CN113009191A - 一种新能源汽车永磁同步电机测试台架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新能源汽车永磁同步电机测试台架，包含供电装置、安装在所述测试台架上的陪试电机、数据采集装置和主控制装置，所述陪试电机为永磁同步电机，所述陪试电机通过机械对拖装置和电连接线分别连接被试永磁同步电机；所述被试永磁同步电机与所述陪试电机连接同一所述供电装置；所述主控制装置分别通讯连接用于控制所述陪试电机转动的电机控制器一和用于控制所述被试永磁同步电机转动的电机控制器二，所述数据采集装置用于采集所述陪试电机的数据并上传至所述主控制装置。本发明通过使用永磁同步电机替换变频电机，减少了设备数量，降低成本和提高能量利用率。

Description

一种新能源汽车永磁同步电机测试台架

技术领域

本发明涉及新能源汽车技术领域，尤其涉及一种新能源汽车永磁同步电机测试台架。

技术背景

台架试验是指产品出厂前，一般还要进行某些模拟运行试验，包括一些发动机试验，通过之后方能投入使用。通过台架试验节省成本和节约时间，为产品的投入使用提供了数据支持。

比如公开号为CN201621187395.1的中国专利文件公开了一种电机测试台架，包括测试台架底座以及调节装置，调节装置上端用于与被测电机固定连接，调节装置下端以可拆卸的方式设置在测试台架底座上，调节装置能够相对于测试台架底座移动，以调节被测电机的输出轴相对于固定装置的负载测功机的输入轴的位置，使被测电机输出轴保持与负载测功机的输入轴同轴。

对于新能源电动汽车，电机是其主要的零部件，在电机装车前通过测试台架对电机各性能参数的测试是十分必要的。现有测试台架中，普遍采用变频电机作为陪试电机，存在设备数量多、成本高、能源利用率低的问题。

发明内容

针对以上现有技术问题，本发明的目的在于提供一种新能源汽车永磁同步电机测试台架，***结构设计简单、利于实施，降低设备成本和提高能量利用率。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现：一种新能源汽车永磁同步电机测试台架，包含供电装置、安装在所述测试台架上的陪试电机、数据采集装置和主控制装置，所述陪试电机为永磁同步电机，所述陪试电机通过机械对拖装置和电连接线分别连接被试永磁同步电机；所述被试永磁同步电机与所述陪试电机连接同一所述供电装置；所述主控制装置分别通讯连接用于控制所述陪试电机转动的电机控制器一和用于控制所述被试永磁同步电机转动的电机控制器二，所述数据采集装置用于采集所述陪试电机的数据并上传至所述主控制装置。

由此，现有永磁同步电机测试台架，所述陪试电机主要以变频电机为主。该类测试台架主要有以下特点：一、所述变频电机产生的能量回馈到所述供电装置；但该种方式并不能直接回馈到所述供电装置中，还要增加电抗器、滤波器等设备进行处理后才能传入电网；而另一部分能量经由变频器时，通过变频器中的热电阻，以热量的形式散发掉。能量利用率低，造成能量的浪费。二、电机测试台架运行时，所述变频电机产生的电能与所述被试永磁同步电机所需电能质量不符。所述电能质量即电力***中电能的质量，衡量电能质量的主要指标有电压、频率和波形，所述变频电机产生的电能与所述被试永磁同步电机运行所需的电能存在频率偏差、电压偏差和电压波动。所以所述变频电机难以为所述被试永磁同步电机的运行提供电能，所述被试永磁同步电机工作所需的能量一般来源所述供电装置。基于现有测试台架，设备成本高、能量利用率低。本方案提供一种新能源汽车永磁同步电机测试台架，采用永磁同步电机替换所述变频电机，作为陪试电机；电机控制器一替换变频器，改变陪试电机、所述被试永磁同步电机与供电装置的连接方式。所述被试永磁同步电机与所述陪试电机通过电连接线连接同一所述供电装置，且三者之间通过电连接线可进行电能的相互传输。该连接方式去除了所述电抗器和所述滤波器的连接，减少了设备数量，从而降低设备成本。本方案中通过所述数据采集装置采集所述陪试电机的运行数据，将所述运行数据传输至所述主控制装置；来测定所述被测永磁同步电机的性能参数。所述主控制装置具有观测、储存数据和控制电机运行的功能。通过所述主控制装置改变所述电机控制器一或所述电机控制器二的参数来改变对应电机的工作状态，以此来获取陪试电机的性能参数；用以判断所述被测永磁同步电机是否合格。此处的所述电机控制器一与所述电机控制器二均为现有技术内容，可直接选用现有成熟产品，本文不作限定。

作为本发明的优选，所述供电装置是三相电源，所述三相电源通过交直流转换器连接所述陪试电机和所述被试永磁同步电机。

由此，被测电机投入应用时，所述供电装置一般为交流供电装置，为提高适用性和节约电源成本，所述供电装置为三相电源。所述永磁同步电机和所述被试永磁同步电机输出的是直流电，所以所述三相电源通过所述交直流转换器将交流电转换为直流电，以供所述永磁同步电机和所述被试永磁同步电机的电能需求。

作为本发明的优选，所述陪试电机上安装有电流互感器、转矩传感器和转速传感器。

由此，通过所述电流互感器、所述转矩传感器和所述转速传感器来检测所述陪试电机的电流、转矩和转速。 由于所述陪试电机与所述被试永磁同步电机相同，所以可以通过获取所述陪试电机的运行参数来判断所述被试永磁同步电机的质量。

作为本发明的优选，所述数据采集装置为功率分析仪，采集所述陪试电机输出电流、电压、转矩和转速，并将采集的数据传输至所述主控制装置。

由此，通过所述功率分析仪采集流入所述永磁同步电机的输出电流、电压以及转矩和转速；将采集的数据通过所述功率分析仪分析计算，传输至所述主控制装置进行记录处理。

作为本发明的优选，所述主控制装置为上位机。

由此，所述上位机用于获取所述永磁同步电机运行的性能参数，并根据获取的参数控制所述永磁同步电机的运行，使得***运行更加安全。

作为本发明的优选，所述主控制装置控制所述陪试电机与所述被试永磁同步电机的转速不同。

由此，为测试所述陪试电机产生的电流、转矩参数。设置所述陪试电机工作在恒转速模式和设置所述被试永磁同步电机工作在恒转矩模式，通过所述主控制装置调节所述陪试电机的转速，从而所述陪试电机与所述被试永磁同步电机的之间转速就会不一致。但是两个电机通过机械对拖装置7进行了硬件连接，导致两台电机轴之间产生了扭矩。当所述被试永磁同步电机输出的扭矩方向与所述陪试电机转速方向一致时；所述陪试电机工作在发电状态，所述被试永磁同步电机工作在电动状态。通过电流互感器测得所述陪试电机的电流。当所述被试永磁同步电机输出的扭矩方向与所述陪试电机的转速方向不一致时，所述陪试电机处于电动状态，所述被试永磁同步电机工作处于发电状态。通过转矩传感器检测所述陪试电机的转矩。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、本发明通过使用永磁同步电机替换变频电机，减少了设备数量，进而降低了设备的成本，简化结构、利于实施；

2、陪试电机电连接被试电机且两者之间可进行能量传输，减少了供电装置的电能消耗，增加能量利用率；

3、陪试电机与被试电机共用一套供电装置，降低电源成本的同时增加了能源利用率。

附图说明：

图1是本发明实施例一中的结构示意图；

图2是本发明实施例一中的能量流动示意图；

图3是常规测试台架能量流动示意图。

图中：

1、陪试电机，2、被试永磁同步电机，3、电机控制器一，4、电机控制器二，5、供电装置，6、交直流转换器，7、机械对拖装置，8、变频电机，9、变频器，10、电抗器，11、滤波器。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

实施例1，现有永磁同步电机测试台架，通常采用变频电机8作为陪试电机。但变频电机8要与变频器9搭配使用，而变频器9输出频率具有较宽的变化范围；变频电机8产生的电能不能直接反馈给电网或供被试电机使用，需通过其它设备进行滤波处理。这造成设备成本的增加和电能传输过程中能量的损失。现有永磁同步电机测试台架，如图3所示，包含安装在测试台架上的变频电机8、变频器9、电机控制器、数据采集装置和主控制装置。通过变频器9来调节变频电机8的电源频率，主控制装置获取变频电机8的运行数据来判断被试永磁同步电机2的合格与不合格。为提高能源利用率，变频电机8产生的能量回馈给供电装置5，所以变频电机8还需要连接电抗器10和滤波器11，对变频电机8产生的电能进行滤波处理后反馈给供电装置5，电抗器10串联滤波器11对变频器9产生的谐波进行处理为现有成熟技术，本文不作限定。但是，这一方面增加了设备的成本；另一方面，变频电机8产生的电能一部分通过变频器9中的热电阻，以热量的形式散发掉，能量利用率低，造成能量的浪费。基于现有测试台架，设备成本高、能量利用率低。如图1所示，本实施例提供了一种新能源汽车永磁同步电机测试台架，包含供电装置5、安装在测试台架上的陪试电机1、数据采集装置和主控制装置，陪试电机1为永磁同步电机，陪试电机1通过机械对拖装置7和电连接线分别连接被试永磁同步电机2；被试永磁同步电机2与陪试电机1连接同一供电装置5；主控制装置分别通讯连接用于控制陪试电机1转动的电机控制器一3和用于控制被试永磁同步电机2转动的电机控制器二4，数据采集装置用于采集陪试电机1的数据并上传至主控制装置。

数据采集装置用于收集陪试电机1的运行数据，并将运行数据传输至主控制装置。主控制装置用于接收数据采集装置、测试台架上传感器的数据并进行显示，还可用于对电机控制器一3和电机控制器二4发出指令来控制对应电机的运行。此处的电机控制器一3与电机控制器二4均为现有技术内容，可直接选用现有成熟产品，本文不作限定。

采用上述技术方案，一种新能源汽车永磁同步电机测试台架。为提高测试的精确度和测试效率，采用永磁同步电机替换变频电机8，作为陪试电机1；电机控制器一3替换变频器9。被试永磁同步电机2与陪试电机1都采用永磁同步电机，减小被试永磁同步电机2与陪试电机1的差异性。改变陪试电机1、被试永磁同步电机2与供电装置5的连接。被试永磁同步电机2与永磁同步电机通过电连接线连接同一供电装置5，且三者之间通过电连接线可直接进行电能的相互传输，供电装置5通过交直流转换器6连接被试永磁同步电机2和永磁同步电机。使用时先将被试永磁同步电机2的电机轴与机械对拖装置7对准连接，从而被试永磁同步电机2与陪试电机1通过机械对拖装置7联接，并同轴转动。

机械对拖实验中，陪试电机1的性能参数与被试永磁同步电机2的性能参数相同。为控制电机的运行参数，陪试电机1连接电机控制器一3；被试永磁同步电机2连接电机控制器二4。当陪试电机1工作在发电状态，被试永磁同步电机2工作在电动状态时；陪试电机1产生的电能供被试永磁同步电机2的机械转动，而由于机械摩擦等因素，陪试电机1产生的电能在传输给被试永磁同步电机2时会有损耗；损耗的能量由供电装置5通过交直流转换器6将交流电转换成直流电，并传输至被试永磁同步电机2。

当陪试电机1处于电动状态，被试永磁同步电机2处于发电状态时。同理，如图2所示是本实施例中被试永磁同步电机2工作处于发电状态时的能量流动示意图。被试永磁同步电机2产生的电能供陪试电机1的机械转动，传输过程中，由于机械摩擦等因素损失的能量由供电装置5补给陪试电机1。记录不同转速下，陪试电机1的相电流、线电流、相电压、线电压、以及转速和转矩等电机参数，完成被试永磁同步电机2的测试。

数据采集装置用于采集陪试电机1的运行参数，并将参数传输至主控制装置。主控制装置用于接收数据采集装置、测试台架上传感器的数据并进行显示，进而来判断被试永磁同步电机2的运行参数。传感器包含安装在陪试电机1上的电流互感器、转矩传感器和转速传感器。具体地，电机控制器一3连接主控制装置和供电装置5，主控制装置为上位机。功率分析仪通过电机控制器一3采集陪试电机1的相电流、线电流、相电压、线电压、以及转矩和转速，将采集的数据通过分析计算，传输至上位机进行记录处理。上位机还可调整电机控制器一3和电机控制器二4的参数来控制对应电机的运行，使得整个测试台架的运行更为安全。本发明的一种新能源汽车永磁同步电机测试台架，通过永磁同步电机作为陪试电机1，并连接电机控制器一3；减少了设备的数量，降低设备成本。陪试电机1与被试永磁同步电机2都为永磁同步电机，减小差异，提高了测试精确度和测试效率。陪试电机1与被试永磁同步电机2之间可进行能量传输，产生的能量可直接用于对立设置电机的机械转动，提高能量的利用率，减小供电装置5中的电能损耗，节省能源。

显然，上述实施例仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种新能源汽车永磁同步电机测试台架，包含供电装置（5）、安装在所述测试台架上的陪试电机（1）、数据采集装置和主控制装置，其特征在于，所述陪试电机（1）为永磁同步电机，所述陪试电机（1）通过机械对拖装置（7）和电连接线分别连接被试永磁同步电机（2）；所述被试永磁同步电机（2）与所述陪试电机（1）连接同一所述供电装置（5）；所述主控制装置分别通讯连接用于控制所述陪试电机（1）转动的电机控制器一（3）和用于控制所述被试永磁同步电机（2）转动的电机控制器二（4），所述数据采集装置用于采集所述陪试电机（1）的数据并上传至所述主控制装置。

2.根据权利要求1所述一种新能源汽车永磁同步电机测试台架，其特征在于，所述供电装置（5）是三相电源，所述三相电源（5）通过交直流转换器（6）连接所述陪试电机（1）和所述被试永磁同步电机（2）。

3.根据权利要求1所述一种新能源汽车永磁同步电机测试台架，其特征在于，所述陪试电机（1）上安装有电流互感器、转矩传感器和转速传感器。

4.根据权利要求1所述一种新能源汽车永磁同步电机测试台架，其特征在于，所述数据采集装置为功率分析仪，采集所述陪试电机（1）输出电流、电压、转矩和转速，并将采集的数据传输至所述主控制装置。

5.根据权利要求4所述一种新能源汽车永磁同步电机测试台架，其特征在于，所述主控制装置为上位机。

6.根据权利要求1所述一种新能源汽车永磁同步电机测试台架，其特征在于，所述主控制装置控制所述陪试电机（1）与所述被试永磁同步电机（2）的转速不同。

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