專利名稱:電動汽車電機測試一體化電源平臺及控制方法
技術領域:
本發(fā)明涉及電動汽車電機測試領域,特別涉及一種電動汽車電機測 試一體化電源平臺及控制方法。
背景技術:
電機驅動系統作為電動汽車研發(fā)的一個非常重要的部件,其測試工作是提高和驗證電機驅動系統性能的重要手段。隨著測試要求的不斷提 高,現在高端測試平臺測功4幾基本上都采用 叉'/危電力觀'J功才幾的方式,其驅動需要使用AC-DC-AC的控制器,從電網上吸收能量或者回饋能量。同時,電機驅動系統也需要從特定的電源平臺上吸收能量---般是恒壓源,其制動能量采取電阻耗能的方式,這種方式會浪費大量能源,同 時隨著工作過程的持續(xù),制動電阻的工作效率也會降低。為了改善這個 問題,目前有些測試平臺的測試電機能源供給采用了可回饋方式,即電 源平臺不僅能夠提供直流能量,同時也能夠實現對被測試電機的能量回 饋到電網的功能。但是所有這些的系統的建立,都需要建立兩個獨立的 電源平臺,兩者直接沒有直接的信息交互和能量利用,總體容量較大, 成本較高。發(fā)明內容本發(fā)明所要解決的技術問題提供一種利用統 一 的電源平臺向測功機 和被測試電機提供電源,同時實現在較、容量的基礎上充分利用回饋能 量實現較大功率測試的 一種電動汽車電機測試一體化電源平臺及其控制方法。本發(fā)明的電動汽車電機測試一體化電源平臺,用于從電網交流母線 向測功機和電機分別提供直流電流,包括,至少兩個獨立的雙向AC/DC變換器,至少一個高速雙向DC/DC變換器,所述至少兩個雙向AC/DC 變換器的交流側分別連接所述電網交流母線,直流側的直流母排分別連 接各自的負載測功機或電機,所述至少一個高速雙向DC/DC變換器連 接于所述至少兩個雙向AC/DC變換器的直流側的直流母排之間。本發(fā)明的電動汽車電機測試一體化電源平臺,在所述至少兩個雙向 AC/DC變換器的直流側的直流母排之間并聯兩個或兩個以上高速雙向 DC/DC變換器。本發(fā)明的電動汽車電機測試一體化電源平臺,向同 一 負載提供直流 能源的雙向AC/DC變換器為兩個或兩個以上,其并聯于電網交流母線 和相應的負載之間。本發(fā)明的電動汽車電機測試一體化電源平臺,所述雙向AC/DC變換 器根據下游直流母排所連接負載的工作模式,能量流向為從交流母線到 直流母排的動力輸出或從直流母排到交流母線的能量回收,并且所述至 少兩個獨立的雙向AC/DC變換器的工作模式相反。本發(fā)明的電動汽車電機測試一體化電源平臺,所述DC/DC變換器將 能量從一路直流母排反饋到另 一路的直流母排。本發(fā)明的電動汽車電機測試一體化電源平臺的控制方法,采用上述 電動汽車電機測試一體化電源平臺,根據所述直流母排連接的負載的工 作模式,確定所述至少兩個獨立的雙向AC/DC變換器的工作模式,其 中一路雙向AC/DC變換器進行直流輸出,另一路雙向AC/DC變換器進 行能量回饋;所述高速雙向DC/DC變換器在兩路直流母排之間進行直 流能量變換。本發(fā)明的電動汽車電機測試一體化電源平臺的控制方法,進行能量 回饋工作的所述雙向AC/DC變換器所回饋的能量,不能滿足電動模式 的負載的直流能量要求本發(fā)明的電動汽車電機測試一體化電源平臺的控制方法,進行能量
回饋工作的所述雙向AC/DC變換器所回饋的能量大于電動模式的負載 的直流能量要求時,進行能量回饋工作的所述雙向AC/DC變換器將多 余的能量回饋到交流母線上。
本發(fā)明的電動汽車電機測試一體化電源平臺的控制方法,配置標準 的CAN總線接口 ,通過CAN總線進行通訊以及實時更新和交換測試 數據和參數。
本發(fā)明所述的電動汽車電機測試一體化電源平臺,將被測試電機和 測功機的電源平臺整合為一個整體,最大限度的對測試過程中的能量的 節(jié)省和回收利用;電源平臺提供了兩路直流母排,能夠為被測試電機和 測功機提供相應的能源;同時兩路直流母排由一個高速雙向DC/DC變 換器連接,根據控制策略可以將其中一路的直流能源通過高速雙向 DC/DC變換器直接輸出到另外一路的DC,從而實現了能源的直接回收 利用;同時能量直接施加到直流輸出,而不通過AC/DC變換,可以大 大降低整機容量,減少了技術風險和成本。
本發(fā)明的所述電源平臺具有標準的CAN通訊協議接口 ,可以接受來 自測功機和被測電機的CAN總線信號或者其他設備的CAN通訊,從 而實現電源平臺與外部的信息交換和數據共享,同時系統可以通過 CAN通訊的方式實現參數的重新設定或者實時更新,實現了控制的靈 活性和方便性。
本發(fā)明提供了測功機和被測電機統 一 的電源平臺,與現有測功機系 統相比較降低了系統總體容量,在更大限度上重復利用了回饋能量,提 高了系統利用率。
圖1是本發(fā)明的電動汽車電機測試一體化電源平臺結構圖。
圖2是本發(fā)明的電動汽車電機測試一體化電源平臺的控制方法流程圖。
具體實施例方式
圖1所示的是本發(fā)明的電動汽車電機測試一體化電源平臺結構圖,
圖2所示是本發(fā)明的電動汽車電機測試一體化電源平臺的控制方法流 程圖。所述電動汽車電機測試一體化電源平臺主要由兩個雙向AC/DC 轉換器4、 6和一個雙向DC/DC變換器5構成,兩個AC/DC轉換器4、 6的交流側共同連接到電網的交流母線上,對外接口包括與電網的交流 母排接口 1、 2、和3,以及與負載的直流母排接口 7、 8和9、 10.從而 平臺的主要能源供應由交流母線提供,同時兩個AC/DC變換器的回饋 能量也可以反^t到電網交流母線上,實現能量的回收。其中一個AC/DC 變換器4的直流側的直流母排連接負載電機測功機,另 一個AC/DC變 換器6的直流側的直流母排連接負載被測電機。根據電力測功機測試電 機驅動系統的工作特點,測功機和被測電機的工作模式是相反的,即測 功機工作在電動模式時,被測電機將工作在發(fā)電模式;反之亦然。根據 測功機和被測電機的工作模式,兩個AC/DC變換器4、 6的工作模式也 互為相反。在兩個直流母排之間設置了一個高效高速雙向DC/DC變換 器,將能量從一路直流母排反饋到另一路的直流母排,從而在兩個直流 母排之間能量直接交換,即電動工作模式的負載的能量將主要由發(fā)電工 作模式的負載產生的電能來提供。若發(fā)電工作模式的負載的能量不能滿 足電動工作模式的負載所需要的能量時,根據控制策略判斷是電壓控 制、電流控制還是功率控制,不足部分由相應的雙向AC/DC變換器從 電網的交流母線整流來補充;若發(fā)電工作模式的負載回饋的能量大于電 動工作模式的負載所需的能量,則多余的能量通過相應的雙向AC/DC 變換器進行逆變反^t到交流母線上,實現能量的回收。
對于電機測試電源平臺,總的能源供應是從電網交流母線開始的, 在傳統的測功機方案中,兩個直流母排要求有兩個獨立同等容量的雙向AC/DC變換器來供應,系統能夠實現部分的能量回饋,但是回饋的能 量必須都回饋到交流電網上,不僅增加了系統的成本,而且較大的回饋 能量對電網也產生不利的影響,并且回饋能量經過雙向AC/DC變換器 變換到電網,再經另 一路雙向AC/DC變換器變換后利用,效率比較低, 影響回饋能量的有效利用。本發(fā)明所述的電動汽車電機測試一體化電源平臺,利用電力測功機測試電機驅動系統的特點,即當測功機是電動工 作模式時,被測試的電機驅動系統肯定發(fā)電模式或者無動作,反之亦然。 在兩路直流母排之間設計了高速雙向DC/DC變換器5。當兩個負載無 動作時,兩個負載中的主動部件所需能量只要維持兩個負載_—測功機 和被測電機的很小的機械慣量即可,所需能量很小。而當一個負載例如 測功機處于電動工作模式,另外一個負載如被測電機處于發(fā)電工作模式 時,此時測功機所需能量可能很大,按照傳統的方案,這些能量只能從 雙向AC/DC變換器將電網交流電整流得到,而被測電機同時將會發(fā)出 較大功率的電能,在傳統方案中,這些電能只能通過雙向AC/DC變換 器逆變到交流母線上。在本發(fā)明中,被測電機發(fā)出的電能直接經過雙向 DC/DC變換器5按照控制要求變換為測功機側,供測功機電動工作能 量需求,而不足的部分由測功機所連接的雙向AC/DC變換器4從電網 的交流母線整流獲得;若被測電機發(fā)出的電能大于測功機所需的電能, 則多余的電能通過被測電機側的雙向AC/DC變換器6逆變到電網的交 流母線上,實現能量的高效回饋利用。本發(fā)明的電動汽車電機測試 一體化電源平臺的控制方法,配置標準 的CAN總線,采用強制插入的方式,具有較高的優(yōu)先權,通過系統的 CAN總線和被測電機以及測功機的CAN總線,整個系統的模式均可以 實時得到,并監(jiān)控整個系統的工作情況,為系統安全運行提供了技術保 障。同時,電源平臺CAN總線與外部測控設備CAN總線的信息交互, 可以實現電源平臺測試數據的實時共享和遠程共享,同時還能夠實現電 源系統參數的實時在線更新,保證系統的動態(tài)性能。本發(fā)明的電動汽車電機測試一體化電源平臺,可以設置兩個或兩個
以上高速雙向DC/DC變換器,兩個或兩個以上高速雙向DC/DC變換器 在兩個雙向AC/DC變換器的直流側之間并聯。向同一負載提供直流電 流的雙向AC/DC變換器也可以是兩個或兩個以上,分別并聯于電網交 流輸入母線和相應的負載之間。
權利要求
1.電動汽車電機測試一體化電源平臺,用于從電網交流母線向測功機和電機分別提供直流電流,其特征在于,包括,至少兩個獨立的雙向AC/DC變換器,至少一個高速雙向DC/DC變換器,所述至少兩個雙向AC/DC變換器的交流側分別連接所述電網交流母線,直流側的直流母排分別連接各自的負載測功機或電機,所述至少一個高速雙向DC/DC變換器連接于所述至少兩個雙向AC/DC變換器的直流側的直流母排之間。
2. 根據權利要求1所述的電動汽車電機測試一體化電源平臺,其特 征在于,在所述至少兩個雙向AC/DC變換器的直流側的直流母排之間 并聯兩個或兩個以上高速雙向DC/DC變換器。
3. 根據權利要求1所述的電動汽車電機測試一體化電源平臺,其特 征在于,向同一負載提供直流能源的雙向AC/DC變換器為兩個或兩個 以上,其并聯于電網交流母線和相應的負載之間。
4. 根據權利要求1所述的電動汽車電機測試一體化電源平臺,其特 征在于,所述雙向AC/DC變換器根據下游直流母排所連接負載的工作 模式,能量流向為從交流母線到直流母排的動力輸出或從直流母排到交 流母線的能量回收,并且所述至少兩個獨立的雙向AC/DC變換器的工 作才莫式相反。
5. 根據權利要求1所述的電動汽車電機測試一體化電源平臺,其特 征在于,所述DC/DC變換器將能量從一路直流母排反饋到另一路的直流母排。
6. —種電動汽車電機測試一體化電源平臺的控制方法,其特征在 于,采用權利要求1至5任一項所述的電動汽車電機測試一體化電源平 臺,根據所述直流母排連接的負載的工作模式,確定所述至少兩個獨立 的雙向AC/DC變換器的工作模式,其中一路雙向AC/DC變換器進行直 流輸出,另 一路雙向AC/DC變換器進行能量回饋;所述高速雙向DC/DC 變換器在兩路直流母排之間進行直流能量變換。
7. 根據權利要求6所述的電動汽車電機測試一體化電源平臺的控制 方法,其特征在于,進行能量回饋工作的所述雙向AC/DC變換器所回 饋的能量,不能滿足電動模式的負載的直流能量要求時,根據控制策略 判斷是電壓控制、電流控制還是功率控制,由進行直流輸出工作的雙向 AC/DC變換器從電網的交流母線整流來補充。
8. 根據權利要求6所述的電動汽車電機測試一體化電源平臺的控制 方法,其特征在于,進行能量回饋工作的所述雙向AC/DC變換器所回 饋的能量大于電動模式的負載的直流能量要求時,進行能量回饋工作的 所述雙向AC/DC變換器將多余的能量回饋到交流母線上。
9. 根據權利要求6所述的電動汽車電機測試一體化電源平臺的控制 方法,其特征在于,配置標準的CAN總線接口,通過CAN總線進行 通訊以及實時更新和交換測試數據和參數。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電動汽車電機測試一體化電源平臺及控制方法,用于從電網交流輸入母線向測功機和電機分別提供直流電流,包括,至少兩個獨立的雙向AC/DC變換器,至少一個高速雙向DC/DC變換器,所述至少兩個雙向AC/DC變換器分別連接所述電網交流輸入母線,并且其直流側分別連接到測功機和電機的直流母排,所述至少一個高速雙向DC/DC變換器連接于所述至少兩個雙向AC/DC變換器的直流側之間,降低了系統總體容量,在更大限度上重復利用了回饋能量,提高了系統利用率。
文檔編號G01R31/34GK101408589SQ200810227400
公開日2009年4月15日 申請日期2008年11月26日 優(yōu)先權日2008年11月26日
發(fā)明者張承寧, 王志福 申請人:北京理工大學