新能源汽车驱动电机测试系统用于电机驱动器控制策略的实验与测试。测试系统主要由双电机对拖测试台架、能量回馈式负载电机变流器控制柜、功率分析仪、监控软件等组成。主要技术参数如下:
1、三相开绕组永磁同步电机+三相永磁同步电机对拖测试台架
(1) 对拖测试台架由三相开绕组永磁同步电机(被测电机)、三相永磁同步电机(陪测电机)、高速精密联轴器、转速传感器(增量型光电编码器,单独安装到被测电机轴上)、扭矩/转速传感器、台架及软件监控系统组成,用于实现电机对拖实验。
(2)系统应能够实现速度控制和扭矩控制,被测电机和陪测电机以联轴器相连, 监控系统可以实现参数实时监控、数据存储、电机特性曲线生成、人机交互等功能。
(3)被测电机:三相开绕组永磁同步电机,额定功率5.5kW,额定线电压220V,额定线电流24.5A,额定转矩 35 N.m,额定转速1500 r/min,峰值转矩 70 N.m。
(4)陪测电机:永磁同步电机,额定功率5.5kW,额定线电压380V,额定线电流12A,额定转矩 35 N.m,额定转速1500 r/min,峰值转矩 70 N.m。
(5)扭矩/转速传感器:转速范围:0-2000rpm,扭矩测量范围:0-100N.m(精度千分之一)。
(6)转速传感器:在被测的开绕组同步电机轴上安装,增量式光电编码器或旋转编码器,不低于2000线。
2、能量回馈式负载电机变流器控制柜
(1)能量回馈式负载电机变流器由背靠背变频器及其控制系统、触控一体机、机柜等组成,主要实现对陪测电机——永磁同步电机的控制,背靠背变频器可运行在整流状态或逆变状态,可控制永磁同步电机工作在发电模式和电动模式,定子侧电流和网侧电流的大小和功率因数均可调。
(2)通过人机界面或者外部通讯可控制变流器进行转矩控制和速度控制,模拟负载电机的各类运行状态(发电和电动)。
(3)变流器功率不应低于5.5kW,应能提供直流输入和交流输入两种方式,交流输入:380V电网,直流输入:电压不应高于600V,可考虑配备工频隔离变压器。
(4)系统应具有输出过载保护、直流过欠压保护、交流过欠压保护、过欠频保护、限流、过流、过热等保护功能。
(5)触控一体机采用数字显示屏,可同时显示转速、转矩、输出功率和效率等测量信息,精度不低于0.001,抗干扰性强。
(6)配置标准电气控制机柜,将变流器、触控一体机等硬件设备集成到机柜中。
(7)应具有电机负载模拟监控系统,可实现如下功能:
① 被测电机的转速/转矩控制;
② 陪测电机转速/转矩控制和功率控制;
③ 转速、转矩、功率数据和曲线显示;
所实时监控和显示的数据应包括:变流器交流输出电压、变流器交流输出电流、变流器输出的交流电功率、编码器经变频器模块采集计算后的电机转速、变频器估算的扭矩、扭矩传感器采集系统计算后的转速和的扭矩。
④ 实验数据存储。
(8)负载模拟调节可通过手动和上位机软件调节两种方式实现。
3、功率分析仪
(1) 配置不少于4路功率测量模块和1路电机测量模块,可实现对电机三相电压和电流、直流电压和电流以及扭矩和转速的测量。
(2)精度、带宽及采样率要求:电压及电流基本精度:±(读数的0.01%+量程的0.02%),功率精度:±(读数的0.01%+量程的0.02%);电压带宽:DC 0.1Hz-10MHz,电流带宽:DC 0.1Hz-5MHz,功率带宽:DC 0.1Hz-1MHz。采样率达到10MS/s。
(3)电压直接输入测量范围:1000Vrms——1500VDC
(4)电流直接输入测量范围:30A或者5A可选,另有传感器直连模块可选。
(5)外部传感器电流量程:50mV、100mV、200mV、500mV、1V、2V、5V、10V。
(6)连续最大共模电压(50/60Hz): 1000 Vrms。
(7) 内部存储不低于2GB,最高可达32GB。
(8)显示器配置彩色显示屏,支持触摸屏操作。
(9)可同时进行两个电力系统谐波测量,基波可达300kHz,并可达500次谐波。
(10) 可实现常规分析、谐波测量、波形回放、FFT分析、双矢量图、IEC谐波测量等功能。
4、上位机监控和数据管理软件
(1)系统各部分均应配备通讯端口,与触控一体机连接。
(2)应在触控一体机上配置系统级的监控和数据管理软件,将各类监测参数和控制功能集成为一体,可以实现整套测试系统的参数变量实时监控、数据存储、电机波形曲线生成、人机交互等功能。
新能源汽车驱动电机测试系统是电动汽车智能电驱动技术科研平台的重要组成部分,平台以电动汽车电驱动技术为核心,结合新型驱动控制方案,研究驱动电机在频繁起停、低速大转矩、超宽调速范围、以及参数严重失配等复杂工况下电驱动系统的综合性能优化和整体效率的提升。
新能源汽车驱动电机测试系统可用于电动汽车电机及控制器的性能研究,提供准确可靠的试验图表及试验数据的依据,测试电驱动系统的动力性能、效率特性及安全保护功能,并通过模拟车辆实际工况,进行车辆电机控制策略的研究。可进行电动汽车用电机及控制器的性能、电机转矩特性及效率等测试。
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