侯永平課件汽車試驗技術(shù)

1、現(xiàn)代汽車試驗技術(shù)第三章驅(qū)動電機及其控制系統(tǒng)測試技術(shù)侯永平 博士 教授同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院22011-10-132第三章驅(qū)動電機及其控制系統(tǒng)測試技術(shù)主要內(nèi)容本章目的驅(qū)動電機及其控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成關(guān)注的特性測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能測試項目及測試方法32011-10-133第三章 驅(qū)動電機及其控制系統(tǒng)本章目的了解驅(qū)動電機及控制系統(tǒng)的各種特性的測試方法，如：功率特性、轉(zhuǎn)矩特性、溫升特性、控制精度等驅(qū)動電機及其控制系統(tǒng)包括：電機和控制系統(tǒng)兩部分驅(qū)動控制系統(tǒng)的輸入是高壓直流電，輸出是三相交流電 電機的輸入是三相交流電，輸出是轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量變量主要是：直流電流電壓；交流電流電壓、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速等 關(guān)注的特性轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速特性、功率

2、特性、效率特性、溫升特性、動態(tài)響應(yīng)特性、電磁兼容特性等42011-10-13第三章 驅(qū)動電機及其控制系統(tǒng)基本特性電機特性特征曲線發(fā)動機特性曲線52011-10-13第三章 驅(qū)動電機及其控制系統(tǒng)基本特性62011-10-136第三章 驅(qū)動電機及其控制系統(tǒng)測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)測試系統(tǒng)應(yīng)該包括：測試控制系統(tǒng)：控制整個系統(tǒng)正常運行并進(jìn)行數(shù)據(jù)測量及采集 負(fù)載系統(tǒng)：為被測電機提供負(fù)載 電源系統(tǒng)：為被測對象提供電源 冷卻系統(tǒng)：為被測對象及負(fù)載系統(tǒng)進(jìn)行冷卻 被測對象等 72011-10-137第三章 驅(qū)動電機及其控制系統(tǒng)驅(qū)動電機及其控制系統(tǒng)測試系統(tǒng)原理圖 82011-10-138第三章 驅(qū)動電機及其控制系統(tǒng)驅(qū)動電機及

3、其控制系統(tǒng)測試系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集原理圖 92011-10-132010-03-169第三章 驅(qū)動電機及其控制系統(tǒng) 驅(qū)動電機及其控制系統(tǒng)測試系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集原理圖 102011-10-1310第三章 驅(qū)動電機及其控制系統(tǒng)測量參數(shù)控制系統(tǒng)輸入電壓、電流；控制系統(tǒng)輸出電壓、電流；電機轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速 冷卻水的流量；進(jìn)、出口壓力；進(jìn)、出口溫度112011-10-1311第三章 驅(qū)動電機及其控制系統(tǒng)測試項目功率特性測試轉(zhuǎn)矩特性測試效率特性測試溫升特性測試控制精度測試常規(guī)性能測試122011-10-1312第三章 驅(qū)動電機及其控制系統(tǒng)功率特性測試峰值功率特性測試額定功率特性測試制動功率特性測試轉(zhuǎn)矩特性測試峰值轉(zhuǎn)矩

4、特性測試額定轉(zhuǎn)矩特性測試堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩特性測試效率特性峰值轉(zhuǎn)矩（功率）下的效率特性測試額定轉(zhuǎn)矩（功率）下的效率特性測試132011-10-1313第三章 驅(qū)動電機及其控制系統(tǒng)功率特性、轉(zhuǎn)矩特性、效率特性三項是同時進(jìn)行測試的，直接測量量是驅(qū)動電機及其控制系統(tǒng)的輸入輸出電壓電流、以及驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速，有這些參數(shù)計算出相應(yīng)的功率（控制器輸入功率、控制器輸出功率、電機機械輸出功率）和效率（控制器效率、電機效率、驅(qū)動系統(tǒng)效率）。轉(zhuǎn)矩是直接測量量，功率和效率是計算量142011-10-1314第三章 驅(qū)動電機及其控制系統(tǒng)電機特性特征曲線發(fā)動機特性曲線152011-10-1315第三章 驅(qū)動電機及其控制系統(tǒng)電機

5、特征參數(shù)額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)矩額定功率峰值轉(zhuǎn)速峰值轉(zhuǎn)矩峰值功率162011-10-1316第三章 驅(qū)動電機及其控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩特性測試峰值轉(zhuǎn)矩特性測試額定轉(zhuǎn)矩特性測試堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩特性測試172011-10-13第三章 驅(qū)動電機及其控制系統(tǒng)測試條件討論測試時的控制器電壓測試時的初始溫度測試時的冷卻液溫度測試時的控制器電壓控制器的額定電壓：額定工作狀態(tài)控制器的最高電壓：小功率狀態(tài)下控制器的最低電壓：峰值功率狀態(tài)下，條件最惡劣182011-10-13第三章 驅(qū)動電機及其控制系統(tǒng)測試時的初始溫度初始溫度為冷態(tài)初始溫度為熱態(tài)測試時的工作溫度控制器入口溫度保持最高溫度控制器入口溫度低于最高溫度測量點的選擇覆蓋整個工作范

6、圍要有代表性，能夠代表實際工作情況分布要合理192011-10-1319第三章 驅(qū)動電機及其控制系統(tǒng)峰值轉(zhuǎn)矩特性測試測試條件 控制器輸入電壓設(shè)定為最低工作電壓，或者根據(jù)技術(shù)要求進(jìn)行設(shè)定 冷卻水的入口溫度設(shè)定為規(guī)定溫度測量參數(shù)：控制器輸入電壓電流、控制輸出電壓電流、電機轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速 測試方法 在恒轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速區(qū)均勻選擇一定的轉(zhuǎn)速點 設(shè)定轉(zhuǎn)速測試順序 在每個轉(zhuǎn)速點設(shè)定最大轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩達(dá)到穩(wěn)態(tài)后持續(xù)運行1min（保障轉(zhuǎn)矩特性達(dá)到穩(wěn)態(tài)） 將轉(zhuǎn)矩卸為空載，在額定轉(zhuǎn)速空載運行3min（防止電機過熱），進(jìn)行下一個點的測試 202011-10-1320第三章 驅(qū)動電機及其控制系統(tǒng)額定轉(zhuǎn)矩特性測試測試條件 控制器輸入電壓

7、設(shè)定為額定工作電壓，或者根據(jù)技術(shù)要求進(jìn)行設(shè)定 冷卻水的入口溫度設(shè)定為規(guī)定溫度直接測量參數(shù)：控制器輸入電壓電流、控制輸出電壓電流、電機轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速 測試方法在恒轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速區(qū)均勻選擇一定的轉(zhuǎn)速點；設(shè)定轉(zhuǎn)速測試順序；在每個轉(zhuǎn)速點設(shè)定額定轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩達(dá)到穩(wěn)態(tài)后持續(xù)運行1min（保障轉(zhuǎn)矩特性達(dá)到穩(wěn)態(tài)）；一個點測試完成后緊接進(jìn)行下一個點測試，相鄰點之間不間歇212011-10-1321第三章 驅(qū)動電機及其控制系統(tǒng)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩特性測試測試條件：電機及其控制器均為冷態(tài) 測試方法：試驗時將轉(zhuǎn)子堵住，施加的堵轉(zhuǎn)電流不超過規(guī)定的最大電流，測試轉(zhuǎn)子在各個不同的角位（沿轉(zhuǎn)子周圍均勻分布取5個點）堵住時產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩值，取其最小值，即為

8、堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的持續(xù)時間為根據(jù)技術(shù)要求確定的時間，電機及其控制器最高溫度值不超過規(guī)定的限值 222011-10-1322第三章 驅(qū)動電機及其控制系統(tǒng)功率特性測試 峰值功率特性測試 額定功率特性測試 制動功率特性測試 232011-10-1323第三章 驅(qū)動電機及其控制系統(tǒng)峰值功率特性測試測試條件 控制器輸入電壓設(shè)定為最低工作電壓，或者根據(jù)技術(shù)要求進(jìn)行設(shè)定 冷卻水的入口溫度設(shè)定為規(guī)定溫度測量參數(shù)：控制器輸入電壓電流、控制輸出電壓電流、電機轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速 測試方法 在恒功率轉(zhuǎn)速區(qū)均勻選擇一定的轉(zhuǎn)速點；設(shè)定轉(zhuǎn)速測試順序；在每個轉(zhuǎn)速點設(shè)定最大功率對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩達(dá)到穩(wěn)態(tài)后持續(xù)運行1min（保障轉(zhuǎn)矩特性達(dá)

9、到穩(wěn)態(tài)）；將轉(zhuǎn)矩卸為空載，在額定轉(zhuǎn)速空載運行3min（防止電機過熱），進(jìn)行下一個點的測試 242011-10-1324第三章 驅(qū)動電機及其控制系統(tǒng)額定功率特性測試 測試條件 控制器輸入電壓設(shè)定為額定工作電壓，或者根據(jù)技術(shù)要求進(jìn)行設(shè)定 冷卻水的入口溫度設(shè)定為規(guī)定溫度測量參數(shù)：控制器輸入電壓電流、控制輸出電壓電流、電機轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速 測試方法 在恒功率轉(zhuǎn)速區(qū)均勻選擇一定的轉(zhuǎn)速點；設(shè)定轉(zhuǎn)速測試順序；在每個轉(zhuǎn)速點設(shè)定額定功率對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩達(dá)到穩(wěn)態(tài)后持續(xù)運行1min（保障轉(zhuǎn)矩特性達(dá)到穩(wěn)態(tài)）；一個點測試完成后緊接進(jìn)行下一個點測試，相鄰點之間不間歇 252011-10-1325第三章 驅(qū)動電機及其控制系統(tǒng)制動功

10、率特性測試 測試條件 控制器輸入電壓設(shè)定為額定工作電壓，或者根據(jù)技術(shù)要求進(jìn)行設(shè)定 冷卻水的入口溫度設(shè)定為規(guī)定溫度測量參數(shù)：控制器輸入電壓電流、控制輸出電壓電流、電機轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速 測試方法 在規(guī)定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)確定一定數(shù)量的轉(zhuǎn)速點（均勻分布)在每個轉(zhuǎn)速點下確定一定數(shù)量的轉(zhuǎn)矩點（均勻分布）負(fù)載系統(tǒng)工作在驅(qū)動狀態(tài)，被測電機工作在發(fā)電狀態(tài)在每個轉(zhuǎn)速點根據(jù)預(yù)先確定的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行加載，每個點持續(xù)運行1min（保證轉(zhuǎn)矩達(dá)到穩(wěn)態(tài)）一個點測試完成后緊接進(jìn)行下一個點測試262011-10-1326第三章 驅(qū)動電機及其控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩控制精度測試 轉(zhuǎn)矩控制精度（轉(zhuǎn)矩設(shè)定值轉(zhuǎn)矩實測值）/轉(zhuǎn)矩設(shè)定值100注：轉(zhuǎn)矩設(shè)定值和轉(zhuǎn)矩實測值的

11、差值取絕對值 測試條件 控制器輸入電壓設(shè)定為額定工作電壓，或者根據(jù)技術(shù)要求進(jìn)行設(shè)定 冷卻水的入口溫度設(shè)定為規(guī)定溫度 測量參數(shù)：控制器輸入電壓電流、控制輸出電壓電流、電機轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速 測試方法 在電機全轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)均勻選擇一定數(shù)量的轉(zhuǎn)速點；在每一個轉(zhuǎn)速點下確定一定數(shù)量的轉(zhuǎn)矩點（轉(zhuǎn)矩分布均勻）；設(shè)定轉(zhuǎn)速測試順序；在每個轉(zhuǎn)速點根據(jù)預(yù)先確定的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行加載，每個點持續(xù)運行1min（保證轉(zhuǎn)矩達(dá)到穩(wěn)態(tài)）；一個點測試完成后緊接進(jìn)行下一個點測試 272011-10-1327第三章 驅(qū)動電機及其控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩響應(yīng)特性測試 測試條件 控制器輸入電壓設(shè)定為額定工作電壓，或者根據(jù)技術(shù)要求進(jìn)行設(shè)定 冷卻水的入口溫度設(shè)定為規(guī)定溫度

12、測試方法 將負(fù)載電機系統(tǒng)轉(zhuǎn)速固定在規(guī)定轉(zhuǎn)速下，測量被測電機轉(zhuǎn)矩由T1變化到T2的響應(yīng)時間 記錄電機轉(zhuǎn)矩由T1變化到T2的時間 T1：階躍起始轉(zhuǎn)矩 ；T2：階躍終止轉(zhuǎn)矩282011-10-1328第三章 驅(qū)動電機及其控制系統(tǒng)溫升測試 持續(xù)工作制 測試條件 電機及控制器內(nèi)部起始溫度為冷態(tài) 冷卻水的流量為冷卻系統(tǒng)規(guī)定的流量 環(huán)境溫度為室溫 控制器輸入電壓為額定工作電壓，或者根據(jù)技術(shù)要求進(jìn)行設(shè)定 冷卻水的入口溫度設(shè)定為規(guī)定的最高溫度 測試方法 電機以額定機械功率輸出，轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速，連續(xù)穩(wěn)定運轉(zhuǎn)60分鐘，測試電機及其控制器的溫升。在規(guī)定的冷卻條件下，電機及其控制器溫度不超過規(guī)定值 292011-10-1329第三章 驅(qū)動電機及其控制系統(tǒng)溫升測試短時過載周期工作制 測試條件電機及控制器內(nèi)部起始溫度為冷態(tài) ；環(huán)境溫度為室溫 冷卻水的流量為冷卻系統(tǒng)規(guī)定的流量 控制器輸入電壓為最低工作電壓，或者根據(jù)技術(shù)要求進(jìn)行設(shè)定 冷卻水的入口溫度設(shè)定為規(guī)定的最高溫度測試方法 電機以下圖規(guī)定的功率時間曲線加載運行一定周期（根據(jù)技術(shù)要求確定）后，電機及其控制器溫度不超過規(guī)定值；或者電機及其控制器溫度達(dá)到平衡，不再繼續(xù)上升。電機及其控制器溫度不超過規(guī)定值。302011-10-1330第三章 驅(qū)動電機及