CN110086385A - 转矩加载系统 - Google Patents

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黄洪岳
刘正华
徐建
杨锟
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/14—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
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Abstract

本发明提供的一种转矩加载系统，包括依次通信的永磁同步电机、控制器以及能量回收装置；其中控制器包括：MCU；预驱电路，预驱电路与MCU通信；逆变桥，逆变桥与预驱电路通信，逆变桥与永磁同步电机通信；转子位置检测电路，转子位置检测电路通信MCU及永磁同步电机；电容组，电容组与逆变桥通信，电容组与能量回收装置通信；控制电源电路，控制电源电路与MCU通信；通讯电路，通讯电路与MCU通信。与现有技术相比，本发明的有益效果如下：1)与磁阻方式比较，硬件成本降低了；2)能量回收，减少耗电量；3)加载转矩大小可控；4)动态性能比磁阻方式好；5)同等功率成本比磁阻方式的低。

Description

转矩加载系统
技术领域
本发明涉及一种转矩加载系统。
背景技术
现有技术中，加载系统多采用如下几种。
1)机械摩擦加载机构
原理简单，结构不复杂，但加载力矩控制比较难，且成本有所增加。
2)磁阻装置做负载机构
力矩大小可控制，但实时性不好，对要求加载力矩快速调节的场合，难以实现。且实现成本较高。
3)永磁同步电机做为负载机构，电机相线用电阻短接方式实现加载
这种方式比较容易实现。在电阻的大小确定的情况下，转速越低，加载力矩越小，转速越高，加载力矩越大，不能做到力矩大小可控，且不能电量回收。
4)永磁同步电机做为负载机构，用控制器控制电机加载量(非转矩可控)
根据电机反电势大小，调节逆变桥的下桥导通占空比，转速越低，加载力矩越小，转速越高，加载力矩越大，不能做到力矩大小可控。优点是电机发出的电可以循环利用，节省电能。
健身单车系统，目前市场一般采用1)方案实现。为了能够有更好的用户体验，需要对负载力矩大小控制。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种准确控制加载转矩大小并能动态调节加载转矩的转矩加载系统。
为解决上述技术问题，本发明提供的一种转矩加载系统，包括依次通信的永磁同步电机、控制器以及能量回收装置；其中所述控制器包括：MCU；预驱电路，所述预驱电路与所述MCU通信；逆变桥，所述逆变桥与所述预驱电路通信，所述逆变桥与所述永磁同步电机通信；转子位置检测电路，所述转子位置检测电路通信所述MCU及所述永磁同步电机；电容组，所述电容组与所述逆变桥通信，所述电容组与所述能量回收装置通信；控制电源电路，所述控制电源电路与所述MCU通信；通讯电路，所述通讯电路与所述MCU通信。
优选地，还包括传感器接口硬件电路，所述传感器接口硬件电路与所述MCU通信。
优选地，所述逆变桥通过三相电线与所述永磁同步电机通信。
优选地，所述逆变桥为三相逆变桥。
优选地，所述电能回收装置为蓄电池耗电设备、并网设备或共母线。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1)与磁阻方式比较，硬件成本降低了；
2)能量回收，减少耗电量；
3)加载转矩大小可控；
4)动态性能比磁阻方式好；
5)同等功率成本比磁阻方式的低。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。
图1为本发明转矩加载系统原理图；
图2为本发明转矩加载系统控制器原理图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
对于永磁同步电机，电磁转矩大小公式如公式(1)所示。
Te＝3E/2ω·I＝3/2·Ke·I(1)
公式(1)中，E是反电势幅值，ω是电机转速，Ke是反电势系数，I是相电流幅值。由此，可通过控制电机相电流来控制电机的电磁转矩。
如图1、图2所示，本发明提供的一种转矩加载系统，包括依次连接的永磁同步电机、控制器以及能量回收装置；其中
控制器包括：MCU；预驱电路与MCU连接；三相逆变桥与预驱电路连接，三相逆变桥通过三相电线与永磁同步电机连接；转子位置检测电路连接MCU及永磁同步电机；电容组与三相逆变桥连接，电容组与能量回收装置连接；控制电源电路与MCU连接；通讯电路与MCU连接；传感器接口硬件电路与MCU连接。
控制器三相线与永磁同步电机的三相线连接，转子位置检测电路的转子位置信号接口与永磁同步电机的转子位置传感器(HALL、磁编、旋变等)接口连接。
“机械能”的产生可以是由任何形式能量转换而来，如生物能、电能等；“永磁同步电机”可将机械能转换成电能；“控制器”可根据指令控制加到“永磁同步电机”转子上力矩大小；“电能回收装置”可以是蓄电池、耗电设备、并网设备以及与电动状态下的电机控制器共母线等。
控制流程
步骤1：系统上电；
步骤2：系统初始化；
步骤3：系统进入正常运行状态；
步骤3.1：故障检测；
步骤3.2：状态输出；
步骤3.3：通讯处理；
步骤4：接收启动命令和目标力矩大小指令；
步骤5：控制器按照指令控制永磁同步电机输出指令力矩大小力矩。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (5)

1.一种转矩加载系统，其特征在于，包括依次通信的永磁同步电机、控制器以及能量回收装置；其中
所述控制器包括：
MCU；
预驱电路，所述预驱电路与所述MCU通信；
逆变桥，所述逆变桥与所述预驱电路通信，所述逆变桥与所述永磁同步电机通信；
转子位置检测电路，所述转子位置检测电路通信所述MCU及所述永磁同步电机；
电容组，所述电容组与所述逆变桥通信，所述电容组与所述能量回收装置通信；
控制电源电路，所述控制电源电路与所述MCU通信；
通讯电路，所述通讯电路与所述MCU通信。
2.根据权利要求1所述的转矩加载系统，其特征在于，还包括传感器接口硬件电路，所述传感器接口硬件电路与所述MCU通信。
3.根据权利要求1所述的转矩加载系统，其特征在于，所述逆变桥通过三相电线与所述永磁同步电机通信。
4.根据权利要求1或3所述的转矩加载系统，其特征在于，所述逆变桥为三相逆变桥。
5.根据权利要求1所述的转矩加载系统，其特征在于，所述电能回收装置为蓄电池耗电设备、并网设备或共母线。
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