电动汽车电传动试验系统

电动汽车电传动试验系统

许水平，施蔚加，张文军

（南车株洲电力机车研究所有限公司，湖南株洲

４１２００１）

摘　要：介绍了电动汽车电传动试验系统，着重分析了其测功机的系统校正方法。试验系统对电机的控制参数进行了调试和验证，对控制系统的稳定性进行了模拟和验证，为系统效率、系统温升等测试和验证提供了试验数据。

关键词：电动汽车；电传动系统；测功机；系统校正

中图分类号：Ｕ４６９．７２；ＴＭ３０６　　　　　　　　　　　　　　　　　文献标识码：Ａ　　　　　　　　　　　　　　　　　文章编号：１６７１－８４１０（２００９）０３－００４１－０４

Test System for Electric Vehicle Drive System

ＸＵ　Ｓｈｕｉ－ｐｉｎｇ，ＳＨＩ　Ｗｅｉ－ｊｉａ，ＺＨＡＮＧ　Ｗｅｎ－ｊｕｎ(CSR Zhuzhou Electric Locomotive Research Institute Co., Ltd., Zhuzhou, Hunan 412001, China)

Abstract: A test system for electric vehicles drive system is introduced in this paper. And the calibration method for the dynamometer isanalyzed in detail. The debug and validation of test system is carried out for motor control parameters, and the simulation and verification ismade for stability of control system, which provides test data for testing and validating of system efficiency and temperature rise.

Key words: electric vehicles; electric drive system; dynamometer; system calibration

０引言

为了适应电动汽车产业化发展战略，增强科研开

功机、测试及控制部分和被试品等组成。其中试验电源用于模拟电动汽车的供电电源；测功机用于模拟电动汽车的运行工况；测试部分用于试验时测量各个部分的参数；控制部分用于试验时根据不同工况控制不同的接触器组成试验所需的电路。其原理图如图１所示。

发的技术手段，解决试验资源紧缺的问题，高质量完成“８６３”课题，建设好电动汽车电驱动系统试验平台对于电动汽车产业的发展具有十分重要的意义。根据现实的情况和产业发展战略，按专业建设了具有较强适应性的研发试验平台和与产能配套的、能够柔性配置的出厂试验平台，较好地满足了不断变化的科研试验需求和快速增长的出厂试验需求。

１试验系统原理

本电动汽车电驱动试验系统主要由试验电源、测

试验系统能完成以下试验：

（１）异步牵引电动机的出厂试验以及研究性试验；（２）牵引电动机和电机控制器所组成系统的系统联调；

（３）牵引电动机和电机控制器所组成系统的出厂试验。

收稿日期：２００９－０３－１０

作者简介：许水平（１９８１－），男，主要从事试验检测设备的开发工作。

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２测试及控制部分

测试及控制部分是整个试验系统的核心，测试及

算机可实现试验系统供配电、负载投切的自动化，同时利用传感器、信号调理装置、数据采集卡，对被测装置的输入输出参数和内部模块的各种参数进行采集和分析，从而全面地获得产品性能参数，为研发、产品定型和出厂提供详实和准确的依据。测试及控制软件界面如图２所示。

控制部分的构建采用当前流行的图形化测试编程软件Ｌａｂｖｉｅｗ来实现，充分利用虚拟仪器技术和当前高性能、高可靠性的ＰＣＩ测试总线。测试及控制部分通过操作计

图２

Ｆｉｇ．２

测试及控制软件界面

Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　ｏｆ　ｔｅｓｔ　ａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｏｆｔｗａｒｅ

２．１测试部分

测试部分以上位机为核心，利用传感器、数据采集卡实现对电机控制器的输入电压、输入电流、三相输出电压、三相输出电流以及电机的输出功率、转矩、转速等参数的采集。通过对采集的数据进行计算和对谐波的分析为电驱动系统的研究开发提供试验数据。

数据采集信号流程如下：

传感器输出（电流信号）→调理板（转换为电压信号）→端子板（过渡）→信号电缆→ＰＣＩ采集卡→上位机（进行分析）→显示器（进行显示）。

信号调理原理：传感器输出为电流，所有信号均回

流到公共测试地，即电源测试地。但为了最大限度地减小测试信号路径的影响以及测试信号的相互干扰，调理板将电流信号转换为电压信号后采用差分的方式输出到ＰＣＩ采集卡。

利用Ｌａｂｖｉｅｗ虚拟仪器开发平台，通过谐波分析子模块对畸变信号进行分析，可直观地得出试验系统的基波和谐波。通过加窗函数的方法使谐波测量精度大大提高，从而可以对谐波进行有效的分析、处理和预防。通过图形界面可以非常直观地看出，各个谐波所占的比重，以及各次谐波对总量的影响，还可以直接读出总谐波畸变率。谐波分析界面如图３所示。

３／２００９电动汽车电传动试验系统４３

图４

Ｆｉｇ．４

被试电机牵引外特性

Ｔｒａｃｔｉｏｎ　ｅｘｔｅｒｎａｌ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｔｅｓｔｉｎｇ　ｍｏｔｏｒ

根据图４所示，测功机须满足被试电机最高转速为５２００　ｒ／ｍｉｎ和最高转矩为８５０　Ｎ・ｍ的外特性要求。

电驱动系统对测功机控制的要求如下：

（１）恒转速运行。在测功机的允许范围内，当被试电机的输出转矩变化时，系统能在任一转速点恒速运

图３

Ｆｉｇ．３

谐波分析界面

行。

（２）恒转矩运行。在测功机的允许范围内，当被试电机的输出转速变化时，测功机能提供恒定的任一给定负载转矩。

ＣＷ４４０测功机系统基本满足试验系统的要求，只是由于测功机的特性，不能完成低速大转矩这一段的特性试验。其特性曲线如图５所示。

Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　ｏｆ　ｈａｒｍｏｎｉｃ　ａｎａｌｙｓｉｓ

２．２控制部分

控制部分能对试验系统进行有效控制和对试验设备的工作状况进行反馈监测，将运行状态信息及故障报警信息显示在主机屏幕上并作相应的处理。为了使试验系统便于施工，便于维护，便于升级，以及为了使电驱动试验系统的试验设备实现集中管理，分散控制，控制部分采用研华工控机作为上位机，下位机采用ＣＰＵ２２６组成分布式ＩＯ，利用ＤａｔａＳｏｋｅｔ技术建立ＰＣ机与ＰＬＣ实时通信，使整个控制部分组成ＰｒｏｆｉＢｕｓ网络。

ＤａｔａＳｏｃｋｅｔ　技术对外提供资源定位接口和功能调用接口，通过资源定位符（ＵＲＬ）对数据的传输目的地进行定位，读数据时为源地址，写数据时为宿地址。在资源定位符中标明数据的传输协议、网络计算机标志和数据缓冲区变量。ＤａｔａＳｏｃｋｅｔ技术支持多种数据传送协议，不同的ＵＲＬ前缀表示不同的协议或数据类型。用户只需要知道数据源和数据宿及需要交换的数据就可以直接进行高层应用程序的开发，实现高速数据传输，而无需关心底层的实现细节，从而简化通信程序的编写过程，提高编程效率。

图５

Ｆｉｇ．５

测功机特性曲线图

Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｃｕｒｖｅ　ｏｆ　ｄｙｎａｍｏｍｅｔｅｒ

３．２测功机的校正

为了保证测功机测量数据的准确性和可靠性，必须对测功机进行系统校正。我们采取了静态校正和动态对比校正两种方法。测功机经过静态校正和动态对比校正后，测量的数据符合系统要求。３．２．１

静态校正

测功机一般每半年校准一次，以防精度下降。测功机在拆除、修理、安装之后也要进行校准。必要时也可以随时进行静态校正。静态校正用五等标准砝码或精度更高的砝码进行。静态校正可用式（１）进行计算，其误差应≤０．４％，静态校正记录数据如表１所示。

３测功机

电驱动系统对测功机的要求主要是看其能否满足

３．１测功机的选择

被试电机的外特性，被试电机的外特性如图４所示。

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静态校正误差＝