交流測功機不是變頻器+電動機
      從電氣傳動的角度來看，交流測功機是交流傳動，即變頻器的一種的應用方式。由于設備的特殊性和應用的單一性，長期以來，人們只是把測功機當作是動力試驗的負載模擬和能量吸收裝置。因而也就習慣性的把交流測功機看作是“變頻器 + 電動機”。這就如同把雷達看作是簡單的無線電接受與發射裝置一樣，是非常片面的。
      從控制設備來看，交流傳動與交流測功都是使用變頻器來控制異步電動機，但兩者無論控制對象，工作模式以及技術要求等都有很大的差異。從目前使用情況來看，大家還是停留在變頻器的簡單使用階段，對交流測功機控制與應用存在以下需要解決的問題。
（1） 交流傳動主要是轉速控制，其目的是實現無級調速，此時電機工作在電動狀態。而交流測功主要是轉矩控制，其目的是實現原動機的負載模擬，即加載。此時電機工作在制動狀態，控制原動機的轉矩并吸收其輸出的能量。
      就所有的變頻器來說，其轉速控制特性和精度非常好，但沒有考慮交流測功的應用，因此也就沒有轉矩控制的功能。因此，采取何種策略來控制加載電機的轉矩，實現快速而準確的加載，是交流測功機控制的核心問題，也是關鍵的技術難點。
（2） 交流測功機是一種電動加載，同時具有電動機和測功機兩種工作模式，由此產生出許多傳統測功機所沒有的加載方法，如瞬態加載、反拖切換、動態堵轉、帶載啟動、慣量模擬等。這些新的加載方法是交流測功機的特色和亮點，但如何對它們進行規范性的設計，并加以靈活的應用，是推廣和應用交流測功機的關鍵問題。
（3） 在絕大多數場合，交流傳動只是單一的變速或穩速應用。而交流測功是做動力試驗用的，在工作過程中，加載電機的轉矩或轉速需要按照測試工藝的要求不斷的調整和變化，以測試原動機在不同加載條件下的性能參數和特性曲線。
      加載過程中的轉速、轉矩、功率和效率等參數需要通過計算機進行實時采集和分析處理。因此，如何實現計算機對交流測功機、扭矩傳感器和功率分析儀等所有的測控設備進行自動控制和數據傳輸，交流測功機與動力試驗系統的綜合應用問題。

合成儀器
      美國國防部在2002年向國會提交的報告中指出，下一代的測控系統必須是基于現成可用商業技術（COTS）的模塊化的硬件和軟件，同時強調了軟件的能動作用。為此，提出了合成儀器（Synthetic Instrumentation）的新概念。其目的是進一步提高測控系統的通用性、靈活性、可靠性，同時節省研發費用和時間，降低設備成本。

      基于同樣的設計理念，我們對交流測功機控所需要的全部硬件和軟件進行了模塊化設計，最終研制出一款新型的D8001型高速可編程交流測功機控制器，為交流測功機的控制與應用提供了新的解決方案和一款性能優良、功能齊全、操作簡單、使用方便的測控儀器。
      D8001是高標公司所獨創的新產品，填補了國內外尚未此項產品的空白。我們所使用的技術全部具有當今交流測功之世界先進水平，包括最新的工業標準技術，實驗室技術和自有知識產權技術。
      D8001使用的標準和可選配模塊如下。全部模塊安裝在一個19吋2U標準機箱中，工藝先進，結構緊湊，使用方便。其中轉矩閉環控制是軟件模塊，直接安裝在變頻器主板的內存中。編程接口程序與通訊模塊配套使用，安裝在計算機上，可供LabVIEW、C++等應用程序調用，實現計算機對D8001的自動控制和數據傳輸。
      顯示單元：高亮度熒光數碼顯示屏 （VFD）， 顯示設定值、實際值和控制器狀態。
      邏輯單元：可編程控制器（PLC），用于控制器的功能設定、狀態轉換和邏輯控制。
      控制單元：高速可編程數字信號處理器（DSP），用于測功機數據采集和分析處理。
      供電單元：+5V、+24V、+12V 和 ±15V 直流電源，供控制單元和外部傳感器用。
      可選模塊：脈沖編碼器適配器，以太通訊模塊，擴展數字和模擬輸入／輸出模塊等。
 應用程序：DynoCON 交流測功機應用宏。
 控制程序：PI-DTC 轉矩閉環控制軟件模塊。
 編程接口：DynoAPI 動態鏈接庫文件（DLL）。
 定制程序：Pass/Fail 產品的合格/不合格檢驗。

控制與應用
      有了D8001控制器，我們就可以輕輕松松的操作交流測功機了。由于D8001對交流測功機控制與應用的全部功能進行了明確的定義，無論手動操作還是自動控制都非常的簡單方便。

開關和按鈕

名稱	英文簡寫	功能描述
電源開關	POWER	D8001 控制器電源總開關
故障復位	RESET	當顯示變頻器或控制器出現故障時，按鍵復位
電機轉向	FOR／REV	FOR：電機正轉（順時針），REV：電機反轉（逆時針）。 注：電機的實際轉向需要在現場調整。
控制模式	DTC／PID	DTC：轉矩開環控制，PID：轉矩閉環控制 注：轉矩閉環控制需要扭矩傳感器并安裝專門的控制程序
加載模式	TOR／SPE	TOR：加載（定轉矩控制），SPE：反拖（定轉速控制）
功能鍵	F1／F2	預先定制的特殊控制功能，如動態堵轉或帶載啟動
手動給定	UP-DOWN	轉矩或轉速的單步加減按鍵，每步 1 rpm或 0.1 Nm
啟停控制	DEC-INC	轉速和轉矩給定旋鈕，按一次啟動，再按一次停止

轉速和轉矩設定
      D8001控制器的轉矩設定和轉速設定使用同一個旋鈕，它能夠根據運行模式的選擇自動轉換為轉速設定或轉矩設定。手動旋鈕使用脈沖發生器，設定準確，使用方便，手感極好。
 
啟動和停止
      轉速和轉矩設定旋鈕帶有啟動／停止運行功能，按一次旋鈕即啟動，再按一次則停止。

顯示
      兩行40字符高亮度熒光數碼顯示屏（VFD）可以顯示各個參數的設定值、實際值、計算值以及工作狀態。特殊的顯示內容可以定制，如產品的合格與不合格（PASS／FAIL）。

工作模式

運行模式	控制方法	使用說明
瞬態加載	定轉矩控制	加載運行是一種最常用的控制模式，此時加載電機工作在制動狀態，它以其產生制動扭矩來控制原動機的輸出扭矩，并吸收原動機輸出的能量。由于 DTC 交流測功機的轉矩動態響應非常快，故國外稱之為瞬態加載。
反拖切換	定轉速控制	在空載或加載運行過程中瞬間將測功機切換為電動機，此時加載電機工作在電動狀態，拖動原動機旋轉。
動態堵轉	零轉速控制	快速將空載或帶載旋轉的原動機強制到零轉速堵轉狀態。 此種堵轉無需制動器，是一種動態狀態，故稱之為動態堵轉。
帶載啟動	恒轉矩控制	預先設定一個負載轉矩，啟動過程中負載轉矩保持恒定不變。
產品檢驗	定參數控制	按照預先確定的檢驗參數和運行模式，在運行過程中自動檢測和計算，給出產品的合格與不合格判斷（PASS／FAIL）。 此功能因測試工藝不同而需要定制。
自動加載	計算機控制	通過以太網由計算機控制，按照測試程序自動加載。 在計算機測試軟件配合下，可以實現多種復雜的加載運行模式，如脈沖加載、斜線加載、曲線加載等，為伺服系統等特種電機和零部件的時域和頻域特性分析提供先進的加載試驗手段。

 

應用實例

      CMTS是高標公司采用交流測功機設計和制造的一種新型伺服系統特性分析與檢測平臺，主要用于伺服電機與伺服驅動器的集成檢測。高標公司獨創的轉矩閉環控制策略和D8001可編程交流測功機控制器的應用，實現了DTC 直接轉矩控制與轉矩閉環控制的完美結合，極大的提高了測控系統的控制精度和動態響應特性，為實驗室和生產線應用的提供了一套技術先進、功能齊全、操作簡單、使用方便的智能儀器。在測試精度、測試速度和測試方法等方面都有別于傳統的電機測試平臺，并有廣泛的通用性、靈活性和實用性。

      CMTS電機測試系統電氣連接如圖所示，全部的測控設備實現了模塊化和柔性化。主要設備有：

n    ABB公司ACS800系列變頻器，能耗吸收型。

n    ABB三相異步加載電動機，帶脈沖編碼器。

n    D8001 高速可編程交流測功機控制器。

n    德國ETH公司扭矩傳感器。

n    CMTS 8.0電機測試軟件。

結 語

      通過對ABB變頻器的軟件和硬件進行全面的二次開發，以合成儀器的設計思想，為交流測功機的控制與應用提供了全新的解決方案和一款多功能的測控儀器。

      由D8001具有高度靈活的編程能力以及豐富的可選配模塊，因而可以滿足各種交流測功機的應用。D8001可以單獨使用，手動操作，也可以與計算機和其它測控設備配搭使用，共同構建出一個模塊化、智能化和柔性化的動力試驗與測控系統。