TWI821546B - 馬達電子負載模擬裝置 - Google Patents
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Abstract
一種馬達電子負載模擬裝置，包括一馬達模擬器，且該馬達模擬器包括一可調電感組件，具有一反應於該馬達的等效電感;一可調電阻組件，具有一反應於該馬達的等效電阻，該等效電阻係包括該馬達的線圈繞組電阻及反應該馬達於帶動負載運轉時的阻力，該電阻組件和該電感組件電連接形成一串聯迴路;一驅動電源供應一驅動電流通過該串聯迴路;一反電動勢產生器，電連接於該串聯迴路，該反電動勢產生器依據一設定的振幅參數、轉速參數、時序信號而產生一反電動勢電壓，並將該反電動勢電壓施加至該串聯迴路，從而改變通過該串聯迴路的該驅動電流，據以模擬馬達的運轉。
Description
本發明係關於一種電子負載，特別是一種馬達電子負載模擬裝置。
查馬達在應用於各種動力機械、廠房設備、自動化設備、電動運輸載具中是作為極為重要的裝置。現今的馬達控制技術中，馬達都是由驅動器(Inverter)作為控制組件，以控制馬達的運轉。例如，在電動車的技術領域中，動力馬達與驅動器為電動車輛的關鍵零組件。
在開發過程或是日後的特性測試中，對於動力馬達的驅動器需要個別測試驗證各項功能安全與性能測試。傳統作法是以實際的馬達結合馬達負載進行測試。此種傳統測試方式中，因為必須針對不同功率大小、不同測試條件選用不同大小的馬達及馬達負載連接至驅動器，故非常不方便。在另外一種習知技術中，是以馬達結合發電機及電子負載來進行驅動器的測試及驗證。
然而，在各種現有的測試技術中，仍普遍存在使用不方便的問題，不符現今產業的需求。
本發明之主要目的即是提供一種馬達電子負載模擬裝置，以克服現有技術的缺失，以期在不需要實體馬達連接的狀況下即能對驅動器進行測試及驗證。
本發明所採用之技術手段係在以一馬達模擬器連結於一待測的驅動器，以對該驅動器進行測試及驗證。本發明的馬達模擬器包括一可調電感組件，具有一反應於該馬達的等效電感；一可調電阻組件，具有一反應於該馬達的等效電阻，該等效電阻係包括該馬達的線圈繞組電阻及反應該馬達於帶動負載運轉時的阻力，該電阻組件和該電感組件電連接形成一串聯迴路；一驅動電源供應一驅動電流通過該串聯迴路；一反電動勢產生器，電連接於該串聯迴路，該反電動勢產生器依據一設定的振幅參數、轉速參數、時序信號而產生一反電動勢電壓，並將該反電動勢電壓施加至該串聯迴路，從而改變通過該串聯迴路的該驅動電流，據以模擬馬達的運轉。
其中，該可調電阻組件連接一電阻控制電路，用以調節該可調電阻組件的電阻值，而該反電動勢產生器係通過該電阻控制電路，將產生的該反電動勢電壓係施加至該電阻組件。
其中，該反電動勢產生器包括一儲存有數位型式的反電動勢電壓波形和時序資料的記憶體，該記憶體連接一數位至類比轉換器，以將數位型式的該反電動勢電壓波形轉換產生該反電動勢電壓。
本發明的技術可應用在單相馬達、三相馬達的驅動器測試及驗證。
在效果方面，本發明在使用時，只要輸入馬達的規格、等效模型參數即可進行測試。對於馬達等效電路參數可以經由設計計算或實際馬達的堵轉測試與無載測試來獲得實際馬達的等效電路參數。等效電路參數輸入馬達電子負載模擬器後，便能模擬實際馬達，可以用來對馬達驅動器實際測試及驗證，確保符合需求，能夠在不需要實體馬達下即能對驅動器進行測試及驗證。
本發明所採用的具體技術，將藉由以下之實施例及附呈圖式作進一步之說明。
100:馬達模擬器
100a、100b、100c:馬達模擬器
ACV:驅動電源
A、B、C:節點
DC+、DC-:直流電壓
E:反電動勢電壓
L:可調電感組件
L1、L2、L3...Ln:電感器
R:可調電阻組件
R1、R2、R3..Rn:電阻器
Rs:串聯電阻
I:驅動電流
amp:振幅參數
rpm:轉速參數
t:時序信號
U、V、W:三相電源
1:電感設定單元
2、2a:電阻控制電路
21:電阻設定單元
22:乘法器
23:運算放大器
24:功率元件
3:反電動勢產生器
31:記憶體
32:反電動勢波形和時序資料
33:數位至類比轉換器
4:三相驅動器
圖1顯示本發明馬達電子負載模擬裝置的電路方塊圖。
圖2顯示圖1中可調電感組件和電感設定單元連接的實施例電路圖。
圖3顯示圖1中可調電阻組件和第一實施例電阻控制電路連接的電路圖。
圖4顯示圖1中可調電阻組件和第二實施例電阻控制電路連接的電路圖。
圖5顯示圖1中反電動勢產生器的實施例電路圖。
圖6顯示本發明應用在三相馬達模擬時的電路圖。
圖7顯示圖6中其中一個馬達模擬器的電路方塊圖。
參閱圖1所示，其顯示本發明馬達電子負載模擬裝置的電路方塊圖。本發明的馬達電子負載模擬裝置包括一馬達模擬器100，該馬達模擬器100包括一可調電感組件L和一可調電阻組件R連接形成的串聯迴路。其中，該可調電感組件L具有一反應於馬達的等效電感。可調電阻組件R具有一反應於馬達的等效電阻，該等效電阻係包括馬達的線圈繞組電阻及反應該馬達於帶動負載運轉時的阻力。一驅動電源ACV經由節點A供應一驅動電流I通過該串聯迴路。
可調電感組件L可由一電感設定單元1進行調節或設定其電感值。可調電阻組件R可由一電阻控制電路2進行調節或設定其電阻值。
一反電動勢產生器3由驅動電源ACV取得驅動電源訊號，且依據振幅參數amp、轉速參數rpm、時序信號t等參數可產生一反電動勢電壓E，再經由電阻控制電路2調節可調電阻組件R的阻值。藉由電阻控制電路2的調節，使可調電阻組件R的阻值改變，亦即使電阻組件R兩端的節點B、C的阻值改變，故節點B、C間的電壓即隨著改變。如此即可將該反電動勢電壓E反應至該串聯迴路，從而改變通過該串聯迴路的驅動電流I，據以模擬馬達的運轉。
圖2顯示圖1中可調電感組件L和電感設定單元1連接的實施例電路圖，其包括複數個電感器L1、L2、L3...Ln，各個電感器L1、L2、L3...Ln串聯連接。電感設定單元1可為一切換開關型式分別電連接於該複數個電感器L1、L2、L3...Ln。藉由電感設定單元1可切換選擇該複數個電感器L1、L2、L3...Ln中的一個或多個電感器電連接於該串聯迴路的節點A、B之間，如此即可調節可調電感組件L的電感值。
圖3顯示圖1中可調電阻組件R和第一實施例電阻控制電路2連接的電路圖，其包括複數個電阻器R1、R2、R3..Rn，各個電阻器R1、R2、R3..Rn串聯連接。電阻控制電路2可為一切換開關型式分別電連接於該複數個電阻器R1、R2、R3..Rn。藉由電阻控制電路2可切換選擇該複數個電阻器R1、R2、R3..Rn中的一個或多個電阻器電連接於該串聯迴路的節點B、C之間，如此即可調節可調電阻組件R的電阻值。
圖4顯示圖1中可調電阻組件R和第二實施例電阻控制電路2a連接的電路圖，其顯示電阻設定單元21連接於一乘法器22的輸入端。一運算放大器23的一輸入端連接於該乘法器22的輸出端，而其輸出端係連接一功率元件24的閘極端。功率元件24的兩端係與一串聯電阻Rs串聯後連接於節點B、C之間。通過該電阻設定單元21的設定，由該乘法器22控制該運算放大器23，再由該運算放大器23控制該功率元件24，即可控制通過串聯電阻Rs的電流I，從而調節節點B、C之間的電阻值。
圖5顯示圖1中反電動勢產生器3的實施例電路圖，其包括一記憶體31、一反電動勢波形和時序資料32、一數位至類比轉換器33。記憶體31可儲存數位型式的預設反電動勢波形和時序資料32。該數位型式的反電動勢波形和時序資料32係依據振幅參數amp、轉速參數rpm所產生。反電動勢波形和時序資料32可通過數位至類比轉換器33轉換成所需的反電動勢電壓E施加至可調電阻組件R。該反電動勢產生器3亦可為一任意波形產生器。
圖6顯示本發明應用在三相馬達模擬時的電路圖。如圖所示，直流電壓DC+、DC-經過三相驅動器4後產生三相電源U、V、W。本發明的馬達模擬器100a、100b、100c分別電連接於相電源UV、VW、WU，其中每一個馬達模擬器100a、100b、100c即相同於前述圖1所述的馬達模擬器100。
舉例而言，圖7顯示圖6中的馬達模擬器100a連接於三相電源U、V、W中的其中兩相電源U、V的電路方塊圖。相似地，馬達模擬器100b係連接於三相電源U、V、W中的其中兩相電源V、W，而馬達模擬器100c係連接於三相電源U、V、W中的其中兩相電源U、W。
藉由馬達模擬器100a、100b、100c可模擬三相交流馬達的運轉，從而對三相驅動器4的各項電性特性進行測試與驗證。
以上所舉實施例僅係用以說明本發明，並非用以限制本發明之範圍，凡其他未脫離本發明所揭示之精神下而完成的等效修飾或置換，均應包含於後述申請專利範圍內。
100:馬達模擬器
ACV:驅動電源
A、B、C:節點
E:反電動勢電壓
L:可調電感組件
R:可調電阻組件
I:驅動電流
amp:振幅參數
rpm:轉速參數
t:時序信號
1:電感設定單元
2:電阻控制電路
21:電阻設定單元
3:反電動勢產生器
Claims (7)
- 一種馬達電子負載模擬裝置，用以模擬一馬達的運轉，該馬達電子負載模擬裝置包括一馬達模擬器，且該馬達模擬器包括： 一可調電感組件，具有一反應於該馬達的等效電感; 一可調電阻組件，具有一反應於該馬達的等效電阻，該等效電阻係包括該馬達的線圈繞組電阻及反應該馬達於帶動負載運轉時的阻力，該電阻組件和該電感組件電連接形成一串聯迴路; 一驅動電源，電連接該可調電感組件、該可調電阻組件所連接形成的該串聯迴路，該驅動電源供應一驅動電流通過該串聯迴路; 一反電動勢產生器，電連接於該串聯迴路，該反電動勢產生器依據一設定的振幅參數、轉速參數、時序信號而產生一反電動勢電壓，並將該反電動勢電壓施加至該串聯迴路，從而改變通過該串聯迴路的該驅動電流，據以模擬該馬達的運轉。
- 如請求項1之馬達電子負載模擬裝置，其中該可調電阻組件連接一電阻控制電路，用以調節該可調電阻組件的電阻值，而該反電動勢產生器係通過該電阻控制電路，將產生的該反電動勢電壓係施加至該電阻組件。
- 如請求項1之馬達電子負載模擬裝置，其中該反電動勢產生器包括一儲存有數位型式的反電動勢電壓波形和時序資料的記憶體，該記憶體連接一數位至類比轉換器，以將數位型式的該反電動勢電壓波形轉換產生該反電動勢電壓。
- 一種馬達電子負載模擬裝置，用以模擬一三相交流馬達的運轉，該馬達電子負載模擬裝置包括三個馬達模擬器分別連接在三相電源的其中兩個相電源之間，每一個該馬達模擬器包括: 一可調電感組件，具有一反應於該馬達的兩個相電源之間的等效電感; 一可調電阻組件，具有一反應於該馬達的兩個相電源之間的等效電阻，該等效電阻係包括該馬達的線圈繞組電阻及反應該馬達於帶動負載運轉時的阻力，該電阻組件和該電感組件電連接形成一串聯迴路，再連接於該兩個相電源，由該兩個相電源供應一驅動電流通過該串聯迴路; 一反電動勢產生器，電連接於該串聯迴路，該反電動勢產生器依據一設定的振幅參數、轉速參數、時序信號而產生一反電動勢電壓，並將該反電動勢電壓施加至該串聯迴路，從而改變通過該串聯迴路的該驅動電流，據以模擬該三相交流馬達的運轉。
- 如請求項4之馬達電子負載模擬裝置，其中該可調電阻組件連接一電阻控制電路，用以調節該可調電阻組件的電阻值，而該反電動勢產生器係通過該電阻控制電路，將產生的該反電動勢電壓係施加至該電阻組件。
- 如請求項4之馬達電子負載模擬裝置，其中該反電動勢產生器包括一儲存有數位型式的反電動勢電壓波形和時序資料的記憶體，該記憶體連接一數位至類比轉換器，以將數位型式的該反電動勢電壓波形轉換產生該反電動勢電壓。
- 如請求項4之馬達電子負載模擬裝置，其中該三相電源係連接於一個三相驅動器，而該三相驅動器則連接至一直流電壓。
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2020
- 2020-03-25 TW TW109109925A patent/TWI821546B/zh active
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