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交流電力測(cè)功機(jī)應(yīng)用方面的難題 |
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我們?cè)谶x擇交流電力測(cè)功機(jī)系統(tǒng)的必要性對(duì)于我們購(gòu)買更加的方便,目前在電力測(cè)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(diǎn)。
國(guó)外的研究主要集中在用測(cè)功機(jī)對(duì)電動(dòng)機(jī)或電力傳動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)載能力進(jìn)行測(cè)試,以及運(yùn)用測(cè)功機(jī)進(jìn)行被測(cè)系統(tǒng)先進(jìn)控制算法的理論研究。未來的研究重點(diǎn),應(yīng)是測(cè)功機(jī)動(dòng)態(tài)模擬控制策略的研究,以及被測(cè)試電機(jī)或電力傳動(dòng)系統(tǒng)的控制算法研究。
底盤測(cè)功機(jī)是一項(xiàng)重要的室內(nèi)整車檢測(cè)設(shè)備,可以實(shí)現(xiàn)不解體檢測(cè)整車的各種性能,如動(dòng)力性能、排放工況及汽車故障診斷等多種用途。隨著我國(guó)汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展,對(duì)汽車性能和品質(zhì)要求越來越高,因而對(duì)底盤測(cè)功機(jī)系統(tǒng)測(cè)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(cè)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(jì)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(cè)功機(jī)成為底盤測(cè)功機(jī)研發(fā)的主趨勢(shì)。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(shí)現(xiàn)饋能式交流底盤測(cè)功機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC,direct torque control)系統(tǒng)。 為了實(shí)現(xiàn)整車路試和臺(tái)試兩種測(cè)試方式的等效,分別建立在道路測(cè)試和在底盤測(cè)功機(jī)上行駛動(dòng)力學(xué)模型,對(duì)比兩種模型建立在底盤測(cè)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(yàn)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了整車加速、制動(dòng)的動(dòng)態(tài)過程模擬,論證基于虛擬駕駛的現(xiàn)代底盤測(cè)功機(jī)系統(tǒng)可行性。
在阻力加載中,為了實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)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(dòng)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(shí)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(cè)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(cè)功機(jī)系統(tǒng)傳動(dòng)理論,構(gòu)建系統(tǒng)電氣傳動(dòng)模型,對(duì)底盤測(cè)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(cè)功機(jī)的能量雙向流動(dòng)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(cè)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(shí)現(xiàn)快速的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)響應(yīng)。 最后,結(jié)合先進(jìn)測(cè)試技術(shù),完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)。軟件利用LabVIEW作為系統(tǒng)平臺(tái),采用多線程的設(shè)計(jì)思路,實(shí)現(xiàn)電機(jī)主控制系統(tǒng)的相關(guān)算法,設(shè)計(jì)整車性能試驗(yàn)的測(cè)試系統(tǒng),給出測(cè)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(jì)算轉(zhuǎn)矩值,實(shí)現(xiàn)測(cè)功機(jī)阻力轉(zhuǎn)矩的實(shí)時(shí)加載。對(duì)比計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)實(shí)測(cè)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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