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交流電力測功機(jī)應(yīng)用方面的難題 |
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我們在選擇交流電力測功機(jī)系統(tǒng)的必要性對于我們購買更加的方便,目前在電力測功機(jī)系統(tǒng)方面的一些情況及該系統(tǒng)的一些典型控制策略,并分析了它們的優(yōu)缺點。
國外的研究主要集中在用測功機(jī)對電動機(jī)或電力傳動系統(tǒng)的負(fù)載能力進(jìn)行測試,以及運(yùn)用測功機(jī)進(jìn)行被測系統(tǒng)先進(jìn)控制算法的理論研究。未來的研究重點,應(yīng)是測功機(jī)動態(tài)模擬控制策略的研究,以及被測試電機(jī)或電力傳動系統(tǒng)的控制算法研究。
底盤測功機(jī)是一項重要的室內(nèi)整車檢測設(shè)備,可以實現(xiàn)不解體檢測整車的各種性能,如動力性能、排放工況及汽車故障診斷等多種用途。隨著我國汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展,對汽車性能和品質(zhì)要求越來越高,因而對底盤測功機(jī)系統(tǒng)測試性能方面需求隨之提高,甚至開始出現(xiàn)基于虛擬駕駛技術(shù)的現(xiàn)代底盤測功機(jī)系統(tǒng)的概念。
近年來以IGBT為代表的高速、大功率電力電子技術(shù)出現(xiàn)和計算機(jī)性能及控制技術(shù)的快速發(fā)展,使交流變頻底盤測功機(jī)成為底盤測功機(jī)研發(fā)的主趨勢。鑒于此,本文在研究交流異步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制和三相PWM整流器基礎(chǔ)上構(gòu)造實現(xiàn)饋能式交流底盤測功機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC,direct torque control)系統(tǒng)。 為了實現(xiàn)整車路試和臺試兩種測試方式的等效,分別建立在道路測試和在底盤測功機(jī)上行駛動力學(xué)模型,對比兩種模型建立在底盤測功機(jī)上行駛的阻力加載模型,補(bǔ)償?shù)妆P裝置的阻力加載。在此基礎(chǔ)上,研究了基于虛擬駕駛的整車性能試驗系統(tǒng),實現(xiàn)了整車加速、制動的動態(tài)過程模擬,論證基于虛擬駕駛的現(xiàn)代底盤測功機(jī)系統(tǒng)可行性。
在阻力加載中,為了實現(xiàn)無級慣性阻力模擬采用電模擬方式模擬慣性加載。其次,為克服當(dāng)前電慣性模擬方式中的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)滯后、轉(zhuǎn)矩脈動等問題,電機(jī)主控制系統(tǒng)中采用“交-直-交”控制方式,分為電網(wǎng)側(cè)控制系統(tǒng)和電機(jī)側(cè)控制系統(tǒng)。網(wǎng)側(cè)電壓源型變流器(VSR,voltage source rectifier)采用定子電壓矢量定向控制的空間矢量PWM(SVPWM,space vector PWM)技術(shù),通過雙閉環(huán)、解耦和前饋控制策略實現(xiàn)網(wǎng)側(cè)電流控制和能量回饋。電機(jī)側(cè)VSR變流器采用轉(zhuǎn)矩預(yù)測的DTC控制技術(shù),選擇SVPWM作為轉(zhuǎn)矩控制的調(diào)制策略。 在以上分析研究的基礎(chǔ)上,結(jié)合底盤測功機(jī)系統(tǒng)傳動理論,構(gòu)建系統(tǒng)電氣傳動模型,對底盤測功機(jī)的整體性能進(jìn)行仿真分析。在仿真過程中,研究了底盤測功機(jī)的能量雙向流動機(jī)制和單位功率因數(shù)的PWM變流技術(shù)的可行性。此外,分析了底盤測功機(jī)系統(tǒng)在空載和加載兩種狀態(tài)下的速度響應(yīng)和轉(zhuǎn)矩響應(yīng)情況。
分析結(jié)果表明可以系統(tǒng)在不同的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速需求下,都可以在保持單位功率因素下實現(xiàn)快速的靜態(tài)和動態(tài)響應(yīng)。 最后,結(jié)合先進(jìn)測試技術(shù),完成系統(tǒng)設(shè)計。軟件利用LabVIEW作為系統(tǒng)平臺,采用多線程的設(shè)計思路,實現(xiàn)電機(jī)主控制系統(tǒng)的相關(guān)算法,設(shè)計整車性能試驗的測試系統(tǒng),給出測試主界面。硬件采用NI高速采集卡和控制器及智能功率模塊(IPM,intelligent power module),通過改進(jìn)的DTC算法快速跟蹤系統(tǒng)計算轉(zhuǎn)矩值,實現(xiàn)測功機(jī)阻力轉(zhuǎn)矩的實時加載。對比計算結(jié)果與試驗實測值,表明該系統(tǒng)可以達(dá)到要求的響應(yīng)速度和精度。 |
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