CN104235045B - 测功台架用自动调整风速的风冷系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种测功台架用自动调整风速的风冷系统，包括电力测功机、转速采集单元、VVVF变频调速器、三相交流电源和冷却风机；所述电力测功机与被测动力系统的输出轴连接，电力测功机利用自带的转速传感器检测被测动力系统的转速信号；所述转速采集单元与电力测功机连接，用于将转速传感器检测的转速信号转化为电压信号；所述VVVF变频调速器分别与转速采集单元、三相交流电源、冷却风机连接，三相交流电源经过VVVF变频调速器后接入到冷却风机上，转速采集单元采集的转速信号以输入量的形式发送给VVVF变频调速器，由VVVF变频调速器对冷却风机进行调速。本发明能够模拟不同车速条件下的冷却风速。

Description

测功台架用自动调整风速的风冷系统
技术领域
本发明属于汽车测试技术，具体涉及一种混合动力及纯电动汽车用动力电机、动力总成（动力总成指发动机、动力电机、变速器\减速器等部件组合成的车用动力单元）进行台架试验时使用的一种可根据测功机转速自动调整冷却风机输出风速的一种风冷却系统。
背景技术
动力电机和动力总成是混合动力以及纯电动汽车的重要零部件之一，其性能的优劣直接影响整车的行驶能力，因此在台架试验中尽可能让动力电机和动力总成模拟整车环境，是台架测试数据真实可靠的保障。目前，在国内动力系统台架试验中，还没有将整车运行时不同车速引起动力系统冷却风速的变化列入试验条件中，通常在台架试验时以恒定转速的风机进行冷却。这样得到的试验结果通常与整车状态有所偏差，导致一些问题不能在装车前解决，进而影响整个项目的开发进度。
发明内容
本发明的目的是提供一种测功台架用自动调整风速的风冷系统，能模拟不同车速条件下的冷却风速。
本发明所述的一种测功台架用自动调整风速的风冷系统，包括电力测功机、转速采集单元、VVVF变频调速器、三相交流电源和冷却风机；
所述电力测功机与被测动力系统的输出轴（即：发动机的输出轴或动力电机的输出轴）连接，电力测功机利用自带的转速传感器检测被测动力系统的转速信号；
所述转速采集单元与电力测功机连接，用于将转速传感器检测的转速信号转化为电压信号；
所述VVVF变频调速器分别与转速采集单元、三相交流电源、冷却风机连接，三相交流电源经过VVVF变频调速器后接入到冷却风机上，转速采集单元采集的转速信号以输入量的形式发送给VVVF变频调速器，由VVVF变频调速器对冷却风机进行调速。
所述转速采集单元为电力测功机自带的转速采集单元。
所述VVVF变频调速器由整流单元、逆变单元和PID控制单元组成，三相交流电源接入整流单元的输入端，经整流单元整流后转变为直流电后作为逆变单元的输入；PID控制单元根据转速采集单元的输入控制逆变单元中各开关管的开关频率。
所述PID控制单元对整流单元的控制采用电压、电流双闭环的结构；内环设有用于限制动态电流、兼起保护作用的电流调节器；外环设有用于控制输出电压的电压调节器；电压-频率控制信号加到电流调节器以前，先通过函数发生器将电压给定信号提高，以补偿电路压降；
所述PID控制单元对逆变单元的控制由压频变换器、环形分配器和脉冲放大器组成；输入电压信号首先由压频变换器转变成一系列脉冲信号，再经环形分配器将脉冲列分配成六个一组相互间隔的具有一定宽度的脉冲信号，最后由脉冲放大器在不改变脉冲宽度的条件下对脉冲功率进行放大后，依次分配给逆变器单元；冷却风机电机转速传感器将冷却风机转速转换为电压信号反馈至电压调节器输入，以此实现冷却风机转速的闭环控制。
测试时，将被测动力系统按电力测功机测试要求安装到对应的测试工装上，将电力测功机与被测动力系统的输出轴连接，并连接好相应的管路和线缆。将冷却风机放置在动力系统模拟整车行驶方向上，并做好固定。三相交流电源经过VVVF变频调速器后接入到冷却风机上，转速采集单元采集电力测功机转速后，以输入量的形式发送给VVVF变频调速器，由VVVF变频调速器对冷却风机进行调速。从而实现以被测动力系统的转速控制冷却风机输出风速的目的。
本发明所述测功台架用自动调整风速的风冷系统的优点：将被测动力系统的转速（可换算为车速）作为控制冷却风机电机的控制信号，达到模拟不同车速条件下冷却风速自动调整的目的，提高了台架测试数据的准确性。
附图说明
图1为本发明所述测功台架用自动调整风速的风冷系统的结构示意图；
图2为图1中VVVF变频调速器原理图；
图3为图2中整理单元原理图；
图4为图2中逆变单元原理图；
图5为图2中PID控制单元原理图；
图6为转差频率控制逻辑图；
其中：1、电力测功机，2、被测动力系统，3、冷却风机，4、VVVF变频调速器，5、三相交流电源，6、转速采集单元，7、整流单元，8、逆变单元，9、PID控制单元，10、三相交流电源中的一相，11、晶闸管，12、电感，13、冷却风机绕组，14、电压调节器，15、函数发生器，16、电流调节器，17、环形分配器，18、脉冲放大器，19、电机转速传感器，20、压频变化器，21、绝对值变换器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明；
如图1所示的一种测功台架用自动调整风速的风冷系统，包括电力测功机1、转速采集单元6、VVVF变频调速器4、三相交流电源5和冷却风机3。所述电力测功机1与被测动力系统2的输出轴连接，电力测功机1利用自带的转速传感器检测被测动力系统2的转速信号。所述转速采集单元6为电力测功机1自带的转速采集单元6，该转速采集单元6与电力测功机1连接，用于将转速传感器检测的转速信号转化为0～5V的电压信号。所述VVVF变频调速器4分别与转速采集单元6、三相交流电源5、冷却风机3连接，三相交流电源5经过VVVF变频调速器4后接入到冷却风机3上，转速采集单元6采集的转速信号以输入量的形式发送给VVVF变频调速器4，由VVVF变频调速器4对冷却风机3进行调速。
如图2所示，VVVF变频调速器4由整流单元7、逆变单元8、PID控制单元9组成。三相交流电源5接入整流单元7的输入端，经整流单元7整流后转变为直流电后作为逆变单元8的输入。PID控制单元9根据转速采集单元6的输入控制逆变单元8中各开关管的开关频率，以此改变逆变单元8输出三相电的电压和频率，进而达到对冷却风机3电机调速的目的。
如图3所示，整流单元7是由6个相同规格的晶闸管11组成的全波整理电路，由PID控制单元9控制其触发脉冲，按图中晶闸管11序号V1-V2-V3-V4-V5-V6的时序轮流触发，从而将三相交流电整流成为幅值稳定的直流电。
如图4所示，逆变单元8是由6个相同规格的晶闸管11组成的三相桥式逆变电路，直流电源经过电感12滤波后进入逆变电路，由PID控制单元9控制其触发脉冲，按图中晶闸管11序号V7-V8-V9-V10-V11-V12的时序轮流触发,将直流电逆变为PWM电压加载到冷却风机3绕组中，通过控制晶闸管11开关占空比达到变频的目的。
如图5所示，PID控制单元9对整流单元7的控制采用电压、电流双闭环的结构。内环设电流调节器16用于限制动态电流，兼起保护作用。外环设电压调节器14用于控制输出电压。电压-频率控制信号加到电流调节器16以前，先通过函数发生器15将电压给定信号提高，以补偿电路压降。对逆变单元8的控制由压频变换器20、环形分配器17和脉冲放大器18三部分组成。输入电压信号首先由压频变换器20转变成一系列脉冲信号，再经环形分配器17将脉冲列分配成六个一组相互间隔的具有一定宽度的脉冲信号，最后由脉冲放大器18在不改变脉冲宽度的条件下对脉冲功率进行放大后，依次分配给逆变器单元8，分别触发桥臂上相应的六个晶闸管11。冷却风机电机转速传感器19将冷却风机3转速转换为电压信号反馈至电压调节器14输入，以此实现冷却风机3转速的闭环控制。
如图6所示，本发明所述VVVF变频调速器4的逻辑图；其中：GAB为绝对值变换器，GF为函数发生器，ACR为电流调节器，GVF为压频率变换器，DRC为环形分配器，AP为脉冲放大器，UR为可控整流器，CSI为逆变器，DPI为极性鉴别器；利用异步电机的转矩就近似与转差角频率成正比的原理，在控制系统中控制转差角频率，从而达到间接控制转矩的目的。为实现以上目的采用转速闭环、转差频率控制的模式，使风机相应速度更快，控制电路更加简单。

Claims (2)

1.一种测功台架用自动调整风速的风冷系统，其特征在于：包括电力测功机（1）、转速采集单元（6）、VVVF变频调速器（4）、三相交流电源（5）和冷却风机（3）；
所述电力测功机（1）与被测动力系统的输出轴连接，电力测功机（1）利用自带的转速传感器检测被测动力系统的转速信号；
所述转速采集单元（6）与电力测功机（1）连接，用于将转速传感器检测的转速信号转化为电压信号；
所述VVVF变频调速器（4）分别与转速采集单元（6）、三相交流电源（5）、冷却风机（3）连接，三相交流电源（5）经过VVVF变频调速器（4）后接入到冷却风机（3）上，转速采集单元（6）采集的转速信号以输入量的形式发送给VVVF变频调速器（4），由VVVF变频调速器（4）对冷却风机（3）进行调速；
所述VVVF变频调速器（4）由整流单元（7）、逆变单元（8）和PID控制单元（9）组成，三相交流电源（5）接入整流单元（7）的输入端，经整流单元（7）整流后转变为直流电后作为逆变单元（8）的输入；PID控制单元（9）根据转速采集单元（6）的输入控制逆变单元（8）中各开关管的开关频率；
所述PID控制单元（9）对整流单元（7）的控制采用电压、电流双闭环的结构；内环设电流调节器（16）用于限制动态电流，兼起保护作用；外环设电压调节器（14）用于控制输出电压；电压-频率控制信号加到电流调节器（16）以前，先通过函数发生器（15）将电压给定信号提高，以补偿电路压降；
所述PID控制单元（9）对逆变单元（8）的控制由压频变换器（20）、环形分配器（17）和脉冲放大器（18）组成；输入电压信号首先由压频变换器（20）转变成一系列脉冲信号，再经环形分配器（17）将脉冲列分配成六个一组相互间隔的具有一定宽度的脉冲信号，最后由脉冲放大器（18）在不改变脉冲宽度的条件下对脉冲功率进行放大后，依次分配给逆变器单元（8）；冷却风机电机转速传感器（19）将冷却风机（3）转速转换为电压信号反馈至电压调节器（14）输入，以此实现冷却风机（3）转速的闭环控制。
2.根据权利要求1所述的测功台架用自动调整风速的风冷系统，其特征在于：所述转速采集单元（6）为电力测功机（1）自带的转速采集单元。
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