CN104101803B - 一种电机带载工况下的emc性能测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机带载工况下的EMC性能测试系统，包括暗室、转鼓、转鼓电机、动力电源、线性阻抗稳定网络、电机控制器、试验台架以及车轮。车轮在试验台架作用下与转鼓鼓面接触并带动鼓面转动，从而使转鼓电机成为被测电机的负载电机，实现被测电机带载测试。调节试验台架固定装置可控制车轮的垂向载荷，确保车轮与转鼓鼓面可靠接触。本发明可测试除轮毂电机之外的单个电机和含电机、电机控制器与动力电缆的电机系统的EMC性能，测试结果准确可信；在已建设带转鼓的通用电磁兼容测试环境中，无需再建设电机电磁兼容性能专用测试环境，降低了建设成本；对转鼓电机功率范围内的不同功率等级的被测电机，无需更换负载电机，降低了负载电机成本。

Description

一种电机带载工况下的EMC性能测试系统

技术领域

本发明涉及电磁兼容测试技术领域，具体涉及一种电机带载工况下的EMC性能测试系统。

背景技术

新能源汽车的研究如火如荼，其中，电动汽车更是被寄予厚望。电动机是电动汽车的核心驱动部件，其在电动汽车上的作用相当于发动机在常规动力汽车上的作用。

电动汽车不像常规动力汽车一样存在燃油经济性、发动机机械性能等问题，但由于电机运行需要大电流驱动，而且在电机工作状态变换时，系统中存在急剧电流电压变化，因而电磁兼容成为影响电动汽车电子系统安全的一个核心问题。

电机的作用是带动轮胎运动，因而在对其进行电磁兼容性能测试时，必须给电机施加负载，模拟需要被电机带动并在路面行驶的轮胎，给电机提供阻力。据此得出的常规的电机测试系统框图见图1。但用作电机测试负载的测功机在工作时内部也会产生大电流大电压的变化，会产生严重的传导和辐射骚扰，若将被测电机与用作测试负载的测功机置于同样的环境下，则测得的电磁兼容性能数据基本无法反映电机本身的电磁兼容性能。

目前，仅国外一些专业测试系统设计商能够提供用于测试电动汽车驱动电机带载EMC性能的测试系统，其方案见图2。方案的思路简而言之就是专门建设一个电机测试专用暗室，将被测电机置于暗室内，并通过穿过暗室墙壁的轴连接至暗室外的负载电机，以确保负载电机产生的辐射骚扰不会对被测电机的EMC性能测试结果产生过大影响。该方案存在如下缺点：

1.现有技术方案中，为消除负载电机所产生的电磁骚扰对被测电机带载EMC性能测试结果的影响，将被测电机置于电波暗室内，而将负载电机置于电波暗室外。但负载电机和被测电机之间必须通过轴进行机械连接，因此需要在电波暗室的墙上开孔以便连接轴穿墙。暗室开孔后屏蔽效能和吸波性能会受到很大影响，需要进行非常精密的屏蔽设计，否则会成为暗室外负载电机辐射的电磁骚扰进入暗室内影响被测电机带载EMC测试结果的重要路径。

2.该方案需要对暗室开孔，严重影响暗室作为通用试验环境的性能，因此采用该方案需要重新建设专用电波暗室，费用极其昂贵。

3.该方案往往需要针对不同被测电机选择不同负载电机，会导致测试机构在负载电机上投入较高。

4.采用该方案时，用作测试负载的电机可控和可测参数与控制和测试精度都直接与负载电机的技术难度和成本挂钩，要进行电机多工况测试，包括加减速工况测试，需要配备多参数高精度实时可控可测的负载电机，这样高标准的负载电机因技术难度很大，故市面难以购买，即便市面有售，也会导致测试成本过高以至难以接受。

已公开专利申请“轮毂电机带载EMC性能测试系统，申请号为201210380570.9”也是采用转鼓给被测电机加载的，但该专利中，被测电机仅限于轮毂电机，安装在车轮上，转鼓对被测电机的加载也直接作用在车轮的轮胎面上，负载电机与被测电机之间作用力的传递非常直接。轮毂电机只是电动车驱动电机中的一种，其他类型的驱动电机都不是直接安装在车轮上的，无法采用该专利所述系统实现被测电机的加载。针对除轮毂电机之外的其他类型电动车驱动电机的电磁兼容性能测试，亟需开发别的测试系统。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于通过测试方案的特殊设计，破除进行电动汽车驱动电机带载EMC测试必须建设专用暗室这一传统思路；在不建设专用暗室的情况下，解决电机测试用负载的电磁骚扰影响被测电机带载EMC性能测试结果的问题；通过一个可实现功率传递的试验台架实现转鼓电机对非轮毂电机式电动车驱动电机的加载；并通过吸波墙减弱试验台架对测试结果的影响。

为了实现上述目的本发明采用如下技术方案：

一种电机带载工况下的EMC性能测试系统，包括暗室，设置于暗室内的转鼓、车轮、试验台架和试验桌，设置于暗室地下的转鼓电机，以及安装于试验台架上的被测电机、电机控制器、线性阻抗稳定网络，放置于屏蔽控制室内的动力电源和转鼓控制器；其中转鼓电机的一端连接转鼓，另一端连接转鼓控制器；动力电源的输出线缆穿过壁板连接器与线性阻抗稳定网络的输入端连接，线性阻抗稳定网络的输出端与电机控制器的输入端连接，电机控制器的输出端与被测电机连接；所述车轮设置于转鼓上，转鼓电机通过转鼓、车轮与试验台架对被测电机加载；在所述试验台架与被测电机之间插入吸波墙，以降低金属试验台架对被测电机辐射信号的反射，提高测试结果准确度。

为了更好地实施本发明，所述试验台架包括电机固定装置、传动机构和台架固定装置，电机固定装置将被测电机固定在试验桌上，传动机构的一端连接被测电机，另一端连接车轮，试验台架的传动机构可穿过吸波墙，对测试结果影响很小。台架固定装置通过转鼓上预留的固定孔固定试验台架，确保试验台架稳定。台架固定装置使车轮与转鼓的鼓面接触，被测电机输出功率使车轮转动，从而带动转鼓鼓面转动，使转鼓电机成为被测电机的负载，实现对被测电机加载。通过调节所述台架固定装置调节车轮的垂向载荷，使车轮和转鼓的鼓面可靠接触。

具体地，所述电机固定装置包括“L”型或倒“T”型基座，在“L”型或倒“T”型基座的电机固定部内嵌一个与被测电机端盖法兰相配合连接的法兰盘。

在进行电机单体电磁兼容测试时，线性阻抗稳定网络和电机控制器设置在暗室外，屏蔽控制室内；在进行含电机、电机控制器与动力电缆的电机系统电磁兼容测试时，线性阻抗稳定网络和电机控制器设置在暗室内。

进一步，所述暗室的壁上设置有壁板连接器，壁板连接器是用于连接暗室内外的器件，通过屏蔽电缆连接屏蔽控制室和暗室外部的壁板连接器接口，构成屏蔽控制室和暗室的电连接通路。壁板连接器属于暗室自身配备的设施，无需为本试验做任何改动。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

1.采用本发明的技术时，转鼓电机并非通过轴连接作为被测电机的负载电机，而是通过转鼓的鼓面向电机施加负载。这就切断了通过轴施加负载的现有技术方案中，负载电磁骚扰到达被测电机测试环境的最重要的传播路径——连接轴。

2.在现有技术方案中，为隔绝负载电机产生的电磁骚扰对被测电机带载EMC性能测试结果的影响，需要在电波暗室的墙壁上打孔，使位于连接轴另一端的负载电机位于电波暗室之外（电波暗室原有的壁板连接器无论从位置还是尺寸上均无法满足要求），这会对电波暗室的屏蔽效能和吸波性能产生较大影响，不适合在通用电波暗室中进行，因而需要修建专用暗室，成本高昂。采用本发明的技术时，被测电机与负载电机之间无需通过轴连接，因而无需修建专用暗室，可利用现有的带转鼓电波暗室，节约了大笔测试成本。

3.现有技术通常需要对不同被测电机采用不同负载电机，会导致测试机构在负载电机上投入较高。采用本发明的技术时，因转鼓电机功率已满足绝大多数电机功率测试要求，直接利用转鼓电机作为测试范围内所有被测电机的负载，减少了对测试负载的投入。

4. 因由转鼓控制器、转鼓电机与转鼓构成的底盘测功系统是专用的高精度实时测量控制系统，故可实时准确控制和测量作为被测电机负载的转鼓参数，不论可控参数数量还是参数的控制与测量精度都具有普通电机负载远远无法比拟的优势，这直接大幅提高了电机带载EMC性能测试的准确性和灵活性。

5.带转鼓的电波暗室在设计建设中已充分考虑隔绝转鼓电机对暗室中被测件测试结果的影响，因而利用转鼓作为被测电机的负载，可充分保证测试结果的准确性。

6.现有技术方案中，非穿墙方案仅能用于轮毂电机的测试，对于非轮毂式电动车驱动电机无法实现测试。本方案通过车轮与试验台架的设计，解决了非轮毂式驱动电机的测试问题。

7.试验台架与被测电机之间插入的吸波墙能够有效降低金属台架对被测电机辐射信号的反射作用，保证了测试结果的准确性。

附图说明

图1是常规电机测试系统方框图；

图2是现有国外电机带载EMC性能测试系统示意图；

图3是本发明测试系统的侧面结构示意图；

图4是本发明电机带载EMC性能测试系统进行电机单体EMC性能测试的示意图；

图中：1-暗室；2-转鼓；3-车轮；4-试验台架；5-试验桌；6-转鼓电机；7-被测电机；8-电机控制器；9-线性阻抗稳定网络；10-屏蔽控制室；11-动力电源；12-转鼓控制器；13-壁板连接器；14-吸波墙；15-接收天线;

图5是本发明电机带载EMC性能测试系统进行电机系统EMC性能测试的示意图；

图6是电机固定装置的结构示意图；

图中：6.1-基座；6.2-电机固定部；6.3-法兰盘。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

参见图3，一种电机带载工况下的EMC性能测试系统，包括暗室1，设置于暗室1内的转鼓2、车轮3和试验桌5，设置于暗室1地下的转鼓电机6，以及被测电机7、电机控制器8、线性阻抗稳定网络9、动力电源11和转鼓控制器12；其中转鼓电机6连接转鼓控制器12；动力电源11通过线缆与线性阻抗稳定网络9的输入端连接，线性阻抗稳定网络9的输出端与电机控制器8的输入端连接，电机控制器8的控制端与被测电机7连接；所述车轮3设置于转鼓2上，被测电机7通过试验台架4将被测电机7的输出功率传递至车轮3；在所述试验台架4与被测电机7之间插入吸波墙14。在暗室1内设置有用于测试的接收天线15。

所述试验台架4包括电机固定装置、传动机构和台架固定装置，电机固定装置将被测电机7固定在试验桌5上，传动机构的一端连接被测电机7，另一端连接车轮3，台架固定装置通过转鼓2上预留的固定孔固定试验台架4。

参见图6，所述电机固定装置包括“L”型或倒“T”型基座6.1，在“L”型或倒“T”型基座6.1的电机固定部6.2内嵌一个与被测电机7端盖法兰相配合连接的法兰盘6.3。

通过调节所述台架固定装置调节车轮3的垂向载荷，使车轮3和转鼓2的鼓面可靠接触。

暗室1的壁上设置有壁板连接器13，壁板连接器13用于连接暗室内外，通过屏蔽电缆连接屏蔽控制室10和暗室1外部的壁板连接器接口，构成屏蔽控制室10和暗室1的电连接通路。

参见图4，在进行电机单体电磁兼容测试时，线性阻抗稳定网络9和电机控制器8设置在暗室1外的屏蔽控制室内10，动力电源11和转鼓控制器12设置在屏蔽控制室内10内；参见图5，在进行含电机、电机控制器与动力电缆的电机系统电磁兼容测试时，线性阻抗稳定网络9和电机控制器8设置在暗室1内，动力电源11和转鼓控制器12设置在屏蔽控制室内10内。

Claims (5)

1.一种电机带载工况下的EMC性能测试系统，包括暗室（1），设置于暗室（1）内的转鼓（2）、车轮（3）、试验台架（4）和试验桌（5），设置于暗室（1）地下的转鼓电机（6），以及安装于试验台架（4）上的被测电机（7）、电机控制器（8）、线性阻抗稳定网络（9），放置于屏蔽控制室（10）内的动力电源（11）和转鼓控制器（12）；其中转鼓电机（6）的一端连接转鼓（2），另一端连接转鼓控制器（12）；动力电源（11）的输出线缆穿过壁板连接器（13）与线性阻抗稳定网络（9）的输入端连接，线性阻抗稳定网络（9）的输出端与电机控制器（8）的输入端连接，电机控制器（8）的输出端与被测电机（7）连接；其特征在于：所述车轮（3）设置于转鼓（2）上，转鼓电机（6）通过转鼓（2）、车轮（3）与试验台架（4）对被测电机（7）加载；在所述试验台架（4）与被测电机（7）之间插入吸波墙（14），以降低金属试验台架对被测电机（7）辐射信号的反射，提高测试结果准确度，所述试验台架（4）包括传动机构，传动机构穿过吸波墙（14），传动机构的一端连接被测电机（7），另一端连接车轮（3）。

2.根据权利要求1所述一种电机带载工况下的EMC性能测试系统，其特征在于：所述试验台架（4）还包括电机固定装置和台架固定装置，电机固定装置将被测电机（7）固定在试验桌（5）上，台架固定装置通过转鼓（2）上预留的固定孔固定试验台架（4）。

3.根据权利要求2所述一种电机带载工况下的EMC性能测试系统，其特征在于：所述电机固定装置包括“L”型或倒“T”型基座(6.1)，在“L”型或倒“T”型基座(6.1)的电机固定部(6.2)内嵌一个与被测电机（7）端盖法兰相配合连接的法兰盘(6.3)。

4.根据权利要求2所述一种电机带载工况下的EMC性能测试系统，其特征在于：通过调节所述台架固定装置调节车轮（3）的垂向载荷，使车轮（3）和转鼓（2）的鼓面可靠接触。

5.根据权利要求1到4任一项所述一种电机带载工况下的EMC性能测试系统，其特征在于：在进行电机单体电磁兼容测试时，线性阻抗稳定网络（9）和电机控制器（8）设置在暗室（1）外；在进行含电机、电机控制器与动力电缆的电机系统电磁兼容测试时，线性阻抗稳定网络（9）和电机控制器（8）设置在暗室（1）内。