CN104820187A - 一种混合动力实验平台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种混合动力实验平台，包含：供电实验装置、驱动实验装置和实验控制台；供电实验装置与驱动实验装置相连；实验控制台分别与供电实验装置、驱动实验装置连接。供电实验装置与驱动实验装置之间通过直流母排连接供电电网和回馈电网。本发明大大提高了混合动力实验***的灵活性，拓展了混合动力实验或试验的功能范围，尤其是能够对新能源作动力技术开展研究，使混合动力***实验平台达到多用途实验的目的。
Description
技术领域
本发明涉及实验平台，特别涉及一种混合动力实验平台。
背景技术
现有的与混合动力***实验平台相关专利主要集中在各专用领域的子***实现，与混合动力实验平台的研究内容相近的专利有我国在2011授予的一项发明专利（申请号：201110053690.3），描述了具有多模式的船舶电力推进混合动力实验平台，模拟了船舶电力推进***的多模式供电***、多模式动力推进***的实验。发明专利（申请号：201010177763.5）公布了多能源混合动力综合实验装置在汽车性能测试领域的一种试验装置，提供了一种测试混合动力汽车性能的一种方法。发明专利（申请号：201310082734.4）公布了一种为研究混合动力拖拉机提供的实验平台的装置。
现有的混合动力实验平台比如船舶电力推进混合动力实验平台功率大，电压高（660V），实验的设备大而且较为实验步骤繁多，实验设备成本较高，安全性能低等。另外现有技术针对性太强，不利于实验的自由发展。
发明内容
本发明针对现有技术混合动力***试验平台体积庞大、电压电流等级高致使的操作不方便的问题而提出的一种多模式混合动力***实验平台提供一种混合动力实验平台，大大提高了混合动力实验***的灵活性，拓展了混合动力实验或试验的功能范围，尤其是能够对新能源（如蓄电池供电）作动力技术开展研究，使混合动力***实验平台达到多用途实验的目的。而混合动力***实验平台的模拟负载电动机发电运行状态，再生能源被回馈到母线，大幅度降低了混合动力***实验平台的能耗，节能效果明显。
为了实现以上目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种混合动力实验平台，其特点是，包含：供电实验装置、驱动实验装置和实验控制台；
所述的供电实验装置与驱动实验装置相连；
所述的实验控制台分别与供电实验装置、驱动实验装置连接。
所述的供电实验装置与驱动实验装置之间通过直流母排连接供电电网和回馈电网。
所述的供电实验装置包含电路连接的市电电源和蓄电池组，所述的市电电源和蓄电池组连接到供电电网，同时，所述的市电电源还与回馈电网相连。
所述的市电电源包含：依次相连的电源监控器、分/合闸装置以及AC/DC逆变单元，所述的AC/DC逆变单元与直流母排相连；
所述的蓄电池组包含：依次相连的电池能源管理***、蓄电池本体以及DC/DC双向变流器，所述的DC/DC双向变流器与直流母排相连。
所述的驱动实验装置包含：永磁同步电动机、及与永磁同步电动机同轴的永磁同步发电机；所述的永磁同步电动机通过第一变频器与供电电网相连，所述的永磁同步发电机通过第二变频器与回馈电网相连。
所述的实验控制台包含一上位机监控***，其通过总线与电源监控器、DC/DC双向变流器、电池能源管理***相连、第一变频器和第二变频器相连。
所述的实验控制台还包含外部设备，其与所述的上位机监控***相连，所述的外部设备包含：模拟驱动控制器、显示屏、打印机、外置存储器、键盘鼠标或扩展接口板卡中的一种或者几种。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
本发明大大提高了混合动力实验***的灵活性，拓展了混合动力实验或试验的功能范围，尤其是能够对新能源（如蓄电池供电）作动力技术开展研究，使混合动力***实验平台达到多用途实验的目的。而混合动力***实验平台的模拟负载电动机发电运行状态，再生能源被回馈到母线，大幅度降低了混合动力***实验平台的能耗，节能效果明显。
附图说明
图1为本发明一种混合动力实验平台的***框图；
图2为本发明一种供电实验装置的模块框图；
图3为本发明驱动实验装置的模块框图；
图4为本发明实验控制台的模块框图；
图5为永磁同步电动机正常工作时能量路径图；
图6为永磁同步发电机正常工作时能量路径图。
具体实施方式
以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。
如图1所示，一种混合动力实验平台，包含：供电实验装置100、驱动实验装置200和实验控制台300；供电实验装置100与驱动实验装置200相连；实验控制台300分别与供电实验装置100、驱动实验装置200连接。
上述的供电实验装置100与驱动实验装置200之间通过直流母排101连接供电电网410和回馈电网420。
上述的供电实验装置100包含电路连接的市电电源110和蓄电池组120，所述的市电电源110和蓄电池组120连接到供电电网，同时，所述的蓄电池组120还与回馈电网相连，进一步的，市电电源110和蓄电池组120分别通过断路器600、断路器610与直流母排101相连。
如图2所示，市电电源110包含：依次相连的电源监控器112、分/合闸装置111以及AC/DC逆变单元113，所述的AC/DC逆变单元113与直流母排101相连；
蓄电池组120包含：依次相连的电池能源管理***123、蓄电池本体121以及DC/DC双向变流器122，DC/DC双向变流器122与直流母排101相连。根据不同的实验要求，可以选择实验室市电电源作为主电源供电，蓄电池组作为主电源供电，实验室市电电源和蓄电池组共同作为主电源供电等不同供电方式。
如图3所示，驱动实验装置200包含：永磁同步电动机210、及与永磁同步电动机210同轴的永磁同步发电机220；永磁同步电动机210通过第一变频器211与供电电网相连，可以通过第一变频器211（型号：VACON0010-3L-0004-7）对永磁同步电动机210进行调速控制，永磁同步发电机220通过第二变频器221（型号：VACON0010-3L-0004-7）与回馈电网相连，可以通过第二变频器221对永磁同步发电机220进行调速控制，第一变频器211与直流母排101之间还连接有断路器620，第二变频器221与直流母排101之间还连接有断路器630。根据不同的实验要求，可以选择使永磁同步电动机和永磁同步发电机处于不同的工作状态。
如图4所示，实验控制台300包含一上位机监控***310（工控机华硕IPC-610L、西门子组态软件）310，其通过总线510与电源监控器112、DC/DC双向变流器122、电池能源管理***123相连、且通过总线520第一变频器211和第二变频器221相连。实验控制台300还包含外部设备，其与上位机监控***310相连，外部设备包含：模拟驱动控制器320、显示屏330、打印机340、外置存储器350、键盘鼠标360或扩展接口板卡370中的一种或者几种。
混合动力实验平台多模式供电：
混合动力实验平台可以用于混合动力***技术的研究及其应用技术的研发。根据不同的供电对象实验或实验要求，供电实验装置100可以选择实验室市电电源110作为主电源供电，蓄电池组120作为主电源供电，市电电源110和蓄电池组120共同作为电源供电。通过实验控制台300控制不同的供电模式。
a. 实验室市电电源供电模式
图2中实验室市电电源110的断路器600合闸，而断路器610处于分闸状态。在此供电模式下，可以进行混合动力***实验平台的普通实验研究。
b. 蓄电池组供电模式
蓄电池组120用作动力装置主电源是时，称之为动力电池。以磷酸铁锂离子电池作为动力电池，能量密度高，无环境污染，通过实验室市电电源进行充电储能。当实验研究对象为动力电池***时，实验平台启用蓄电池组供电模式，图2中蓄电池组120的断路器610合闸，而断路器600处于分闸状态。此时，实验平台提供了一个纯电动电力***运行环境。
c. 蓄电池组和实验室市电电源混合供电模式
蓄电池组120供电时纯电动的动力***，而蓄电池组120的容量有限，需要实验室市电电源配合使用。当实验研究对象为动力电池和市电电源混合供电的动力***时，实验平台启用蓄电池组120与市电电源110混合供电模式，图2中的市电电源110的断路器600和蓄电池组120的断路器处于合闸状态。此时，实验平台提供了一个蓄电池组120和市电电源110混合供电的动力***运行环境。
混合动力***实验平台模拟驱动装置的能量流通状态：
a. 实验室市电电源110和蓄电池组120混合供电，永磁同步电动机210正常工作。
此时能量流通路径如图5所示。一方面实验室市电电源110经AC/DC逆变单元113连接到直流母排101上，经过断路器620、第一变频器211给永磁同步电动机210供电，另一方面蓄电池组120经断路器620、第一变频器211同时给永磁同步电动机210供电。此时，混合动力***实验平台提供的是永磁同步电动机带动有限负载正常工作时的模拟状态。
b. 永磁同步发电机正常工作，蓄电池组进行能量回馈储能。
此时能量流通路径如图6所示。永磁同步发电机220的断路器630合闸，蓄电池组120的断路器610合闸，永磁同步发电机220处于发电状态，连接到永磁同步发电机220的第二变频器221给蓄电池组充电，进行能量回收。此时混合动力***实验平台提供的是永磁同步发电机工作进行能量回馈的模拟运行状态。
综上所述，本发明一种混合动力实验平台，拓展了混合动力实验或试验的功能范围，尤其是能够对新能源（如蓄电池供电）作动力技术开展研究，使混合动力***实验平台达到多用途实验的目的。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (7)
1.一种混合动力实验平台，其特征在于，包含：供电实验装置、驱动实验装置和实验控制台；
所述的供电实验装置与驱动实验装置相连；
所述的实验控制台分别与供电实验装置、驱动实验装置连接。
2.如权利要求1所述的混合动力实验平台，其特征在于，所述的供电实验装置与驱动实验装置之间通过直流母排连接供电电网和回馈电网。
3.如权利要求2所述的混合动力实验平台，其特征在于，所述的供电实验装置包含电路连接的市电电源和蓄电池组，所述的市电电源和蓄电池组连接到供电电网，同时，所述的市电电源还与回馈电网相连。
4.如权利要求3所述的混合动力实验平台，其特征在于，所述的市电电源包含：依次相连的电源监控器、分/合闸装置以及AC/DC逆变单元，所述的AC/DC逆变单元与直流母排相连；
所述的蓄电池组包含：依次相连的电池能源管理***、蓄电池本体以及DC/DC双向变流器，所述的DC/DC双向变流器与直流母排相连。
5.如权利要求4所述的混合动力实验平台，其特征在于，所述的驱动实验装置包含：永磁同步电动机、及与永磁同步电动机同轴的永磁同步发电机；所述的永磁同步电动机通过第一变频器与供电电网相连，所述的永磁同步发电机通过第二变频器与回馈电网相连。
6.如权利要求5所述的混合动力实验平台，其特征在于，所述的实验控制台包含一上位机监控***，其通过总线与电源监控器、DC/DC双向变流器、电池能源管理***相连、第一变频器和第二变频器相连。
7.如权利要求6所述的混合动力实验平台，其特征在于，所述的实验控制台还包含外部设备，其与所述的上位机监控***相连，所述的外部设备包含：模拟驱动控制器、显示屏、打印机、外置存储器、键盘鼠标或扩展接口板卡中的一种或者几种。
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