本發(fā)明涉及電機測試，具體的，涉及一種磁懸浮高速永磁同步電機智能化綜合性能測試平臺。

背景技術(shù)：

1、磁懸浮高速永磁同步電機作為新型高效能電機，因其無摩擦、低損耗和高轉(zhuǎn)速等優(yōu)點，廣泛應用于高速列車、磁懸浮系統(tǒng)、航空航天等領(lǐng)域。在這些高要求的應用場景中，電機的性能直接關(guān)系到系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性和能效，因此對電機的綜合性能測試尤為重要。

2、目前，磁懸浮高速永磁同步電機的性能測試包括但不限于電機的空載測試、負載測試、超速測試、溫升測試、振動與噪聲測試等多個項目。通常，每一類測試對應不同的測試設(shè)備，需通過復雜的接線和參數(shù)配置來完成。測試過程中，技術(shù)人員需要頻繁更換測試設(shè)備，將電機連接至不同的儀器系統(tǒng)，以完成對其電氣、機械以及熱力學等多方面參數(shù)的測量和驗證。每次設(shè)備更換不僅耗時費力，還容易導致誤接線、測試數(shù)據(jù)丟失等問題，增加了測試的復雜性和不確定性。

3、因此，現(xiàn)有技術(shù)亟須一種智能化、自動化的磁懸浮高速永磁同步電機綜合性能測試平臺，能夠集成各類測試項目，簡化操作流程，減少人工干預，提高測試效率，并提供更加可靠、準確的數(shù)據(jù)分析功能，以滿足行業(yè)快速發(fā)展的需求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提出一種磁懸浮高速永磁同步電機智能化綜合性能測試平臺，以提升測試效率，降低測試成本，并減輕測試人員的工作負擔。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、一種磁懸浮高速永磁同步電機智能化綜合性能測試平臺，包括：

4、電氣性能指標測試模塊，用于檢測磁懸浮電機的電氣性能；

5、動態(tài)特性指標測試模塊，用于檢測磁懸浮電機的運行過程中相應變化能力；

6、流程控制模塊，用于控制檢測設(shè)備并自動切換測試環(huán)節(jié)；

7、數(shù)據(jù)分析診斷模塊，用于分析診斷電氣性能指標測試和動態(tài)特性指標測試得到的數(shù)據(jù)，其中，動態(tài)特性指標通過帶有外部輸入的非線性自回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進行分析診斷。

8、進一步地，所述電氣性能指標測試模塊包括：

9、耐壓測試單元，用于通過流程控制模塊多次測量磁懸浮電機的定子繞組的漏電流值；

10、絕緣電阻測試單元，用于通過流程控制模塊多次測量磁懸浮電機的定子繞組的電阻值。

11、進一步地，所述動態(tài)特性指標測試模塊包括：

12、空載測試單元，用于通過流程控制模塊采集磁懸浮電機在無負載情況下的電壓、電流、輸入功率、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、輸出功率等數(shù)據(jù)；

13、負載測試單元，用于通過流程控制模塊采集磁懸浮電機在有負載情況下，其低速、中速、高速正反轉(zhuǎn)運行時的電壓、電流、輸入功率、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、輸出功率、溫升、振動與噪音等數(shù)據(jù)；

14、堵轉(zhuǎn)測試單元，用于通過流程控制模塊采集磁懸浮電機在額定轉(zhuǎn)速運行一段時間后，突加負載直至磁懸浮電機堵轉(zhuǎn)時的電壓、電流、輸入功率、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、輸出功率、溫升、振動與噪音等數(shù)據(jù)；

15、超速測試單元，用于通過流程控制模塊采集磁懸浮電機以高于額定轉(zhuǎn)速運行一段時間的過程中電壓、電流、輸入功率、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、輸出功率、溫升、振動與噪音等數(shù)據(jù)。

16、進一步地，所述流程控制模塊包括：

17、耐壓測試儀，用于向磁懸浮電機的定子繞組輸出指定電壓并測量漏電流；

18、絕緣電阻測試儀，用于測試磁懸浮電機的定子繞組的對地電阻ru、rv、rw和定子繞組間的電阻ruv、rvw、rwu的電阻值；

19、變頻器，用于改變磁懸浮電機輸入的頻率和電壓來調(diào)節(jié)磁懸浮電機速度；

20、功率分析儀，用于測量電氣系統(tǒng)或設(shè)備的電功率、能量和效率等參數(shù)；

21、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器，用于檢測磁懸浮電機軸上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速；

22、測功機，用于施加不同的機械負載并測量磁懸浮電機的輸出扭矩和功率；

23、溫度傳感器、振動傳感器、聲音傳感器，用于檢測磁懸浮電機的溫度、振動和聲音；

24、四象限變頻器，用于將測功機的機械功率轉(zhuǎn)換為電功率回饋電網(wǎng)；

25、第一接觸器、第二接觸器、第三接觸器，分別用于與變頻器、耐壓測試儀、絕緣電阻測試儀連接，實現(xiàn)變頻器或耐壓測試儀或絕緣電阻測試儀的開關(guān)；

26、流程控制終端plc，用于控制耐壓測試儀、絕緣電阻測試儀、變頻器、功率分析儀、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器、測功機、四象限變頻器、第一接觸器、第二接觸器、第三接觸器，其中，通過控制第一接觸器、第二接觸器、第三接觸器，實現(xiàn)自動切換不同測試環(huán)節(jié)；

27、交流母排，用于將磁懸浮電機與功率分析儀、變頻器、耐壓測試儀、絕緣電阻測試儀連接，實現(xiàn)功率分析儀、變頻器、耐壓測試儀、絕緣電阻測試儀對磁懸浮電機的檢測或控制；

28、通訊總線，用于連接控制耐壓測試儀、絕緣電阻測試儀、變頻器、功率分析儀、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器、測功機、四象限變頻器、溫度傳感器、振動傳感器、聲音傳感器，實現(xiàn)數(shù)據(jù)、信號的傳輸；

29、開關(guān)量控制器線路，用于實現(xiàn)流程控制終端plc對第一接觸器、第二接觸器、第三接觸器的控制；

30、其中，變頻器的輸入端與電網(wǎng)連接，變頻器、耐壓測試儀、絕緣電阻測試儀的輸出端分別與第一接觸器、第二接觸器、第三接觸器的輸入端連接，第一接觸器、第二接觸器、第三接觸器的輸出端與交流母排輸入端連接，交流母排的輸出端與功率分析儀的輸入端、磁懸浮電機的定子繞組連接，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器的輸入端、測功機的輸出端與磁懸浮電機的轉(zhuǎn)軸連接，四象限變頻器的輸入端與測功機連接，四象限變頻器的輸出端與電網(wǎng)連接，溫度傳感器、振動傳感器、聲音傳感器的輸入端與磁懸浮電機連接，通訊總線與耐壓測試儀、絕緣電阻測試儀、變頻器、功率分析儀、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器、測功機、四象限變頻器、溫度傳感器、振動傳感器、聲音傳感器、流程控制終端plc、數(shù)據(jù)分析診斷模塊連接，開關(guān)量控制線路的輸出端與第一接觸器、第二接觸器、第三接觸器的線圈連接。

31、進一步地，所述數(shù)據(jù)分析診斷模塊包括：

32、電氣性能指標測試判斷單元，根據(jù)電氣性能指標測試數(shù)據(jù)進行分析判斷；

33、動態(tài)特性指標測試判斷單元，通過非線性自回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對磁懸浮電機的動態(tài)特性進行分析判斷。

34、進一步地，所述電氣性能指標測試判斷單元包括：

35、耐壓測試判斷單元，根據(jù)電氣性能指標測試模塊的多次測試數(shù)據(jù)，計算出多次測試數(shù)據(jù)的耐壓測試數(shù)據(jù)平均值，并將耐壓測試數(shù)據(jù)平均值與耐壓測試數(shù)據(jù)標準值進行比較判斷，若耐壓測試數(shù)據(jù)平均值與耐壓測試數(shù)據(jù)標準值的差距在預設(shè)范圍內(nèi)，則耐壓測試合格，反之，則耐壓測試不合格；

36、絕緣電阻測試判斷單元，根據(jù)電氣性能指標測試模塊的多次測試數(shù)據(jù)，計算出多次測試數(shù)據(jù)的絕緣電阻測試數(shù)據(jù)平均值，并將絕緣電阻測試數(shù)據(jù)平均值與絕緣電阻測試數(shù)據(jù)標準值進行比較判斷，若絕緣電阻測試數(shù)據(jù)平均值與絕緣電阻測試數(shù)據(jù)標準值的差距在預設(shè)范圍內(nèi)，則絕緣電阻測試合格，反之，則絕緣電阻測試不合格。

37、進一步地，所述動態(tài)特性指標測試判斷單元包括：

38、空載測試判斷單元，通過動態(tài)特性指標測試模塊測量磁懸浮電機的定子電阻與電感、電機極對數(shù)、電機空載反電動勢、電機磁鏈常數(shù)，非線性自回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型根據(jù)測量的數(shù)據(jù)結(jié)合歷史數(shù)據(jù)，得出當前磁懸浮電機的空載狀態(tài)，若當前磁懸浮電機的空載狀態(tài)符合空載合格標準，則空載測試合格，反之，則空載測試不合格；

39、負載測試判斷單元，通過動態(tài)特性指標測試模塊測量磁懸浮電機的定子電壓與電流、電機輸入電功率與輸出機械功率、雜散損耗與效率、轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速，非線性自回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型根據(jù)測量的數(shù)據(jù)結(jié)合歷史數(shù)據(jù)，得出當前磁懸浮電機的負載狀態(tài)，若當前磁懸浮電機的負載狀態(tài)符合負載合格標準，則負載測試合格，反之，則負載測試不合格；

40、堵轉(zhuǎn)測試判斷單元，通過動態(tài)特性指標測試模塊測量磁懸浮電機的定子電壓與電流、轉(zhuǎn)矩，輸入電功率、堵轉(zhuǎn)損耗，非線性自回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型根據(jù)測量的數(shù)據(jù)結(jié)合歷史數(shù)據(jù)，得出當前磁懸浮電機的堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，若當前磁懸浮電機的堵轉(zhuǎn)狀態(tài)符合堵轉(zhuǎn)合格標準，則堵轉(zhuǎn)測試合格，反之，則堵轉(zhuǎn)測試不合格；

41、超速測試判斷單元，通過動態(tài)特性指標測試模塊測量磁懸浮電機的定子電壓與電流、轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速、電機輸入電功率與輸出機械功率、響應時間，非線性自回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型根據(jù)測量的數(shù)據(jù)結(jié)合歷史數(shù)據(jù)，得出當前磁懸浮電機的超速測試狀態(tài)，若當前磁懸浮電機的超速測試狀態(tài)符合超速合格標準，則超速測試合格，反之，則超速測試不合格。

42、進一步地，所述非線性自回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的公式為：

43、y(t)＝f(y(t-1),y(t-2),...,y(t-ny),u(t-1),u(t-2),...,u(t-nu))，

44、式中，y(t)為系統(tǒng)的當前輸出變量，f為非線性回歸函數(shù)，y(t-1),y(t-2),...,y(t-ny)為系統(tǒng)的歷史輸出變量，ny為輸出時延的階數(shù)，u(t-1),u(t-2),...,u(t-nu)為系統(tǒng)的歷史輸入變量，nu為輸入時延的階數(shù)；

45、非線性自回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型包括輸入層、隱藏層和輸出層，其中，輸入數(shù)據(jù)為歸一化后的電壓、電流、輸入功率、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、輸出功率、溫升、振動與噪音數(shù)據(jù)，選擇時，延時階數(shù)d為6，隱藏層神經(jīng)元數(shù)h為12。

46、進一步地，所述隱藏層的激活函數(shù)f1為雙曲正切s型傳遞函數(shù)，即tansig函數(shù)，公式為：

47、

48、所述隱藏層的計算公式為：

49、h(t)＝f1(w1u(t)+w2y(t)+b1)，

50、式中，h(t)為隱藏層的輸出，u(t)為每層神經(jīng)元的輸入，y(t)為每層神經(jīng)元的輸入，w1、w2為輸入層節(jié)點與神經(jīng)元之間的連接權(quán)重，b1為隱藏層的閾值；

51、所述輸出層的激活函數(shù)f2為線性傳遞函數(shù)，即purelin函數(shù)，公式為：

52、f2(x)＝purelin(x)＝x；

53、所述輸出層的計算公式為：

54、y(t)＝f2(w3h(t)+b2)，

55、式中，y(t)為系統(tǒng)的當前輸出，w3為隱藏層節(jié)點與輸出層節(jié)點之間的連接權(quán)重，b2為輸出層的閾值

56、進一步地，所述非線性自回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的訓練函數(shù)為levenberg-marquardt算法，通過在更新迭代過程中設(shè)定一個評判指標來判定近似值的好壞，levenberg-marquardt算法的連接權(quán)重調(diào)整方法公式為：

57、δw＝(jtj+μi)-1jte，

58、式中，μ是一個自適應調(diào)整的標量。

59、本發(fā)明的工作原理及有益效果為：

60、本發(fā)明通過電氣性能指標測試模塊和動態(tài)特性指標測試模塊能夠覆蓋磁懸浮永磁同步電機的電氣性能指標(耐壓測試和絕緣電阻測試)和動態(tài)特性指標(空載測試、負載測試、堵轉(zhuǎn)測試與超速測試)，確保磁懸浮電機在多個方面的性能都能得到全面評估，對磁懸浮電機性能進行全方位分析，有助于發(fā)現(xiàn)潛在問題并優(yōu)化磁懸浮電機設(shè)計。

61、本發(fā)明采用流程控制模塊對測試流程進行管理控制，實現(xiàn)了測試環(huán)節(jié)的自動切換，減少了人工干預，提高了測試效率。數(shù)據(jù)分析診斷模塊利用先進的非線性自回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型(narx)進行數(shù)據(jù)處理和判斷，能夠自動化處理數(shù)據(jù)波形，快速準確地給出測試結(jié)果，大大降低了人工分析的時間和成本。數(shù)據(jù)分析診斷模塊不僅能夠?qū)y試數(shù)據(jù)進行實時處理，還能通過訓練好的非線性自回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對測試結(jié)果進行智能判斷，快速識別出電機性能是否滿足設(shè)計要求。