開放式繞組永磁同步電機測試系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種開放式繞組永磁同步電機的測試臺架裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，混合動力汽車、純電動汽車和燃料電池汽車等新能源車輛正在蓬勃發(fā)展。在新能源車輛中，以電動機為動力源的電驅(qū)動技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，也對車用動力電機提出了更為嚴格的要求，這就促使了各種新型電機和電驅(qū)動技術(shù)的誕生。由永磁同步電機發(fā)展而來的一種新型電機一一開放式繞組永磁同步電機就是其中之一。該電機具有永磁同步電機的全部優(yōu)點，而且比永磁同步電機控制靈活、調(diào)速范圍大，更適合驅(qū)動車輛的要求。
[0003]然而，目前國內(nèi)外對開放式繞組電機的測試臺架系統(tǒng)和測試方法還很不成熟。除了對電機測試臺架可以實時調(diào)節(jié)并測量電機的扭矩、轉(zhuǎn)速的基本功能要求之外，開放式繞組電機涉及到運行模式的切換。如最簡單的三相開放式繞組電機，其運行模式就可以在Y形及△形之間切換。在切換過程中，將產(chǎn)生電機本體的振動及轉(zhuǎn)矩波動；而傳統(tǒng)的電機測試臺架系統(tǒng)無法對該振動及轉(zhuǎn)矩波動進行有效的測試。此外，開放式繞組電機運行模式切換的重要條件之一就是電機及逆變器的運行效率，所以針對開放式繞組電機的測試臺架系統(tǒng)應(yīng)能實時地對當前電機及逆變器效率進行準確測量。而且，開放式繞組電機采用的是雙逆變器系統(tǒng)，其功率元器件數(shù)量是普通永磁同步電機的2倍，其發(fā)熱情況也需要進行針對而細致的測試；電機不同運行模式之間電機本體和逆變器系統(tǒng)的發(fā)熱情況也需要進行對比；這就要求該測試臺架系統(tǒng)可以對電機本體和逆變器系統(tǒng)的溫升進行測試和記錄。另外，由于目前量產(chǎn)的開放式繞組電機較少，測試臺架系統(tǒng)應(yīng)對各種外形、功率、繞組數(shù)不同的開放式繞組電機具有一定的通用性；測試臺架應(yīng)可使用普通電機控制器對開放式繞組電機進行控制。
[0004]綜上所述，現(xiàn)有的電機測試臺架系統(tǒng)無法滿足對開放式繞組永磁同步電機進行有效而全面的測試，需要針對此類電機重新開發(fā)一種測試臺架系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型的目的在于為克服目前對開放式繞組電機的測試臺架系統(tǒng)和測試方法存在的技術(shù)缺陷，提出一種對各種外形、功率、繞組數(shù)不同的開放式繞組電機具有一定的通用性的開放式繞組永磁同步電機測試系統(tǒng)。
[0006]本實用新型開放式繞組永磁同步電機測試系統(tǒng)，包括分別通過負載電機支架、驅(qū)動電機支架設(shè)置在一臺架兩端的永磁同步負載電機和被測開放式繞組驅(qū)動電機、通過扭矩傳感器支承設(shè)置在永磁同步負載電機和被測開放式繞組驅(qū)動電機之間的扭矩傳感器，扭矩傳感器的軸兩端分別通過雙膜片彈性聯(lián)軸器與被測開放式繞組驅(qū)動電機的輸出軸和永磁同步負載電機的輸出軸相連，套置在永磁同步負載電機輸出軸上的旋轉(zhuǎn)變壓器，永磁同步負載電機和被測開放式繞組驅(qū)動電機分別通過負載電機逆變器和驅(qū)動電機逆變器并聯(lián)在直流母線上，連接在負載電機逆變器上的負載電機控制器、連接在驅(qū)動電機逆變器上的驅(qū)動電機控制器、設(shè)置在連接被測開放式繞組驅(qū)動電機和驅(qū)動電機逆變器電路間的驅(qū)動電機電流傳感器、設(shè)置在連接驅(qū)動電機逆變器和直流母線電路間的驅(qū)動電機逆變器電流傳感器、設(shè)置在直流母線上的電源電壓傳感器、計算機和與其通過串行總線相連的數(shù)據(jù)采集卡;
[0007]還包括設(shè)置在所述的被測開放式繞組驅(qū)動電機殼體上的壓電式加速度傳感器、驅(qū)動電機溫度傳感器、設(shè)置在驅(qū)動電機逆變器殼體上的驅(qū)動電機逆變器溫度傳感器、并聯(lián)在驅(qū)動電機逆變器上的手動控制板，所述的扭矩傳感器、旋轉(zhuǎn)變壓器、驅(qū)動電機溫度傳感器和驅(qū)動電機逆變器溫度傳感器、壓電式加速度傳感器、驅(qū)動電機電流傳感器和驅(qū)動電機逆變器電流傳感器、電源電壓傳感器分別與數(shù)據(jù)采集卡通訊連接；
[0008]所述的手動控制板由控制電路和工作電路兩部分組成:
[0009]控制電路包括低壓直流電源DY、觸發(fā)傳感器CG1、總開關(guān)K1、選擇器開關(guān)S1、S2、S3、接觸器線圈KD1、KD2、KD3、KD4、KD5、KD6、KD7、KD8、KD9，選擇器開關(guān)SI的2個分路分別與接觸器線圈KD1、KD2串聯(lián)組成選擇電路I，選擇器開關(guān)S2的3個分路分別與接觸器線圈KD3、KD4、KD5串聯(lián)組成選擇電路II，選擇器開關(guān)S3的4個分路分別與接觸器線圈KD6、KD7、KD8、KD9串聯(lián)組成選擇電路III ;這3個選擇電路并聯(lián)后與低壓直流電源DY、總開關(guān)K1、觸發(fā)傳感器CGl串聯(lián)；觸發(fā)傳感器CGl的接口 h與所述的數(shù)據(jù)采集卡通訊連接，以傳遞繞組切換的觸發(fā)時間信號；
[0010]工作電路由9個回路組成，回路I中串聯(lián)有接觸器動合觸點KM1，用于將三相開放式繞組電機切換為最大轉(zhuǎn)矩繞組狀態(tài)；回路2中串聯(lián)有接觸器動合觸點KM2，用于將三相開放式繞組電機切換為最高轉(zhuǎn)速繞組狀態(tài)；回路3中串聯(lián)有接觸器動合觸點KM3，用于將五相開放式繞組電機切換為最大轉(zhuǎn)矩繞組狀態(tài)；回路4中串聯(lián)有接觸器動合觸點KM4，用于將五相開放式繞組電機切換為過渡繞組狀態(tài)；回路5中串聯(lián)有接觸器動合觸點KM5，用于將五相開放式繞組電機切換為最高轉(zhuǎn)速繞組狀態(tài)；回路6中串聯(lián)有接觸器動合觸點KM6，用于將七相開放式繞組電機切換為最大轉(zhuǎn)矩繞組狀態(tài)；回路7中串聯(lián)有接觸器動合觸點KM7，用于將七相開放式繞組電機切換為第一過渡繞組狀態(tài)；回路8中串聯(lián)有接觸器動合觸點KM8，用于將七相開放式繞組電機切換為第二過渡繞組狀態(tài)；回路9中串聯(lián)有接觸器動合觸點KM9，用于將七相開放式繞組電機切換為最高轉(zhuǎn)速繞組狀態(tài)；各回路的端口分別與驅(qū)動電機逆變器相對應(yīng)的相橋臂中點相連接；工作電路中的接觸器動合觸點KMl、KM2、KM3、KM4、KM5、KM6、KM7、KM8、KM9 分別由控制電路中的接觸器線圈 KD1、KD2、KD3、KD4、KD5、KD6、KD7、KD8、KD9控制。
[0011]本實用新型開放式繞組永磁同步電機測試系統(tǒng)具有以下優(yōu)異技術(shù)效果:
[0012]目前國內(nèi)外對開放式繞組電機的測試臺架系統(tǒng)和測試方法還很不成熟。普通電機測試臺架可以實時調(diào)節(jié)并測量電機的扭矩、轉(zhuǎn)速，但不能對開放式繞組電機進行繞組狀態(tài)切換。本測試系統(tǒng)可以在測試過程中對開放式繞組電機的繞組狀態(tài)進行實時、動態(tài)切換。在繞組切換過程中，將產(chǎn)生電機本體的振動及扭矩波動，原有測試系統(tǒng)無法對該振動、扭矩波動及扭矩穩(wěn)定時間進行測量，而本測試系統(tǒng)可以對該振動及扭矩波動、扭矩穩(wěn)定時間進行測量和記錄。而且，開放式繞組電機采用的是雙逆變器系統(tǒng)，其功率元器件數(shù)量是普通永磁同步電機的2倍，其發(fā)熱情況也需要進行針對而細致的測試；電機不同運行模式之間電機本體和逆變器系統(tǒng)的發(fā)熱情況也需要進行對比；本測試系統(tǒng)可以對電機本體和逆變器系統(tǒng)的溫升進行測試和記錄。另外，由于目前量產(chǎn)的開放式繞組電機較少，本測試系統(tǒng)對各種外形、功率、繞組數(shù)不同的開放式繞組電機具有一定的通用性；測試臺架通過手動控制板可使用普通電機控制器對開放式繞組電機進行控制，而無需開發(fā)專門的開放式繞組電機控制器。
【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型開放式繞組永磁同步電機測試系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2是本實用新型開放式繞組永磁同步電機測試系統(tǒng)電路連接示意圖；
[0015]圖3是圖1中所示手動控制板(19)的電路原理圖；
[0016]圖4是三相開放式繞組永磁同步電機與逆變器系統(tǒng)、手動控制板連接電路圖；
[0017]圖5是五相開放式繞組永磁同步電機與逆變器系統(tǒng)、手動控制板連接電路圖；
[0018]圖6是七相開放式繞組永磁同步電機與逆變器系統(tǒng)、手動控制板連接電路圖。
【具體實施方式】
[0019]以下結(jié)合附圖給出的實施例對本實用新型作進一步詳細說明。
[0020]實施例1
[0021]參照圖1、2，一種開放式繞組永磁同步電機測試系統(tǒng)，包括分別通過負載電機支架2、驅(qū)動電機支架7設(shè)置在一臺架23兩端的永磁同步負載電機I和被測開放式繞組驅(qū)動電機8、通過扭矩傳感器支承6設(shè)置在永磁同步負載電機I和被測開放式繞組驅(qū)動電機8之間的扭矩傳感器5，扭矩傳感器5的軸兩端分別通過雙膜片彈性聯(lián)軸器4與被測開放式繞組驅(qū)動電機8的輸出軸和永磁同步負載電機I的輸出軸相連，套置在永磁同步負載電機I輸出軸上的旋轉(zhuǎn)變壓器3，永磁同步負載電機I和被測開放式繞組驅(qū)動電機8分別通過負載電機逆變器21和驅(qū)動電機逆變器15并聯(lián)在直流母線22上，連接在負載電機逆變器21上的負載電機控制器20、連接在驅(qū)動電機逆變器15上的驅(qū)動電機控制器14、設(shè)置在連接被測開放式繞組驅(qū)動電機8和驅(qū)動電機逆變器15電路間的驅(qū)動電機電流傳感器13、設(shè)置在連接驅(qū)動電機逆變器15和直流母線22電路間的驅(qū)動電機逆變器電流傳感器18、設(shè)置在直流母線22上的電源電壓傳感器17、計算機11和與其通過通用串行總線相連的數(shù)據(jù)采集卡12 ;
[0022]還包括設(shè)置在所述的被測開放式繞組驅(qū)動電機8殼體上的壓電式加速度傳感器9、驅(qū)動電機溫度傳感器10、設(shè)置在驅(qū)動電機逆變器15殼體上的驅(qū)動電機逆變器溫度傳感器16、并聯(lián)在驅(qū)動電機逆變器15上的手動控制板19，所述的扭矩傳感器5、旋轉(zhuǎn)變壓器3、驅(qū)動電機溫度傳感器10和驅(qū)動電機逆變器溫度傳感器16、壓電式加速度傳感器9、驅(qū)動電機電流傳感器13和驅(qū)動電機逆變器電流傳感器18、電源電壓傳感器17分別與數(shù)據(jù)采集卡12通訊連接；
[0023]參照圖3，所述的手動控制板19由控制電路和工作電路兩部分組成:
[0024]控制電路包括低壓直流電源DY、觸發(fā)傳感器CG1、總開關(guān)K1、選擇器開關(guān)S1、S2、S3、接觸器線圈KD1、KD2、KD3、KD4、KD5、KD6、KD7、KD8、KD9，選擇器開關(guān)SI的2個分路分別與接觸器線圈KD1、KD2串聯(lián)組成選擇電路I，選擇器開關(guān)S2的3個分路分別與接觸器線圈KD3、KD4、KD5串聯(lián)組成選擇電路II，選擇器開關(guān)S3的4個分路分別與接觸器線圈KD6、KD7、KD8、KD9串聯(lián)組成選擇電路III ;這3個選擇電路并聯(lián)后與低壓直流電源DY、總開關(guān)K1、觸發(fā)傳感器CGl串聯(lián)；觸發(fā)傳感器CGl的接口 h與所述的數(shù)據(jù)采集卡(12)通