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电力测功机动态测试平台系统
第六图书馆
为了測试电动汽车电机驱动性能,开发了一台高性能电力測功机测试系统,该系统使用他励直流发电机负载电机和可工作在
4个象限的高性能控制器,实现了电机转速的闭环控制,配备了高性能的转矩传感器和全数字化的数据采集系统,实现了对异步
电机、直流电机、示磁无刷电机、ぶ磁同步电机及相应控制器的动、静态性能测试.为了测试电动汽车电机驱动性能,开发了
一台高性能电力測功机测试系统,该系统使用他励直流发电机负载电机和可工作在4个象限的高性能控制器,实现了电机转速
的闭环控制,配备了高性能的转矩传感器和全数字化的数据采集系统,实现了对异步电机、直流电机、永磁无刷电机、永磁同
步电机及相应控制器的动、静态性能试.测功机动态测试转矩测量北京工业大学学报徐萍萍宋建国王雁峰
刘红沈光地北京工业大学电子信息与控制工程学院,北京1000222007第六图书馆
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第33卷第6期
北京工业大学学报
Vol 33 No 6
2007年6月
JOURNAL OF BEIING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
Jun.2007
电力测功机动态测试平台系统
徐萍萍,宋建国,王雁峰,刘红,沈光地
(北京工业大学电子信息与控制工程学院,北京10002
摘要:为了测试电动汽车电机驱动性能,开发了一台高性能电力测功机测试系统,该系统使用他励直流发电
机负载电机和可工作在4个象限的高性能控制器,实现了电机转速的闭环控制,配备了高性能的转矩传感器和
全数字化的数据采集系统,实现了对异步电机、直流电机、永磁无刷电机、永磁同步电机及相应控制器的动、静态
性能测试.
关键词:测功机;动态测试;转矩测量
中图分类号:TP29
文献标识码:A
文章编号:0254-0037(2007)06-0582-05
测功机可分为电涡流测功机、水力测功机,磁粉测功机及电力测功机等4类,最常用的是电涡流测功
机和电力测功机,前者是靠发电的方式产生阻转矩,不能回馈电网,只能测试驱动电机或内燃机静态性能;
而电力测功机本质是一个可工作在4个象限的电动机,从电动到制动的切换时间也较快,再配上高性能的
转矩传感器,即可测试电驱动系统的动态性能.本测试平台以直流电机为负载电机,转矩传感器采用
HBM的T10F,实现了测试驱动电机动态指标的目标
1直流测功机工作原理分
书
电力测功机实际上是一个发电机,它将内燃机或
电动机发出的机械能转变成电能,画过効定反扭矩
转速便可测得内燃机的扭矩和功率.电力测功机
E
R
采用直流发电机,也可采用交流发电机.直流电力测
功机的工作特性是由直流电机的工作特性决定的,具
有负荷和转速调节范围大、工作性能稳定、动态响应
快、测量精度高、低速大扭矩的特点.图1是直流他
图1直流他励电机结构示意图
Fig 1 Separately excited DC motor"s framework
励电机结构示意图2?
直流电机作为发电机和电动机运行时,二者电磁转矩的作用是不同的.发电机的电磁转矩是阻转矩,
稳定运行时被测电机的转矩M1必须与发电机的电磁转矩M和空载摩擦转矩M。相平衡,即
M=M+M
同理,当直流电机工作在电动模式时,被测电机工作在回馈制动状态,则直流电机的电磁转矩M也
必须与制动转矩和空载摩擦转矩M。相平衡,即
在实际情况中,由于M。较小,通常可忽略不计,根据电机输出转矩公式
只要电机转速达到稳态,即可得到M=M1,电磁转矩可通过转矩传感器测到.负载直流电机工作在转速
收稿日期:2006-03-17
作者简介:徐萍萍(1973-),女,山东烟台人,讲师
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第6期
徐萍萍等:电力测功机动态测试平台系统
闭环下,并可在4个象限任意切换,被测驱动电机则工作在转矩闭环下.这样即可实现在同一根传动轴
上,通过被测电机控制转矩的大小,负载电机控制转速,保持整个电机工作稳定.
2系统组成
本电机试验台架可进行最大功率为160kW、最高转速为7000r/s的性能测试,测试内容包括静态功
能测试和动态功能测试两大类
静态测试功能可进行的实验包括
1)单向电源供电(整流柜供电)时,测量电机在各稳定速度下的稳定转矩;
2)电池组供电时,除了测试在各转速下的电动转矩,还测量电机被拖曳时在稳定速度下的制动转矩;
3)对被测电机控制器的输入/输出电流、电压及功率进行有关测量及分析,通过LEM功率分析仪进
行信号的频谱分析;
4)测量堵转时的电动机输出转矩.
动态测试功能主要是进行常见工况模拟实验(Tーn),转矩一转速曲线在操作界面上事先设定,无需
手动调节.从而对电机控制系统能进行一个自动测试,扩展了测试系统的功效
测试平台由机械联接系统、电气系统和计算机数据采集处理系统3部分组成,原理如图2所示:整个
系统采取的控制模式是被测电机为转矩闭环控制系统,后端的直流负载电机为转速闭环控制系统.以被
测电机是交流电机为测试对象来说明系统的工作原理:单向整流电源产生幅值可调的直流电,逆变器将直
流电逆变成三相交流电给电机供电,用转矩/转速传感器测量电机的输出转矩和转速;减速器用来降低前
端被测电机的转速,他励直流电机是工作在4个象限自动切换的转速闭环模式下,由于控制器是双向可逆
的,可以将电机发的电回馈至电网,产生午个阻力矩与被测电机发出的电磁转矩相平衡,实现电机转速的
个稳态(,4
LEM功率分析仪
交流电网
单向电源
过器
交沈电
他励直
尺
仪
流电机
电池组
转矩转速信号
双向电源交流电
转矩给定
「转速门及控制器
给定
电压电流
信号调理接口电路
接口
电压电流
踏板-联合校制系统了
图2电力测功机系统组成
Fig 2 Electric dynamometer framework
2.1机械联接系巯
机械联接系统全部固定在基座上,如图3所示.由于受测量、加工及安装精度的限制,不同的旋转部
件连接时不可避免地会产生轴心不对中,因此,在实际系统中均采用柔性联轴器连接不同的旋转部件.驱
动电机的转速可以达到6000~10000r/min,所以对暴露在外的高速旋转部件必须安装安全防护装置,以
保证机械运转安全.另外,变速箱在机械传动过程中起到了协调负载电机和驱动电机之间最高转速的作
用
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