被配置成电耦接至所述电网； 所述输入电感器，所述输入电感器电耦接至所述输入变压器； 所述整流器，所述整流器电耦接至所述输入电感器； 所述逆变器，所述逆变器电耦接至所述整流器； 所述输出电感器，所述输出电感器电耦接至所述逆变器； 所述输出变压器，所述输出变压器电耦接至所述输出电感器并且被配置成电耦接至所 述电网；以及 所述控制电路。7. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述整流器被配置成将交流转换成直流，并且所 述逆变器被配置成将直流转换成交流。8. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述整流器包括非再生转换器并且所述逆变器 包括公共总线逆变器。9. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制电路被配置成监视所述系统的输出，以 便基于所述系统的输出来为包括所述整流器和所述逆变器的电动机驱动提供额定的频率 和电压。10. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述输入变压器和所述输出变压器被配置成分 接线电压，以将所述电网输入的电力调节至所述系统并且将所述电动机驱动输出的电力调 节至所述系统。11. 一种方法，包括： 经由处理器启动对电动机驱动的一个或更多个测试，所述电动机驱动包括彼此电耦接 的整流器和逆变器； 经由所述处理器接收与对所述电动机驱动的一个或更多个测试相关联的期望的有功 功率和期望的无功功率； 基于所述期望的有功功率和期望的无功功率，经由所述处理器确定一个或更多个栅极 驱动信号，以提供至在所述整流器中的第一组开关、在所述逆变器中的第二组开关或者所 述第一组开关和所述第二组开关的组合； 将所述一个或更多个栅极驱动信号从所述处理器传输至所述整流器、所述逆变器或所 述整流器和所述逆变器的组合；以及 基于所述栅极驱动信号，在与所述期望的有功功率和期望的无功功率对应的模拟负载 下操作所述整流器、所述逆变器或所述整流器和所述逆变器的组合。12. 根据权利要求11所述的方法，其中，所述期望的有功功率和期望的无功功率分别 表示与所述一个或更多个测试中的模拟负载对应的期望的扭矩和流量。13. 根据权利要求11所述的方法，包括经由均配置成电耦接至电网和所述电动机驱动 的输入变压器和输出变压器来分接线电压，以将由所述电网输入的电力调节至所述电动机 驱动并且将由所述电动机驱动输出的电力调节至所述电网。14. 根据权利要求13所述的方法，包括经由电耦接至所述输入变压器和所述整流器的 输入电感器以及电耦接至所述逆变器和所述输出变压器的输出电感器来去除谐波。15. 根据权利要求11所述的方法，其中，所述整流器是非再生转换器并且所述逆变器 是公共总线逆变器。16. 根据权利要求11所述的方法，包括经由所述整流器将交流转换成直流并且经由所 述逆变器将直流转换成交流。17. 根据权利要求11所述的方法，包括在运行所述一个或更多个测试之前经由所述处 理器执行电压线感测，以创建使电网的输入电力与来自所述逆变器的输出电力同步的锁相 环。18. 根据权利要求17所述的方法，其中，所述锁相环创建反馈环，所述反馈环测量所述 电网的输入电力的电压以获得电压参考角度并且将所述电压参考角度与所述逆变器的输 出电力的电压相比较，以确定这两个电压是否匹配并且将来自所述逆变器的输出电力电压 角度设置成与所述电压参考角度匹配。19. 一种存储计算机指令的非暂时性计算机可读介质，所述计算机指令被配置成： 通过接收对应于模拟负载的分别表示扭矩和流量的期望的有功功率参考和期望的无 功功率参考来对包括非再生转换器和公共总线逆变器的电动机驱动运行一个或更多个测 试； 基于所述期望的有功功率参考和期望的无功功率参考来确定栅极驱动信号，其中，所 述栅极驱动信号被配置成在与所述期望的有功功率参考和期望的无功功率参考对应的模 拟负载下操作所述非再生转换器的开关、所述公共总线逆变器的开关或所述非再生转换器 的开关和所述公共总线逆变器的开关的组合；以及 将所述栅极驱动信号传输至所述非再生转换器、所述公共总线逆变器或所述非再生转 换器和所述公共总线逆变器的组合。20. 根据权利要求19所述的存储计算机指令的非暂时性计算机可读介质，包括在运行 所述一个或更多个测试之前执行使来自所述电动机驱动的输出电力与来自电网的输入电 力同步的锁相环。21. 根据权利要求19所述存储计算机指令的非暂时性计算机可读介质，其中，所述一 个或更多个测试仅在额定的电压和频率处。22. 根据权利要求19所述存储计算机指令的非暂时性计算机可读介质，其中，所述公 共总线逆变器通过使有功功率流通来控制在所述非再生转换器上的负载量。
【专利摘要】公开了用于测试电动机驱动的系统和方法。这些技术通过不使用达因单元来加强电动机驱动测试，从而减小初始安装成本、维护成本以及该装备的尺寸。该装备可包括整流器和逆变器，整流器和逆变器被配置成通过产生相应的有功(P)和无功(Q)功率(例如，分别是扭矩和流量)而在测试期间在模拟负载下操作在有功-无功功率控制模式。有功-无功功率控制模式可接收期望的P和Q，并且基于期望P和Q来确定一个或更多个栅极驱动信号以提供给在整流器和/或逆变器中的开关，其中所述栅极驱动信号被配置成在模拟负载下操作整流器和/或逆变器。栅极驱动信号可相应地传输至整流器和/或逆变器。
【IPC分类】G01R31/34, G01R31/00
【公开号】CN104897979
【申请号】CN201510098350
【发明人】约格什·帕特尔, 韦立祥
【申请人】洛克威尔自动控制技术股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月5日
【公告号】EP2916137A1, US20150253381
【技术领域】
[0001] 本公开总体涉及电动机驱动，更具体地涉及用于测试电动机驱动的系统和方法。
【背景技术】
[0002] 电动机和电动机驱动通常用于工业、商业、材料处理、过程以及制造环境，此处仅 随便提了几个。例如，在制造环境中，电动机驱动可以向用于使传送带旋转的电动机提供驱 动力。用于单相或三相感应电动机的典型电动机驱动使用来自电网的电力，并且执行电力 转换，以产生具有期望的电流、电压或频率特征的输出电力。电动机驱动在建成之后，通常 要测试其质量和开发保障。
[0003] 实际上，存在在电动机驱动上运行的大量测试。通常情况下，使用达因单元 (dyne-unit)来测试电动机驱动。达因单元通常可指负载。更具体地，达因单元可包括电親 接至一个或更多个公共总线逆变器、有源前端（AFE，active front end)、一个或更多个电 感器、一个或更多个电容器和/或交流（AC)预充电电路的发电动机，例如，一个或更多个电 动机和/或一个或更多个变压器。可对电动机驱动执行驱动单元测试，以确定是否产生了 合适的电力并且将该电力输出至所连接的达因单元（例如，负载）。然而，现在认识到，达因 单元安装昂贵并且占用大量空间。此外，现在认识到，达因单元需要频繁的保养以修复电动 机，这进一步增加了拥有成本，并且由于涉及大量的机电转换，达因单元可能是低效的。因 此，现在认识到，需要改善电动机驱动测试。
【发明内容】
[0004] 下面概述了范围与原始公开的主题相当的某些实施例。这些实施例并不意在限制 要求保护的主题的范围，这些实施例而是仅意在提供对所公开的主题的可能形式的简单概 括。实际上，本公开可以包括与下面给出的实施例类似或不同的各种形式。
[0005] 第一实施例提供了一种系统，该系统包括：被配置成电耦接至电网的输入变压器； 电耦接至输入变压器的输入电感器；电耦接至输入电感器的整流器；电耦接至整流器的逆 变器；电耦接至逆变器的输出电感器；电耦接至输出电感器并且被配置成电耦接至电网的 输出变压器；以及控制电路。该控制电路被配置成：接收与对系统的测试相关联的期望的 有功功率（P)和期望的无功功率（Q)，基于期望的P和Q来确定一个或更多个栅极驱动信 号，以及通过将该一个或更多个栅极驱动信号传输至整流器中的第一组开关、在所述逆变 器中的第二组开关或其结合来开始执行测试，其中，整流器、逆变器或者其结合被配置成基 于栅极驱动信号在与期望的P和Q对应的模拟负载下进行操作。
[0006] 第二实施例提供了一种方法，该方法包括：经由处理器启动在电动机驱动上的一 个或更多个测试，该电动机驱动包括彼此电耦接的整流器和逆变器；经由处理器接收与电 动机驱动上的一个或更多个测试相关联的期望的有功功率（P)和期望的无功功率（Q);基 于期望的P和Q，经由处理器确定一个或更多个栅极驱动信号，以提供至在整流器中的第一 组开关、在逆变器中的第二组开关或者其结合；将一个或更多个栅极驱动信号从处理器传 输至整流器、逆变器或其结合；以及基于栅极驱动信号，在与期望的P和Q对应的模拟负载 下操作整流器、逆变器或其结合。
[0007] 第三实施例提供了一种存储计算机指令的非暂时性计算机可读介质，该计算机指 令被配置成：通过接收对应于模拟负载的分别表示扭矩和流量的期望有功功率（P)参考和 期望的无功功率（Q)参考来在包括非再生转换器（NRC)和公共总线逆变器（CBI)的电动机 驱动上运行一个或更多个测试；基于期望的P参考和Q参考来确定栅极驱动信号，其中，该 栅极驱动信号被配置成在与期望的P参考和Q参考对应的模拟负载下操作NRC、CBI或其结 合的开关；以及将栅极驱动信号传输至NRC、CBI或其结合。
【附图说明】
[0008] 当参考附图阅读了下面的详细描述时，本公开的这些和其他特征、方面以及优点 将变得更好理解，在所有附图中类似符号表示类似的部件，其中：
[0009] 图1是根据本文所给出的实施例的电连接至对负载进行驱动的电动机的示例性 电动机驱动的透视图；
[0010] 图2是根据本文所给出的实施例的用于测试电动机驱动的示例性无达因装备的 图示；
[0011] 图3例示了根据本文所给出的实施例的可用在图2的装备中的P-Q控制模式电路 的框图；以及
[0012] 图4是根据本文所给出的实施例的将有功-无功功率控制模式（active-reactive power control mode)用于图2的装备以执行各种测试的示例性处理的框图。
【具体实施方式】
[0013] 将在下面描述本公开的一个或更多个具体实施例。为了简洁地描述这些实施例， 在说明书中可以不描述实际实现方式的所有特征。应理解的是，在开发任何一种这样的实 际实现方式的过程中，与在任何工程或设计项目中一样，必须使许多特定于实现方式的决 策实现开发者的特定目标，例如，满足系统相关限制和商业相关限制，该特定目标可能因实 现方式不同而不同。此外，应理解的是，这样的开发努力可能复杂且耗时，但对于受益于本 公开的本领域的普通技术人员而言却会是设计、制造以及加工的常规工作。
[0014] 当介绍本公开的各种实施例的元件时，冠词"一（a)"、"一（an)"、"该（the)"和 "所述（said)"意在表示存在一个或更多个这样的元件。术语"包含（comprising)"，包括 (including) "以及"具有（having) "意思是包括在内并且意味着可存在所列元件之外的附 加元件。
[0015] 除此之外，本公开涉及用于使用无达因装备来测试电动机驱动的系统和方法，以 减小安装该装备的初始成本、维护该装备的成本以及该装备的尺寸等。如之前所讨论的， 达因单元可以指电动机驱动向其供电的负载。达因单元可以包括电耦接至一个或更多个 公共总线逆变器、有源前端（AFE，active front end)、一个或更多个电感器、一个或更多 个电容器和/或交流（AC，alternating current)预充电电路的发电动机，例如，一个或 更多个电动机和/或一个或更多个变压器。本技术通过分别利用整流器和逆变器一一例 如，非再生转换器（NRC，non-regenerative converter)和公共总线逆变器（CBI，common bus inverter)一一实现了从测试装备去除达因单元，整流器和逆变器与可以模拟负载的 有功-无功功率控制模式（P-Q控制模式）结合来用作电动机驱动。在特定实施例中，P-Q 控制模式可提供与一个或更多个AFE在达因装备中所提供的功能相同的功能。尤其，P-Q 控制模式可产生具有以下特征的正弦波：与所测量的由电网供给的三相电力匹配。具体地， P-Q控制模式可接收可分别表示扭矩和流量的期望的有功（P)功率值和无功（Q)功率值。 然后，P-Q控制模式可基于期望的P和Q功率值来确定栅极驱动信号，并且将该栅极驱动信 号发送至NRC和/或CBI中的开关，以产生期望的扭矩和流量，从而模拟负载。
[0016] 为了实现此目的，P-Q控制模式可以由CBI在测试前用来创建锁相环（PLL， phase-locked loop)，以相应地利用在反馈环中感测 并且与电动机驱动的输出电力同步的 线电压来测量输入电网侧电压。另外，输出电感器可被用于在将电力输出至将电力传递回 电网的输出变压器之前过滤掉谐波。以这种方式，可以降低输出变压器的温度。由于在所 公开的装备中几乎不使用电力转换单元的事实，可以改善电动机驱动测试的效率。由于在 无达因装备中可以不包括电动机，所以可以不运行某些电动机特定测试。然而所公开的技 术能够运行通常针对处于额定频率和电压的电动机驱动而运行的许多开发和质量测试。此 外，该装备的紧凑尺寸、配置该装备的容易性、该装备的成本效率以及该装备的增加的效率 增益等使得该装备对于测试电动机驱动成为有益处的配置。
[0017] 通过介绍，在图1中示出了根据本方法的实施例的、电连接至对负载14进行驱动 的电动机12(例如，感应电动机、同步电动机等）的示例性电动机驱动10的透视图。在某 些实施例中，电动机驱动10可以是由威斯康辛州密尔沃基市的洛克威尔自动化公司制造 的POWERFLEX⑧驱动（POWERFLEX? drive manufactured by Rockwell Automation of Milwaukee, Wisconsin)。如所描绘的，经由主开关设备16获取的三相电源 (线18、20、22)电耦接至切断开关26处的输入端子24。开关设备16可以选择性地连接和 /或切断由来自电动机12的电源所供给的三相电力，电动机12驱动负载14,负载14可以 是阀、变压器、风扇、泵等。例如，开关设备16中的开关器件可以闭合，以将电力连接至电动 机12。另一方面，开关设备16中的开关器件可以断开，以切断来自电动机12的电力。在某 些实施例中，电源可以是电网。应注意，本文所描述的三相实现方式并不意在进行限制，所 公开的技术可以应用于单相电路，以及应用于针对其他应用设计的电路。
[0018] 在某些实施例中，开关设备16的操作（例如，开关器件的断开或闭合）可由控制 和监视电路来控制。更具体地，控制和监视电路可命令开关设备16连接或断开电力。另 外，控制和监视电路可远离开关设备16。换言之，控制和监视电路可以经由网络以通信的 方式耦接至开关设备16。在某些实施例中，该网络可以使用各种通信协议，例如，设备网 (DeviceNet)、现场总线（Profibus)或因特网。该网络还可以以通信的方式将控制和监视 电路耦接至系统的其他部分，例如，其他控制电路或人机界面（未示出）。另外，或替代地， 控制和监视电路可被包括在开关设备16中或者例如经由串行电缆直接耦接至该开关设 备。开关设备16中所包括的开关器件可包括继电器、触点、电路断路器等。
[0019] 此外，切断开关26可配置成中断至电动机驱动10或其他电气设备的电力。切断 开关26可用在各种装置中，但是通常地，切断开关26用作安全器件，该安全器件使电动机 驱动10断电，从而使电动机12断电，这将停止驱动负载14,使得人可以安全地在电动机驱 动10、电动机12和/或负载14上工作。另外，线28、30以及32可经由切断开关26的输出 端子34连接至电动机驱动10的输入端子36,以向电动机驱动10提供频率恒定的三相AC 电力。电动机驱动10可经由电连接在电动机驱动10的输出端子46与电动机的输入端子 48之间的线40、42以及44将三相AC电力供给至电动机12。电动机12可将电动机驱动10 所供给的电能转换成对负载14进行驱动的机械能。
[0020] 通常，电动机驱动在建成之后由各种开发和质量测试来进行测试。在图2中示出 了当前公开的用于改善对电动机驱动的测试的装备60。如所描述的，装备60包括输入变 压器62、输入电感器66、非再生转换器（NRC)68、公共总线逆变器（CBI)70、输出电感器72 以及输出变压器74,输入变压器62被配置成电耦接至三相AC电源，例如电网64。应注意， NRC68可以是整流器，CBI 70可以是用于电力转换的逆变器，并且任何合适的整流器和逆 变器可用在装备60中。具体地，输入变压器62可被配置成电耦接至电网64并且耦接至 输入电感器66。输入电感器66可被配置成电耦接至NRC 68，NRC 68也可配置成经由直流 (DC)总线71电耦接至CBI 70。CBI 70可进一步配置成电耦接至输出电感器72,输出电感 器72还可以配置成电耦接至输出变压器74。最后，输出变压器74可进一步被配置成电耦 接至电网64。
[0021] 另外，装备60包括有功-无功功率控制模式电路（"P-Q控制模式电路")76。P-Q 控制模式电路76用于提供有功-无功功率控制模式（"P-Q控制模式"），其中CBI 70和 /或NRC 68可在测试电动机驱动78期间运行。应注意，电动机驱动78可包括NRC 68 (例 如，整流器）和CBI 70(例如，逆变器）。在某些实施例中，P-Q控制模式电路76可包括在 实现P-Q控制模式的印刷控制板（PCB，printed control board)上的固件、软件和/或电 路。例如，P-Q控制模式电路76可包括存储在非暂时性（非信号）计算机可读介质上的计 算机指令。实际上，如参考图3进一步解释的，示出为P-Q控制模式电路76的块76可表示 一个或更多个处理器和存储用于执行P-Q控制模式操作的计算机可读指令的存储器。当以 P-Q控制模式运行时，CBI 70可控制NRC 68上的负载量，以执行要求负载的电动机驱动78 测试。换言之，P-Q控制模式、NRC 68以及CBI 70可模拟被连接至电动机驱动78的负载。 因此，由于装备60在测试期间通过使用P-Q控制模式能够模拟被连接至电动机驱动78的 负载，所以当前所公开的技术能够在不使用达因单元的情况下执行对电动机驱动78的多 个测试。
[0022] 现在转向装备60的操作，三相AC电力可经由电网64供给至输入变压器62。经由 电网64供给的电力的频率可以是50赫兹或60赫兹。在某些实施例中，输入变压器62可 以是能够从50赫兹转换至60赫兹或从60赫兹转换至50赫兹的可变频率变压器。另外， 输入变压器62可被配置成根据需要逐步升高电压和/或逐步降低电压。因此，输入变压器 62可利用电压分接（voltage tapping)，以将输入电压调节至装备60。在任意实施例中，输 入三相AC电力可从输入变压器62传送至输入电感器66,输入电感器66可在将AC电力供 给至NRC 68之前通过去除谐波来平滑AC波形。NRC 68可包含被配置成执行电力转换的电 路，例如，整流器中所包括的开关。例如，以P-Q控制模式操作时，NRC 68可将所供给的AC 转换成具有特定特征的直流（DC)，该特定特征表示期望的P (有功功率）和/或Q(无功功 率），它们可分别模拟测试中的被模拟负载的扭矩和流量。
[0023] 在NRC 68将AC电力转换成DC之后，DC电力可经由DC总线71被供给至CBI 70。 类似地，CBI 70可包含被配置成执行电力转换的电路，例如，逆变器中所包括的开关。例如， 使用P-Q控制模式，CBI 70可将DC电力转换成具有特定特征的AC电力，该特定特征表示期 望的P (有功功率）和/或Q (无功功率），它们可分别模拟测试中的被模拟负载的扭矩和流 量。CBI 70可将所产生的AC电力发送至输出电感器72,以滤除谐波并且使波形平滑。通 过去除谐 波，输出电感器72可用于保持输出变压器的温度降低。然后，AC电力可被传送至 输出变压器74,输出变压器74可利用电压分接，以将合适的电压输出至电网64。换言之， 输出变压器74可使用分接头来调节供给至电网64的输出AC的电压。
[0024] 记住这一点，图3例示了可以作为P-Q控制模式电路76的一部分并且可以被P-Q 控制模式电路76用于执行P-Q控制模式操作的各种部件的框图。如图3中所示，P-Q控制 模式电路76可以包括通信部件78、处理器80、内存82、存储器84等。通信部件78可以是 可便于在电动机驱动与其他系统和/或装置之间通信的无线或有线通信部件。处理器80 可以是能够执行计算机可执行代码的任意类型的计算机处理器或微处理器。内存82和存 储器84可以是能够用作存储处理器可执行代码、数据等的介质的任意合适制品。这些制品 可表示有形的计算机可读介质（即，任意合适形式的内存或存储器），该介质可存储由处理 器80用来执行当前所公开的技术的处理器可执行代码。内存82和存储器84还可用于存 储所接收的用于特定测试的有功功率参考和无功功率参考、由处理器80分析的数据等。
[0025] 考虑以上内容，装备60可用于在额定电压和频率下运行许多开发和质量测试。一 旦启动测试，CBI70和/或NRC68可执行P-Q控制模式，该P-Q控制模式可运行在上述P-Q 控制模式电路中所包括的处理。
[0026] 通过参考图4可以更好的理解该处理，图4是根据本方法的实施例的用于将P-Q 控制模式用于图2的装备60以执行各种测试的示例性处理90的框图。在块92中，处理 90启动对电动机驱动78的测试，对电动机驱动78的测试可包括在NRC 68、CBI 70上和/ 或在驱动78 (NRC 68和CBI 70的结合）上单独运行的多个测试。具体地，可将测试分成 不同的类别，这些类别包括温度测试、电压波动测试、可靠性测试、高功率/并行测试以及 液体制冷专用测试。更具体地，作为这些类别的一部分的某些测试可以包括，但不限于：热 测试、动态制动温度测试、过载评估、单相重新定额温度测试、范围扩展的操作温度测试、预 充电周期测试、过电压-欠电压（高/低线）测试、电压不平衡测试、功率因素帽切换测试 (power factor cap switching test)、换相缺口免疫测试（commutation notch immunity test)、软AC线路测试、整流模块测试等。
[0027] 一旦启动测试，则处理器90可使CBI 70和/或NRC 68执行在装备60中包括的 P-Q控制模式76(块94)。当操作在P-Q控制模式76时，CBI 70和/或NRC 68可以利用线 电压感测，以监视由装备60中的CBI 70输出的电力的脉宽调制（PWM)(块96)和来自电网 64的输入电力。在某些实施例中，线电压感测可以实现为在PCB上的AC输入线传感器或利 用其他电路来实现。P-Q控制模式76可以获得电压参考（Vref)，该电压参考被设置成来自 电网64的输入AC电压的角度。然后，P-Q控制模式76可监视来自CBI 70的输出电力并 且将其与Vref相比较，CBI 70可以将其输出AC电力的角度设置成与Vref相匹配。因此， 在特定实施例中，P-Q控制模式76可利用锁相环（PLL)(块98)以获得来自电网64的测量 电压的反馈，从而将其与由装备60中的CBI 70输出的电力的电压相比较。如果来自电网 64的输入电力的电压与来自装备60的CBI 70的输出电力不匹配，则P-Q控制模式76可 使用锁相环将装备的电压与电网的电压同步（块100)。具体地，P-Q控制模式76可使CBI 70通过改进的PWM来产生AC正弦波形，改进的PWM为电网64提供合适的电压（例如，Vref 相位角）。另外，如前面所提及的，输出电感器72可降低AC波形中的谐波，以产生平滑波。 此外，输出变压器74可使用电压分接来调整至电网64的AC电力的输出电压。
[0028] 在通过装备60的输出电力和来自电网64的输入电力处于锁定步骤之后，可执行 上面讨论的锁定（块102)。在某些实施例中，可以在与电动机驱动78分开的NRC 68和/ 或CBI 70上和/或在作为NRC 68和CBI 70的组合的电动机驱动78上单独运行驱动单元 测试。这提供了以下优点：证明NRC 68和CBI 70单独地和组合地在电动机驱动78中地如 期地起作用。例如，如果电动机驱动78测试中的一个测试由于某种原因而失败，则可单独 地测试NRC 68和CBI 70,以确定哪个部件是电动机驱动78失效和/或故障的原因。实际 上，除了未列出的其他测试之外，上面所讨论的测试中的任意一种还可针对NRC 68、CBI 70 和/或电动机驱动78以任意组合来执行。
[0029] 通常，每个测试会要求产生特定量的扭矩和/或流量以模拟被驱动的负载。此扭 矩和/或流量产生可通过P-Q控制模式来实现。如之前所讨论的，有功功率（P)可表示被模 拟负载的扭矩，而无功功率（Q)可表示被模拟负载的流量。具体地，当测试被启动并且装备 60已使电力与电网64同步时，P-Q控制模式76可接收期望的P(扭矩）参考和/或Q(流 量）参考以针对给定测试进行模拟（块104)。一旦装备60已接收了期望的P和Q，则P-Q 控制模式可基于期望的P和Q参考来确定栅极驱动信号，该栅极驱动信号控制整流器和逆 变器（分别是NRC 68和CBI 70)中的每一个的开关的操作。然后，P-Q控制模式可将所确 定的栅极驱动信号传输至NRC 68和/或CBI 70中的开关，NRC 68和/或CBI 70的开关 可相应地执行电力转换。例如，在CBI 70中所包括的开关可以以特定的速率触发（fire)， 以将DC电力转换成具有反应P参考和Q参考的正弦波形的AC电力。此外，CBI 70可以利 用P-Q控制模式来将电力循环至NRC68,以模拟负载量。以这种方式，所公开的技术能够通 过模拟被电动机驱动78驱动的负载，在不使用达因单元的情况下，测试电动机驱动78,其 中电动机驱动78被配置成根据给定测试中的模拟负载，利用P-Q控制模式来产生具有可配 置的扭矩⑵和流量（Q)的三相AC电力。
[0030] 如之前所提及，所公开的无达因装备60可以提供尺寸紧凑的优点。实际上，在某 些实施例中，无达因装备60可以是600毫米宽或更小。如果NRC 68和CBI 70在以上测试 中的一个中失败、被损坏等，则装备60可容易地配置为能够将NRC 68和CBI 70插入装备 60和从装备60去除（例如，进入/退出）NRC 68和CBI 70。另外，装备60使用近乎最小 的电缆长度并且由于不使用达因单元的事实而使安装成本降低。
[0031] 尽管本文仅示出和描述了本公开的某些特征，但对于本领域的普通技术人员而言 可以存在许多变形和修改。因此，应理解的是，所附权利要求意在覆盖落入本公开的真正思 想范围内的所有这种变形和改变。
【主权项】
1. 一种系统，包括： 输入变压器，所述输入变压器被配置成电耦接至电网； 输入电感器，所述输入电感器电耦接至所述输入变压器； 整流器，所述整流器电耦接至所述输入电感器； 逆变器，所述逆变器电耦接至所述整流器； 输出电感器，所述输出电感器电耦接至所 述逆变器； 输出变压器，所述输出变压器电耦接至所述输出电感器并且被配置成电耦接至所述电 网；以及 控制电路，所述控制电路被配置成： 接收与对所述系统的测试相关联的期望的有功功率和期望的无功功率， 基于所述期望的有功功率和无功功率来确定一个或更多个栅极驱动信号，以及 通过将所述一个或更多个栅极驱动信号传输至所述整流器中的第一组开关、在所述逆 变器中的第二组开关或第一组开关和第二组开关的组合来开始执行所述测试，其中，所述 整流器、所述逆变器或者所述整流器和所述逆变器的组合被配置成基于所述栅极驱动信号 在对应于所述期望的有功功率和无功功率的模拟负载下进行操作。2. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述期望的有功功率和无功功率分别表示与所 述测试中的所述模拟负载对应的期望的扭矩和流量。3. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制电路被配置成在运行所述测试之前控 制所述逆变器的操作，以利用电压线感测来创建使所述电网的输入电力与来自所述逆变器 的输出电力同步的锁相环。4. 根据权利要求3所述的系统，其中，所述锁相环进行操作，以创建反馈环，所述反馈 环测量所述电网的输入电力的电压以获得电压参考并且将所述电压参考与由所述逆变器 输出的电力的电压相比较以确定这两个电压是否匹配，其中，所述控制电路被配置成将所 述逆变器输出的电力设置成与所述电网的输入电力匹配。5. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述输入变压器和所述输出变压器分别被配置 成执行电压分接，以调节所述输入电力和所述输出电力的电压。6. 根据权利要求1所述的系统，主要包括： 所述输入变压器，所述输入变压器被配置成电耦接至所述电网； 所述输入电感器，所述输入电感器电耦接至所述输入变压器； 所述整流器，所述整流器电耦接至所述输入电感器； 所述逆变器，所述逆变器电耦接至所述整流器； 所述输出电感器，所述输出电感器电耦接至所述逆变器； 所述输出变压器，所述输出变压器电耦接至所述输出电感器并且被配置成电耦接至所 述电网；以及 所述控制电路。7. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述整流器被配置成将交流转换成直流，并且所 述逆变器被配置成将直流转换成交流。8. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述整流器包括非再生转换器并且所述逆变器 包括公共总线逆变器。9. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制电路被配置成监视所述系统的输出，以 便基于所述系统的输出来为包括所述整流器和所述逆变器的电动机驱动提供额定的频率 和电压。10. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述输入变压器和所述输出变压器被配置成分 接线电压，以将所述电网输入的电力调节至所述系统并且将所述电动机驱动输出的电力调 节至所述系统。11. 一种方法，包括： 经由处理器启动对电动机驱动的一个或更多个测试，所述电动机驱动包括彼此电耦接 的整流器和逆变器； 经由所述处理器接收与对所述电动机驱动的一个或更多个测试相关联的期望的有功 功率和期望的无功功率； 基于所述期望的有功功率和期望的无功功率，经由所述处理器确定一个或更多个栅极 驱动信号，以提供至在所述整流器中的第一组开关、在所述逆变器中的第二组开关或者所 述第一组开关和所述第二组开关的组合； 将所述一个或更多个栅极驱动信号从所述处理器传输至所述整流器、所述逆变器或所 述整流器和所述逆变器的组合；以及 基于所述栅极驱动信号，在与所述期望的有功功率和期望的无功功率对应的模拟负载 下操作所述整流器、所述逆变器或所述整流器和所述逆变器的组合。12. 根据权利要求11所述的方法，其中，所述期望的有功功率和期望的无功功率分别 表示与所述一个或更多个测试中的模拟负载对应的期望的扭矩和流量。13. 根据权利要求11所述的方法，包括经由均配置成电耦接至电网和所述电动机驱动 的输入变压器和输出变压器来分接线电压，以将由所述电网输入的电力调节至所述电动机 驱动并且将由所述电动机驱动输出的电力调节至所述电网。14. 根据权利要求13所述的方法，包括经由电耦接至所述输入变压器和所述整流器的 输入电感器以及电耦接至所述逆变器和所述输出变压器的输出电感器来去除谐波。15. 根据权利要求11所述的方法，其中，所述整流器是非再生转换器并且所述逆变器 是公共总线逆变器。16. 根据权利要求11所述的方法，包括经由所述整流器将交流转换成直流并且经由所 述逆变器将直流转换成交流。17. 根据权利要求11所述的方法，包括在运行所述一个或更多个测试之前经由所述处 理器执行电压线感测，以创建使电网的输入电力与来自所述逆变器的输出电力同步的锁相 环。18. 根据权利要求17所述的方法，其中，所述锁相环创建反馈环，所述反馈环测量所述 电网的输入电力的电压以获得电压参考角度并且将所述电压参考角度与所述逆变器的输 出电力的电压相比较，以确定这两个电压是否匹配并且将来自所述逆变器的输出电力电压 角度设置成与所述电压参考角度匹配。19. 一种存储计算机指令的非暂时性计算机可读介质，所述计算机指令被配置成： 通过接收对应于模拟负载的分别表示扭矩和流量的期望的有功功率参考和期望的无 功功率参考来对包括非再生转换器和公共总线逆变器的电动机驱动运行一个或更多个测 试； 基于所述期望的有功功率参考和期望的无功功率参考来确定栅极驱动信号，其中，所 述栅极驱动信号被配置成在与所述期望的有功功率参考和期望的无功功率参考对应的模 拟负载下操作所述非再生转换器的开关、所述公共总线逆变器的开关或所述非再生转换器 的开关和所述公共总线逆变器的开关的组合；以及 将所述栅极驱动信号传输至所述非再生转换器、所述公共总线逆变器或所述非再生转 换器和所述公共总线逆变器的组合。20. 根据权利要求19所述的存储计算机指令的非暂时性计算机可读介质，包括在运行 所述一个或更多个测试之前执行使来自所述电动机驱动的输出电力与来自电网的输入电 力同步的锁相环。21. 根据权利要求19所述存储计算机指令的非暂时性计算机可读介质，其中，所述一 个或更多个测试仅在额定的电压和频率处。22. 根据权利要求19所述存储计算机指令的非暂时性计算机可读介质，其中，所述公 共总线逆变器通过使有功功率流通来控制在所述非再生转换器上的负载量。
【专利摘要】公开了用于测试电动机驱动的系统和方法。这些技术通过不使用达因单元来加强电动机驱动测试，从而减小初始安装成本、维护成本以及该装备的尺寸。该装备可包括整流器和逆变器，整流器和逆变器被配置成通过产生相应的有功(P)和无功(Q)功率(例如，分别是扭矩和流量)而在测试期间在模拟负载下操作在有功-无功功率控制模式。有功-无功功率控制模式可接收期望的P和Q，并且基于期望P和Q来确定一个或更多个栅极驱动信号以提供给在整流器和/或逆变器中的开关，其中所述栅极驱动信号被配置成在模拟负载下操作整流器和/或逆变器。栅极驱动信号可相应地传输至整流器和/或逆变器。
【IPC分类】G01R31/34, G01R31/00
【公开号】CN104897979
【申请号】CN201510098350
【发明人】约格什·帕特尔, 韦立祥
【申请人】洛克威尔自动控制技术股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月5日
【公告号】EP2916137A1, US20150253381
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