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交流電力測功機應用方面的難題 |
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我們在選擇交流電力測功機系統的必要性對于我們購買更加的方便,目前在電力測功機系統方面的一些情況及該系統的一些典型控制策略,并分析了它們的優缺點。
國外的研究主要集中在用測功機對電動機或電力傳動系統的負載能力進行測試,以及運用測功機進行被測系統先進控制算法的理論研究。未來的研究重點,應是測功機動態模擬控制策略的研究,以及被測試電機或電力傳動系統的控制算法研究。
底盤測功機是一項重要的室內整車檢測設備,可以實現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。隨著我國汽車工業的迅猛發展,對汽車性能和品質要求越來越高,因而對底盤測功機系統測試性能方面需求隨之提高,甚至開始出現基于虛擬駕駛技術的現代底盤測功機系統的概念。
近年來以IGBT為代表的高速、大功率電力電子技術出現和計算機性能及控制技術的快速發展,使交流變頻底盤測功機成為底盤測功機研發的主趨勢。鑒于此,本文在研究交流異步電機直接轉矩控制和三相PWM整流器基礎上構造實現饋能式交流底盤測功機直接轉矩控制(DTC,direct torque control)系統。 為了實現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上行駛動力學模型,對比兩種模型建立在底盤測功機上行駛的阻力加載模型,補償底盤裝置的阻力加載。在此基礎上,研究了基于虛擬駕駛的整車性能試驗系統,實現了整車加速、制動的動態過程模擬,論證基于虛擬駕駛的現代底盤測功機系統可行性。
在阻力加載中,為了實現無級慣性阻力模擬采用電模擬方式模擬慣性加載。其次,為克服當前電慣性模擬方式中的轉矩響應滯后、轉矩脈動等問題,電機主控制系統中采用“交-直-交”控制方式,分為電網側控制系統和電機側控制系統。網側電壓源型變流器(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,通過雙閉環、解耦和前饋控制策略實現網側電流控制和能量回饋。電機側VSR變流器采用轉矩預測的DTC控制技術,選擇SVPWM作為轉矩控制的調制策略。 在以上分析研究的基礎上,結合底盤測功機系統傳動理論,構建系統電氣傳動模型,對底盤測功機的整體性能進行仿真分析。在仿真過程中,研究了底盤測功機的能量雙向流動機制和單位功率因數的PWM變流技術的可行性。此外,分析了底盤測功機系統在空載和加載兩種狀態下的速度響應和轉矩響應情況。
分析結果表明可以系統在不同的轉矩和轉速需求下,都可以在保持單位功率因素下實現快速的靜態和動態響應。 最后,結合先進測試技術,完成系統設計。軟件利用LabVIEW作為系統平臺,采用多線程的設計思路,實現電機主控制系統的相關算法,設計整車性能試驗的測試系統,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),通過改進的DTC算法快速跟蹤系統計算轉矩值,實現測功機阻力轉矩的實時加載。對比計算結果與試驗實測值,表明該系統可以達到要求的響應速度和精度。 |
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