專利名稱：超低電壓三相交流感應電機測試方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電機參數(shù)的測試方法及其裝置，特別涉及一種數(shù)字式的超低電壓三相交流 感應電機參數(shù)測試方法及裝置。
背景技術：
感應電動機由于結構簡單，轉(zhuǎn)子上無繞組，維修成本低，而使用壽命長；因此使用的 場合很多，幾乎使用在日常生活、工廠設備、港口碼頭、油田煤礦等各個領域。隨著混合 動力汽車的不斷發(fā)展，感應電機在汽車上的應用成為一種趨勢，逐漸得到推廣。而應于車 輛上的主要是大電流超低電壓三相交流感應電機(電壓低于8V，電流最高為150A左右)， 但是，汽車級的應用對于感應電機本身及其驅(qū)動都提出更高的要求，國內(nèi)對于車用大電流 超低電壓三相交流感應電機的設計、制造和檢測都存在極大的空白，更無成熟的參數(shù)及性 能測試設備。
發(fā)明內(nèi)容
針對車用三相交流感應電機的設計、制造和檢測都存在極大的空白之不足，本發(fā)明的 目的在于提供一種測試方法簡單，性能可靠的超低電壓三相交流感應電機參數(shù)的測試方法 及其測試裝置。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的超低電壓三相交流感應電機參數(shù)測試方法，其特征在于，
采用DC-AC逆變系統(tǒng)驅(qū)動超低電壓三相交流感應電機，由ECU控制器采用VWF控制算 法，以恒壓頻比的方式實現(xiàn)對超低電壓三相交流感應電機的調(diào)速；由數(shù)據(jù)處理模塊對實時 采樣獲取的電機端電壓和相電流進行存儲、顯示處理，并通過FFT計算出電機的輸入功率； 并由蓄電池提供電源；
由空載實驗測得超低電壓三相交流感應電機的端電壓、相電流，并計算出輸入功率， 即為超低電壓三相交流感應電機的空載損耗P10;
由堵轉(zhuǎn)實驗測得超低電壓三相交流感應電機的端電壓、相電流，并計算出輸入功率， 即為超低電壓三相交流感應電機的堵轉(zhuǎn)損耗Pls;
根據(jù)空載和堵轉(zhuǎn)實驗中測得電機的端電壓，相電流以及電機的輸入功率算出電機的勵
3磁參數(shù)定子電抗X1、勵磁電抗Xm和勵磁電阻Rm;短路參數(shù)短路阻抗Zs、短路電阻Rs 和短路電抗Xs。
其中參數(shù)設置、測量、數(shù)據(jù)處理和顯示，通過人際交互界面的觸摸屏對ECU控制器軟 件中的參數(shù)進行更改和設置；由測量模塊實時測量并獲取超低電壓三相交流感應電機運行 過程中的端電壓和相電流，數(shù)據(jù)處理模塊對獲取的端電壓和相電流根據(jù)實際需要進行數(shù)字 化處理、存儲、計算和顯示。
實現(xiàn)本發(fā)明所述方法的超低電壓三相交流感應電機參數(shù)的測試裝置，其特征在于，包 括由DC-AC逆變器、逆變驅(qū)動器、ECU控制器、測量模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和觸摸屏組成 的硬件平臺；ECU控制器通過逆變驅(qū)動器與DC-AC逆變器相連；DC-AC逆變器有用于 連接三相交流感應電機的三相端頭；DC-AC逆變器的一輸出端經(jīng)過測量模塊與數(shù)據(jù)處理 模塊相連；數(shù)據(jù)處理模塊還分別與ECU控制器和觸摸屏采用通信的方式相連；該測試裝 置由12V直流電源供電。
本發(fā)明具有如下有益效果本發(fā)明測試裝置采用現(xiàn)有成熟的逆變驅(qū)動器、ECU控制 器，以及數(shù)據(jù)處理模塊等功能模塊，通過VVVF算法對電機實現(xiàn)調(diào)速控制；針對車用超 低電壓三相交流感應電機的大電流低電壓、較高的動態(tài)或穩(wěn)態(tài)工作特性，通過對三相交流 感應電機進行空載、堵轉(zhuǎn)和壓頻特性等實驗，通過實驗進行參數(shù)測量；提供了電機參數(shù)的
測量、電氣性能的測試、磁性材料優(yōu)劣的辨識方法。填補了車用超低電壓三相交流感應電 機設計、制造和檢測中存在的空白，具有測試方法簡單、性能可靠的優(yōu)點。
圖1是本發(fā)明超低電壓三相交流感應電機參數(shù)的測試裝置的原理方框圖2是本發(fā)明超低電壓三相交流感應電機參數(shù)的測試裝置的V/F控制原理圖3是超低電壓三相交流感應電機的等效電路圖4是按本發(fā)明方法測試的實際V/F曲線圖5是按本發(fā)明方法測試的實際I/F曲線圖6是本發(fā)明方法的流程圖7是本發(fā)明超低電壓三相交流感應電機參數(shù)的測試裝置的方法原理圖。
具體實施例方式
一種超低電壓三相交流感應電機參數(shù)測試方法，采用DC-AC逆變系統(tǒng)驅(qū)動超低電壓 三相交流感應電機，由ECU控制器采用VVVF控制算法，以恒壓頻比的方式實現(xiàn)對超低電壓三相交流感應電機的調(diào)速；由數(shù)據(jù)處理模塊對實時采樣獲取的電機端電壓和相電流進行 存儲、顯示處理，并通過FFT計算出電機的輸入功率；并由蓄電池提供電源；
由空載實驗測得超低電壓三相交流感應電機的端電壓、相電流，并計算出輸入功率， 即為超低電壓三相交流感應電機的空載損耗P10;
由堵轉(zhuǎn)實驗測得超低電壓三相交流感應電機的端電壓、相電流，并計算出輸入功率， 即為超低電壓三相交流感應電機的堵轉(zhuǎn)損耗Pls;
根據(jù)空載和堵轉(zhuǎn)實驗中測得電機的端電壓，相電流以及電機的輸入功率算出電機的勵 磁參數(shù)為定子電抗X1、勵磁電抗Xm和勵磁電阻Rm;短路參數(shù)為短路阻抗Zs、短路 電阻Rs和短路電抗Xs。
其中，參數(shù)設置、測量、數(shù)據(jù)處理和顯示，通過人際交互界面的觸摸屏對ECU控制器 軟件中的參數(shù)進行更改和設置；由測量模塊實時測量并獲取超低電壓三相交流感應電機運 行過程中的端電壓和相電流，數(shù)據(jù)處理模塊對獲取的端電壓和相電流根據(jù)實際需要進行數(shù) 字化處理、存儲、計算和顯示。
實現(xiàn)上述方法的超低電壓三相交流感應電機參數(shù)的測試裝置，由硬件平臺、軟件和外 部結構組成。硬件平臺如圖l所示虛線內(nèi)部分，由DC-AC逆變器l、逆變驅(qū)動器2、 ECU 控制器3、測量模塊4、數(shù)據(jù)處理模塊5和觸摸屏6共六個部分組成，系統(tǒng)由12V蓄電池 或12V直流穩(wěn)壓裝置供電。ECU控制器3通過逆變驅(qū)動器2與DC-AC逆變器1相連；DC-AC 逆變器1有三相輸出端，DC-AC逆變器1的輸入端接12V直流電源；測量模塊4與 逆變驅(qū)動器2相連;數(shù)據(jù)處理模塊5與測量模塊4、觸摸屏6相連并采用通信的方式與ECU 控制器3相連。所述DC-AC逆變器1采用六個MOSFET組成三相橋；逆變驅(qū)動器2可采 用TLE7189， ECU控制器3 (中央處理器)可采用56F8346,測量模塊4采用電壓和電流 傳感采樣電路，數(shù)據(jù)處理模塊5采用微芯公司的16位PIC微處理器和DSP，觸摸屏6采 用分辨率為320*240的LCD顯示器作為人機交互的輸入和顯示裝置。
本發(fā)明采用DC-AC逆變系統(tǒng)驅(qū)動交流感應電機(ACIM)， ACIM為低壓大電流的感應 電機，load為負載，由蓄電池提供Udc。 ECU控制器3的軟件部份采用現(xiàn)有的VVVF控制 算法，以恒壓頻比的方式實現(xiàn)對交流感應電機的調(diào)速(ACIM)，其控制原理如圖2所示， 橫軸為電機工作頻率，縱軸為電機工作電壓，其中Motor Base Point為電機工作的額定 點，Base Voltage和Base Frequence分別為電機的額定電壓和額定頻率，Boost Voltage 和Boost Frequence分別是電機的推進電壓和推進頻率，Start Voltage為電機的啟動電 壓。數(shù)據(jù)處理模塊5對實時采樣獲取的電機端電壓和相電流進行存儲、顯示等處理，并通 過FFT (快速傅立葉變換)計算出電機的輸入功率。本發(fā)明超低電壓三相交流感應電機參數(shù)的測試裝置，用于超低電壓三相交流感應電機 的空載實驗、堵轉(zhuǎn)實驗和壓頻特性試驗。參見圖6和圖7，其工作原理如下
1、 參數(shù)設置、測量、數(shù)據(jù)處理和顯示
如圖l所示，可通過人際交互界面的觸摸屏6對ECU控制器3軟件(如圖2)中的相關 參數(shù)進行更改和設置。測量模塊4實時測量并獲取電機運行過程中的端電壓和相電流，數(shù) 據(jù)處理模塊5對獲取的端電壓和相電流根據(jù)實際需要進行數(shù)字化處理、存儲、計算和顯示。
2、 空載和堵轉(zhuǎn)實驗
超低電壓三相交流感應電機的等效電路如圖3所示。根據(jù)傳統(tǒng)的測定三相感應電機參 數(shù)的方法，需要對電機分別進行空載和堵轉(zhuǎn)實驗。
實驗方法和步驟
① 在空載實驗中，將被測超低電壓三相交流感應電機三相輸入端與該裝置三相輸出
端相連，讓電機不帶任何負載下由本裝置驅(qū)動運行。需要通過圖1中的觸摸屏6設置并逐 步降低圖2中的Base Voltage到0.3倍Base Voltage左右，測15-20個點的端電壓、相電流 并計算出輸入功率來完成空載實驗。
② 在堵轉(zhuǎn)實驗中，將被測超低電壓三相交流感應電機三相輸入端與該裝置三相輸出 端相連，電機軸與磁粉離合器的負載電機相連，將磁粉離合器的電壓加至最大，以使被測 電機的轉(zhuǎn)子在該裝置驅(qū)動下無法轉(zhuǎn)動形成堵轉(zhuǎn)。需要通過觸摸屏6設置降低額定電壓(圖 2Base Voltage),從0.5倍額定電壓開始逐漸降低，測量8-10個電壓點的端電壓、相電流 并計算出輸入功率來完成堵轉(zhuǎn)實驗。
③ 根據(jù)空載和堵轉(zhuǎn)實驗中測得電機的端電壓，相電流以及電機的輸入功率算出電機 的勵磁參數(shù)X1、 Xm、 Rm和短路參數(shù)短路阻抗Zs、短路電阻Rs和短路電抗Xs。
④ 空載和堵轉(zhuǎn)時的輸入功率分別為電機的空載損耗Pu)和堵轉(zhuǎn)損耗Pls。
3、 壓頻特性試驗 實驗方法和歩驟
① 在該試驗中，將被測超低電壓三相交流感應電機三相輸入端與該裝置三相輸出端 相連，讓電機不帶任何負載下由本裝置驅(qū)動運行。通過觸摸屏6更改軟件設置的壓頻曲線 參數(shù)，如圖2中Base Voltage、 Base Frequence、 Boost Voltage、 Boost Frequence以 及運行頻率Frequence,以將每個頻率(Frequence)下的電壓升高或降低一定比率(±5% ±20%)，得到若干條V/F曲線。
② 測得每條V/F曲線下從Boost Frequence開始每隔五個頻率(圖2 Frequence)點 的端電壓和相電流。③在實驗過程中，可以用示波器電流表監(jiān)測電機相電流波形，如果電流波形為標準 的正弦波形而未發(fā)生波形畸變，則電機通過測試，其磁性材料滿足要求。
③根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可得到如圖4和圖5所示的壓頻曲線和相電流頻率曲線。 本發(fā)明驅(qū)動裝置連接三相感應電機的輸入端，感應電機軸連接負載。采用VVVF控 制算法對電機實現(xiàn)調(diào)速控制，VVVF控制算法的主要特點是可以在開環(huán)控制下實現(xiàn)對電機 的調(diào)速。
權利要求
1、超低電壓三相交流感應電機參數(shù)測試方法，其特征在于，采用DC-AC逆變系統(tǒng)驅(qū)動超低電壓三相交流感應電機，由ECU控制器采用VVVF控制算法，以恒壓頻比的方式實現(xiàn)對超低電壓三相交流感應電機的調(diào)速；由數(shù)據(jù)處理模塊對實時采樣獲取的電機端電壓和相電流進行存儲、顯示處理，并通過FFT計算出電機的輸入功率；并由蓄電池提供電源；由空載實驗測得超低電壓三相交流感應電機的端電壓、相電流，并計算出輸入功率，即為超低電壓三相交流感應電機的空載損耗P10；由堵轉(zhuǎn)實驗測得超低電壓三相交流感應電機的端電壓、相電流，并計算出輸入功率，即為超低電壓三相交流感應電機的堵轉(zhuǎn)損耗P1s；根據(jù)空載和堵轉(zhuǎn)實驗中測得電機的端電壓、相電流以及電機的輸入功率算出電機的勵磁參數(shù)定子電抗X1、勵磁電抗Xm、勵磁電阻Rm；以及短路參數(shù)短路阻抗Zs、短路電阻Rs和短路電抗Xs。
2、 根據(jù)權利要求l所述的超低電壓三相交流感應電機參數(shù)測試方法，其特征在于， 參數(shù)設置、測量、數(shù)據(jù)處理和顯示，通過人際交互界面的觸摸屏對ECU控制器軟件中的參 數(shù)進行更改和設置；由測量模塊實時測量并獲取超低電壓三相交流感應電機運行過程中的 端電壓和相電流，數(shù)據(jù)處理模塊對獲取的端電壓和相電流根據(jù)實際需要進行數(shù)字化處理、 存儲、計算和顯示。
3、 實現(xiàn)權利要求1所述方法的超低電壓三相交流感應電機參數(shù)的測試裝置，其特征 在于，包括由DC-AC逆變器(1)、逆變驅(qū)動器(2)、 ECU控制器(3)、測量模塊(4)、 數(shù)據(jù)處理模塊(5)和觸摸屏(6)組成的硬件平臺；ECU控制器(3)通過逆變驅(qū)動器(2)與DC-AC逆變器(1)相連；DC-AC逆變器(1)有用于連接三相交流感應電機的 三相端頭；DC-AC逆變器(1)的一輸出端經(jīng)過測量模塊(4)與數(shù)據(jù)處理模塊(5)相連； 數(shù)據(jù)處理模塊(5)還分別與ECU控制器(3)和觸摸屏(6)采用通信的方式相連；該測 試裝置由12V直流電源供電。
4、 根據(jù)權利要求3所述的超低電壓三相交流感應電機參數(shù)的測試裝置，其特征在于， 所述DC-AC逆變器(1 )采用六個MOSFET組成三相橋；逆變驅(qū)動器(2)采用TLE7189，ECU 控制器(3)采用56F8346，測量模塊(4)采用電壓和電流傳感采樣電路，數(shù)據(jù)處理模塊(5)采用微芯公司的16位PIC微處理器和DSP，觸摸屏(6)采用分辨率為320*240的 LCD顯示器作為人機交互的輸入和顯示裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種超低電壓三相交流感應電機參數(shù)的測試方法及裝置，采用DC-AC逆變系統(tǒng)驅(qū)動電機，由ECU控制器采用VVVF控制算法，以恒壓頻比的方式實現(xiàn)對電機的調(diào)速；由數(shù)據(jù)處理模塊對實時采樣獲取的電機端電壓和相電流進行存儲、顯示處理，并通過FFT計算出電機的輸入功率；并由蓄電池提供電源；通過對三相交流感應電機進行空載、堵轉(zhuǎn)和壓頻特性等實驗，進行參數(shù)測量；提供了電機參數(shù)的測量、電氣性能的測試、磁性材料優(yōu)劣的辨識方法。該裝置包括由DC-AC逆變器、逆變驅(qū)動器、ECU控制器、測量模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和觸摸屏組成的硬件平臺；具有結構簡單、性能可靠的特點。
文檔編號G01R31/34GK101452055SQ20081023310
公開日2009年6月10日 申請日期2008年11月21日 優(yōu)先權日2008年11月21日
發(fā)明者劉和平, 進 唐, 剛 田, 遠 蔡 申請人:重慶三祥汽車電控系統(tǒng)有限公司