永磁同步電機作為一種新型高效的節能產品，具有結構簡單、體積小、效率高、功率因數高、轉矩電流比高、轉動慣量低、可靠性好、易于散熱及維護等優點，已經得到廣泛認可和應用。
隨著永磁同步電機大范圍的應用，人們對其性能要求也越來越高，相關研究、設計人員和單位急需對所研發和生產的電機進行性能測試的設備，希望通過對測試電機的空載特性、負載特性、機械特性、動態特性等各種性能試驗采集測試電機的各種參數進行統計、分析和處理，達到研究、改進和優化電機設計的目的和確保新產品的質量、性能達到設計要求。
目前，永磁同步電機的測試平臺主要有兩類：測功機測試臺和對拖式測試臺。測功機測試臺主要采用磁滯測功機、磁粉測功機或電渦流測功機作為電機負載，通過散熱裝置將電機測試過程中產生的能量消耗掉。對拖式測試臺通過能量消耗、能量回饋或對拖回饋的方式解決回饋能量。其中，能量消耗型通過功率電阻等消耗回饋能量；能量回饋型將電機測試產生的能量再回饋至電網；對拖互饋型通過共直流母線或交流母線的方式形成電功率閉環系統。目前，隨著社會上環保意識和節能意識的提高，采用電功率閉環方式的對拖回饋型測試方案正逐漸代替能量消耗型測試方案成為主流方案。
根據測試規劃，本測試臺主要用來完成500-2200W小功率永磁電機的性能試驗，測試項目包括空載試驗、負載試驗、熱試驗(溫升試驗)、失步轉矩試驗、牽入轉矩試驗、堵轉試驗以及反向電動勢試驗。
考慮盡量兼顧不同功率段和電壓等級電機的試驗和靈活更換同步驅動變頻器的要求，系統采用四象限變頻器交流母線回饋的對拖試驗方式，通過調壓器為被試驅動器供電，能量通過能量再生式變頻器回饋至電網，從而形成電功率閉環的試驗系統。
該測試臺由驅動系統、陪試系統和測控系統組成，各部分作用分別如下：驅動系統包括調壓器、同步變頻器和被試電機，用于驅動被試電機，使被試電機工作于測試工況。
陪試系統包括驅動加載變頻器和陪試電機，完成系統加載和能量回饋。測控系統由電參數測量儀、轉矩轉速傳感器、控制回路等部分組成，用來采集被試電機各類參數(如電參數、機械參數等)以及發出控制指令。
工作原理：變頻器選用由ICBT組成的具有能量再生功能的變頻器，ICBT 供電單元包括ICGBT 供電模塊，進線濾波器，交流和直流熔斷器及其它選件。IGBT供電模塊將輸入的三相交流電逆變成直流電向逆變單元供電。對拖過程中，變頻器分別用于驅動被試永磁同步電機和陪試電機，陪試電機工作于轉矩控制模式下模擬電機負載，被試電機工作于轉速控制模式下，通過改變輸出轉速，可以研究在不同負載下，電機各種瞬時工況下的特性。當被測電機拖動陪試電機轉動時，陪試電機處于發電狀態，能量通過交流母線方式回饋到電網。
永磁同步電機驅動器通常采用矢量控制或直接轉矩控制方式驅動，不同于普通感應電機的是永磁同步電機的啟動通常需要轉子位置信息才能啟動。傳動變頻器寬泛的功率和電壓范圍可適用于驅動各種類型的電機，包括永磁電機，能夠滿足任何過程控制、自動化系統的需求。同時，考慮永磁同步電機驅動功率匹配和電壓等級問題，同步變頻器往往需要更換,以適配不同功率和電壓等級的電機，因此采用了調壓器為同步變頻器供電，并且將該變頻器設計成外置式接線，以便于更換。
陪試系統是本測試臺的核心部分，也是電機系統加載的關鍵，要求負載精確可調且響應迅速。相較于交流異步電動機，永磁同步電機動態響應更快，驅動精度更高，可在零速至額定轉速下進行加載成被試電機的性能測試。系統采用了交流母線回饋的方式，在此選用了壁掛式能量再生單傳動變頻器，其供電單元采用ICBT 整流方式，精確的控制了系統的能量傳輸，既可以作為整流器工作，也可作逆變器工作。可以有效的提高直流母線電壓，即使在電壓較低的電網，逆變器也可以獲得較高的功率輸出。壁掛式能量再生單傳動變頻器的核心技術是直接轉矩控制，該技術是把轉矩作為直接跟蹤控制對象，強調的是轉矩的直接控制與效果，因此可以對電機的動態變化做出快速反應，其動態轉矩階躍響應時間在開環應用時1~5ms，動態轉速誤差0.4%，閉環應用時為0. 1%，并且能實現低速大力矩、低電流大力矩和“零速滿轉矩”功能。為了充分發揮變頻器的優良特性，提高測試臺的整體水平，選用5.5kW變頻調速感應電機，該電機額定轉矩17. 5Nm,最大轉矩49Nm，50Hz以下恒轉矩調速，50Hz以上恒功率調速，并配置光電編碼器，使整個系統的速度控制精度和力矩控制精度都有了可靠的保證。結合直接轉矩控制技術，使陪試系統在各種條件的電網下均有卓越的速度控制特性和無與倫比的力矩控制特性。
電機試驗過程中，需要采集被試電機電壓、電流、功率、轉速、轉矩等大量測試數據，所需測量的物理量中有電參數和非電參數之分。電參數主要有電壓、電流、電功率、功率因數及頻率；非電參數主要是指轉速、轉矩、溫度、振動和噪聲等物理量。測量儀器儀表及傳感器是測試臺的核心部分，直接決定著測試數據的準確性和測試臺的可靠性。另外，永磁電機采用永磁體勵磁，不需要無功勵磁電流，因而其效率和功率因數通常比同規格感應電動機高，更容易設計制造高效電機。
由于變頻器輸出的調制波既有頻率很低的基波，同時又有大量的高次諧波。目前一般工業用的電參數測量儀器儀表很難測量從幾赫茲到幾十千赫茲頻率范圍的電參數”。而電參數測量的正確性和準確性是電機性能評價的關鍵，目前國內能保證全局精度0.2級的比較少，基本只能考慮進口品牌電參數測量儀。為了準確評估被試電機的性能，本測試系統電參數測量采用帶電機評估模塊功高精度功率分析儀進行電參數測量和機械參數測量，可配置1~6個電參數測量通道，能實現電機的輸入和輸出的高精度同步測量，操作靈活且擁有寬帶寬，是電機測試和評估的理想工具。
通常電參數測量儀直接測量電流不超過5A，超過5A則需要采用電流傳感器測量，而采用電流傳感器測量則會損失測量精度。根據測試能力設計要求，本系統峰值電流為42A，而功率分析儀提供了50A電流測量量程，因而測量系統選用了50A量程，省去了電流傳感器，在提高系統測量精度的同時也節約了建設成本。
轉矩轉速傳感器是測試臺測試系統的核心組成部分之一，對測量精度、響應速度和過載能力都有較高的要求。鑒于轉矩、轉速的測量準確性對電機試驗檢測數據的重要影響和測量峰值轉矩44Nm，因而采用了數字式轉矩轉速傳感器進行試驗電機的轉矩和轉速測量。
數字式轉矩轉速傳感器是一種結構獨特、響應頻率快、測量精度高的新型非接觸式傳感器，主要由轉子和定子組成。轉子用法蘭直接與電機的軸連接并隨電機軸旋轉，扭矩以脈沖頻率信號經定子輸出。其扭矩標定精度最高可達0.05%F.S,額定轉速8000 r/min 以上,擁有200%的過載能力，破壞載荷≥400%，完全滿足測試臺的使用要求。
為了確保被試電機電參數和轉矩轉速信號的采集數據的同步，采用了集成電機評價模塊來測量電機的轉速、轉矩和輸出(機械功率)，通過設置數據采集同步源有效確保電機參數測量的同步。其它輔助測量包括電阻儀、溫度儀、噪聲計、振動儀等均通過通訊接口集成接入測試系統。
本系統中變頻器、被試電機、電參數測量儀、轉矩轉速傳感器、陪試電機、PLC 及工控計算機外圍設備均是測控系統的控制對象，通過上位機測試軟件完成設備的啟停、工況檢測、電源調整、負載整、數據采集、分析和計算等任務。
