CN106932665A - 新能源汽车三相逆变器测试系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新能源汽车三相逆变器测试系统，其包括高压电池、待测三相逆变器、发电三相逆变器；待测三相逆变器、发电三相逆变器的直流端分别通过直流母线接高压电池；待测三相逆变器同发电三相逆变器的交流端的a、b、c三相之间分别通过电感相接；待测三相逆变器作为被测器件，工作于电动模式；发电三相逆变器工作于发电模式。本发明的新能源汽车三相逆变器测试系统，不需要电机，功率因数可控，既能较真实地模拟真实汽车的功率状况，准确的测试功率逆变器，又有着较低的成本、较高的灵活性及较简单的操作性。

Description

新能源汽车三相逆变器测试系统
技术领域
本发明涉及新能源汽车测试技术，特别涉及一种新能源汽车三相逆变器测试系统。
背景技术
纯电动或混合动力汽车中，逆变器作为电气动力总成核心部件之一，在出厂之前须经过包括电气测试、热测试、效率测试、输出能力测试等多项内容在内的带载测试。目前针对该类实验的通常做法是通过电机对拖平台实现，即两台驱动电机的逆变器并联到DC母线，两台驱动电机通过传动轴直连，一台作转矩控制，用作电动模式以输出功率，另一台作转速控制，用作发电模式，将能量泵回到直流侧。如图1所示，这种传统电机对拖平台包括高压电池、驱动电机M、负载电机G以及需要控制负载电机的电力电子设备，针对不同的项目需要换不同的电机，这导致安装时间过长，机械限制过大，灵活性变低等一些列显著缺点，最终导致实验效率过低，同时两台电机的存在也造成价格高昂。
而台架实验目的多在考核逆变器特性，因此也有Dummy-load台架的设计方案，即逆变器三相输出接三相电感为负载，对逆变器进行耐久测试，以考核其在一定的工况下持续工作能否坚持足够长的时间，来验证逆变器能否满足对应的寿命需求。RL_Load测试平台架构如图2所示，该方案在能达到某些测试要求的前提下，较对拖台架有着巨大的成本及操作性等优势，但由于该设计方案负载为电感，输出几乎全是无功，因此受限于预设的功率因数，灵活性较低且不能反映真实汽车应用工况。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种新能源汽车三相逆变器测试系统，不需要电机，功率因数可控，既能较真实地模拟真实汽车的功率状况，准确的测试功率逆变器，又有着较低的成本、较高的灵活性及较简单的操作性。
为解决上述技术问题，本发明提供的新能源汽车三相逆变器测试系统，其包括高压电池、待测三相逆变器、发电三相逆变器；
待测三相逆变器、发电三相逆变器的直流端分别通过直流母线接高压电池；
待测三相逆变器同发电三相逆变器的交流端的a、b、c三相之间分别通过电感L相接；
待测三相逆变器作为被测器件，工作于电动模式；
发电三相逆变器工作于发电模式。
较佳的，待测三相逆变器同发电三相逆变器的交流端的a、b、c三相之间的电感L相同。
较佳的，新能源汽车三相逆变器测试系统还包括驱动控制器；
待测三相逆变器及发电三相逆变器都为开环模式；
所述驱动控制器，控制发电三相逆变器交流端的a、b、c三相合成电压矢量Vb幅值角度频率固定不变；
所述驱动控制器，并根据设定的待测三相逆变器的目标输出电流Is、目标输出功率Pa、角频率ω和发电三相逆变器交流端的a、b、c三相合成电压矢量Vb，计算待测三相逆变器交流端的a、b、c三相合成电压矢量Va，根据Va的q轴分量UsqDes、d轴分量UsdDes控制待测三相逆变器的六个功率开关通断；
|Va|＝Pa/(|Is|*cosα)；
|Vb|＝Pa/(|Is|*cos(Δθ-α))；
Is＝(Va–Vb)/ωL＝ΔV/ωL；
ωL为待测三相逆变器同发电三相逆变器的交流端其中一相之间的感抗，Is为发电三相逆变器同待测三相逆变器之间的三相合成电流矢量；目标输出功率角α即Is同Va之间的夹角,Δθ为矢量Va和Vb之间的夹角。
较佳的，设定UsdDes＝|Va|，UsqDes＝0。
较佳的，所述驱动控制器，将待测三相逆变器交流端的a、b、c三相合成电压矢量Va的q轴分量UsqDes、d轴分量UsdDes进行Park反变换之后再进行SVPWM，得到待测三相逆变器的六个功率开关的开关控制信号。
较佳的，新能源汽车三相逆变器测试系统还包括驱动控制器；
发电三相逆变器为开环模式，待测三相逆变器为闭环模式；
所述驱动控制器，控制发电三相逆变器交流端的a、b、c三相合成电压矢量Vb幅值角度频率固定不变；
所述驱动控制器，根据设定的发电三相逆变器同待测三相逆变器之间的目标三相合成电流矢量IsDes及其与Vb的夹角β，计算IsDes的q轴分量IsqDes及IsDes的d轴分量IsdDes，并实时采集待测三相逆变器交流端的a、b、c三相的反馈电流ia、ib、ic，对ia、ib、ic进行Clarke变换及Park变换得到发电三相逆变器同待测三相逆变器之间的实时三相合成电流矢量isr的q轴分量isrq及d轴分量isrd，将isrq同IsqDes进行PI处理得到待测三相逆变器交流端的a、b、c三相合成电压矢量Va的q轴分量UsqDes，将isrd同IsdDes进行PI处理得到待测三相逆变器交流端的a、b、c三相合成电压矢量Va的d轴分量UsdDes，根据Va的q轴分量UsqDes、d轴分量UsdDes控制待测三相逆变器的六个功率开关通断。
较佳的，所述驱动控制器，将待测三相逆变器交流端的a、b、c三相合成电压矢量Va的q轴分量UsqDes、d轴分量UsdDes进行Park反变换之后再进行SVPWM，得到待测三相逆变器的六个功率开关的开关控制信号。
本发明的新能源汽车三相逆变器测试系统，采用三相电感代替传统电机对拖平台中的电机的，待测三相逆变器作为被测器件，工作于电动模式，发电三相逆变器则工作于发电模式将能量泵回到直流母线。本发明的新能源汽车三相逆变器测试系统，由于仅比RL_Load测试平台多了一个逆变器，而相对于传统电机对拖平台减少了两台电机，因此具有低成本、易操作等优势，同时可以通过控制两个逆变器交流端的合成电压矢量，使待测三相逆变器A输出有功功率，并且功率因数可根据要求设定，有着很好的灵活性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面对本发明所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是传统电机对拖平台架构；
图2是RL_Load测试平台架构；
图3是本发明的新能源汽车三相逆变器测试系统一实施例结构图；
图4是本发明的新能源汽车三相逆变器测试系统一实施例开环模式矢量图；
图5是开环模式得到待测三相逆变器的六个功率开关的开关控制信号一实施例示意图；
图6是本发明的新能源汽车三相逆变器测试系统一实施例闭环模式矢量图；
图7是闭环模式得到待测三相逆变器的六个功率开关的开关控制信号一实施例示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
新能源汽车三相逆变器测试系统，如图3所示，包括高压电池、待测三相逆变器A、发电三相逆变器B；
待测三相逆变器A、发电三相逆变器B的直流端分别通过直流母线接高压电池；
待测三相逆变器A、发电三相逆变器B的交流端的a、b、c三相之间分别通过电感相接；
待测三相逆变器A作为被测器件，工作于电动模式；
发电三相逆变器B工作于发电模式。
较佳的，待测三相逆变器A同发电三相逆变器B的交流端的a、b、c三相之间的电感L相同。
实施例一的新能源汽车三相逆变器测试系统，采用三相电感代替传统电机对拖平台中的电机的，待测三相逆变器A作为被测器件，工作于电动模式，发电三相逆变器B则工作于发电模式将能量泵回到直流母线。实施例一的新能源汽车三相逆变器测试系统，由于仅比RL_Load测试平台多了一个逆变器，而相对于传统电机对拖平台减少了两台电机，因此具有低成本、易操作等优势，同时可以通过控制两个逆变器交流端的合成电压矢量，使待测三相逆变器A输出有功功率，并且功率因数可根据要求设定，有着很好的灵活性。实施例一的新能源汽车三相逆变器测试系统，不需要电机，功率因数可控，既能较真实地模拟真实汽车的功率状况，准确的测试功率逆变器，又有着较低的成本、较高的灵活性及较简单的操作性。
实施例二
基于实施例一，新能源汽车三相逆变器测试系统还包括驱动控制器；
待测三相逆变器A及发电三相逆变器B都为开环模式(即都不进行电流闭环控制)；
所述驱动控制器,控制发电三相逆变器B交流端的a、b、c三相合成电压矢量Vb幅值角度频率固定不变；
所述驱动控制器，并根据设定的待测三相逆变器的目标输出电流Is、目标输出功率Pa、角频率ω和发电三相逆变器交流端的a、b、c三相合成电压矢量Vb，计算待测三相逆变器交流端的a、b、c三相合成电压矢量Va，根据Va的q轴分量UsqDes、d轴分量UsdDes(可设定UsdDes＝|Va|，UsqDes＝0)控制待测三相逆变器的六个功率开关通断；
|Va|＝Pa/(|Is|*cosα)；
|Vb|＝Pa/(|Is|*cos(Δθ-α))；
Is＝(Va–Vb)/ωL＝ΔV/ωL；
ωL为待测三相逆变器同发电三相逆变器的交流端其中一相之间的感抗，Is为发电三相逆变器同待测三相逆变器之间的三相合成电流矢量；目标输出功率角α即Is同Va之间的夹角,Δθ为矢量Va和Vb之间的夹角。
实施利二的新能源汽车三相逆变器测试系统，分别给定待测三相逆变器的目标输出电流Is、目标输出功率Pa、角频率ω和发电三相逆变器交流端的a、b、c三相合成电压矢量Vb，保持两个合成电压矢量频率相同，矢量Va和Vb之间的夹角保持不变，其输出电压组成的矢量图如图4所示，若忽略负载中的电阻，则Is与ΔV垂直并落后90度，对待测三相逆变器A来说，其输出三相合成电压矢量Va是已知的，三相合成电流矢量Is可根据矢量三角形求得，因此其输出功率角及输出功率均可通过计算求得；反之，固定发电三相逆变器B交流端的a、b、c三相合成电压矢量Vb不变，在给定待测三相逆变器A的输出功率角、输出功率后，也可以计算待测三相逆变器A应输出的三相合成电压矢量Va，即整个系统的工况均可自由配置。
实施利二的新能源汽车三相逆变器测试系统，待测三相逆变器A及发电三相逆变器B都为开环模式，结构较为简单，不需要电流传感器。
实施例三
基于实施利二的新能源汽车三相逆变器测试系统，如图5所示，所述驱动控制器将待测三相逆变器A交流端的a、b、c三相合成电压矢量Va的q轴分量UsqDes、d轴分量UsdDes进行Park反变换之后再进行SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation，空间矢量脉宽调制)，得到待测三相逆变器A的六个功率开关的开关控制信号。
Park变换，是将abc相变量系统各电磁量(电流、电压、磁链等)，转换到以纵轴d、横轴q及静止轴0为坐标轴的dqo轴变量系统。
实施例四
基于实施利一，新能源汽车三相逆变器测试系统还包括驱动控制器；
发电三相逆变器B为开环模式(即逆变器B不进行电流闭环控制)，待测三相逆变器A为闭环模式(即逆变器A进行电流闭环控制)
所述驱动控制器,控制发电三相逆变器B交流端的a、b、c三相合成电压矢量Vb幅值角度频率固定不变；
所述驱动控制器，如图7所示，根据设定的发电三相逆变器同待测三相逆变器之间的目标三相合成电流矢量IsDes及其与Vb的夹角β，计算IsDes的q轴分量IsqDes及IsDes的d轴分量IsdDes，并实时采集待测三相逆变器A交流端的a、b、c三相的反馈电流ia、ib、ic，对ia、ib、ic进行Clarke变换及Park变换得到发电三相逆变器B同待测三相逆变器A之间的实时三相合成电流矢量isr的q轴分量isrq及d轴分量isrd，将isrq同IsDes的q轴分量IsqDes进行PI(比例积分)处理得到待测三相逆变器A交流端的a、b、c三相合成电压矢量Va的q轴分量UsqDes，将isrd同IsDes的d轴分量IsdDes进行PI(比例积分)处理得到待测三相逆变器A交流端的a、b、c三相合成电压矢量Va的d轴分量UsdDes，根据Va的q轴分量UsqDes、d轴分量UsdDes控制待测三相逆变器的六个功率开关通断。
实施利四的新能源汽车三相逆变器测试系统，如图6所示，将发电三相逆变器B作为电压源，对待测三相逆变器A来说，以发电三相逆变器B交流端的a、b、c三相合成电压矢量Vb方向为d轴做定向，将发电三相逆变器B同待测三相逆变器A之间的三相合成电流矢量IsDes分解到dq轴，则对发电三相逆变器B来说，其有功功率Pb＝|Vb|*Id＝|Vb|*IsDes*cosβ，β即为发电三相逆变器B的输出功率角，IsdDes为IsDes的d轴分量，由于整个系统功率守恒，因此待测三相逆变器A的输出功率与之相等。而待测三相逆变器A分别对IsDes的d轴分量IsdDes及q轴分量做闭环控制，即可得到待测三相逆变器A的输出电压，整个系统的工况也是确定的。
实施利四的新能源汽车三相逆变器测试系统，待测三相逆变器A为闭环模式，可使输出电流可控，同时能比较精确的控制输出功率。
实施例五
基于实施利四的新能源汽车三相逆变器测试系统，如图7所示，所述驱动控制器将待测三相逆变器A交流端的a、b、c三相合成电压矢量Va的q轴分量UsqDes、d轴分量UsdDes进行Park反变换之后再进行SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation，空间矢量脉宽调制)，得到待测三相逆变器A的六个功率开关的开关控制信号。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种新能源汽车三相逆变器测试系统，其特征在于包括高压电池、待测三相逆变器、发电三相逆变器；
待测三相逆变器、发电三相逆变器的直流端分别通过直流母线接高压电池；
待测三相逆变器同发电三相逆变器的交流端的a、b、c三相之间分别通过电感L相接；
待测三相逆变器作为被测器件，工作于电动模式；
发电三相逆变器工作于发电模式。
2.根据权利要求1所述的新能源汽车三相逆变器测试系统，其特征在于，
待测三相逆变器同发电三相逆变器的交流端的a、b、c三相之间的电感L相同。
3.根据权利要求1所述的新能源汽车三相逆变器测试系统，其特征在于，
新能源汽车三相逆变器测试系统还包括驱动控制器；
待测三相逆变器及发电三相逆变器都为开环模式；
所述驱动控制器，控制发电三相逆变器交流端的a、b、c三相合成电压矢量Vb幅值角度频率固定不变；
所述驱动控制器，并根据设定的待测三相逆变器的目标输出电流Is、目标输出功率Pa、角频率ω和发电三相逆变器交流端的a、b、c三相合成电压矢量Vb，计算待测三相逆变器交流端的a、b、c三相合成电压矢量Va，根据Va的q轴分量UsqDes、d轴分量UsdDes控制待测三相逆变器的六个功率开关通断；
|Va|＝Pa/(|Is|*cosα)；
|Vb|＝Pa/(|Is|*cos(Δθ-α))；
Is＝(Va–Vb)/ωL＝ΔV/ωL；
ωL为待测三相逆变器同发电三相逆变器的交流端其中一相之间的感抗，Is为发电三相逆变器同待测三相逆变器之间的三相合成电流矢量；目标输出功率角α即Is同Va之间的夹角,Δθ为矢量Va和Vb之间的夹角。
4.根据权利要求3所述的新能源汽车三相逆变器测试系统，其特征在于，
设定UsdDes＝|Va|，UsqDes＝0。
5.根据权利要求3所述的新能源汽车三相逆变器测试系统，其特征在于，
所述驱动控制器，将待测三相逆变器交流端的a、b、c三相合成电压矢量Va的q轴分量UsqDes、d轴分量UsdDes进行Park反变换之后再进行SVPWM，得到待测三相逆变器的六个功率开关的开关控制信号。
6.根据权利要求1所述的新能源汽车三相逆变器测试系统，其特征在于，
新能源汽车三相逆变器测试系统还包括驱动控制器；
发电三相逆变器为开环模式，待测三相逆变器为闭环模式；
所述驱动控制器，控制发电三相逆变器交流端的a、b、c三相合成电压矢量Vb幅值角度频率固定不变；
所述驱动控制器，根据设定的发电三相逆变器同待测三相逆变器之间的目标三相合成电流矢量IsDes及其与Vb的夹角β，计算IsDes的q轴分量IsqDes及IsDes的d轴分量IsdDes，并实时采集待测三相逆变器交流端的a、b、c三相的反馈电流ia、ib、ic，对ia、ib、ic进行Clarke变换及Park变换得到发电三相逆变器同待测三相逆变器之间的实时三相合成电流矢量isr的q轴分量isrq及d轴分量isrd，将isrq同IsqDes进行PI处理得到待测三相逆变器交流端的a、b、c三相合成电压矢量Va的q轴分量UsqDes，将isrd同IsdDes进行PI处理得到待测三相逆变器交流端的a、b、c三相合成电压矢量Va的d轴分量UsdDes，根据Va的q轴分量UsqDes、d轴分量UsdDes控制待测三相逆变器的六个功率开关通断。
7.根据权利要求6所述的新能源汽车三相逆变器测试系统，其特征在于，
所述驱动控制器，将待测三相逆变器交流端的a、b、c三相合成电压矢量Va的q轴分量UsqDes、d轴分量UsdDes进行Park反变换之后再进行SVPWM，得到待测三相逆变器的六个功率开关的开关控制信号。
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