[發明專利]一種直流測功加載系統

有效

• 申請號: 201210315302.9
• 申請日: 2012-08-30
• 公開（公告）號: CN102829912A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 張俊智;劉珺;何承坤
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01L3/24
• 分類號: G01L3/24
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;關暢

技術領域

本發明涉及一種測功系統，特別是關于一種在臺架測試起步工況動力系統性能測試時對低速發電狀態大負載力矩的直流測功加載系統。

背景技術

測功系統可以作為待測機構的加載和測試設備，是工業測試領域較為核心的設備。直流測功機的歷史悠久，通過調整電磁感應電流和主電路電流，能夠以任意速度或轉矩進行運轉。直流測功機與其他測功機相比，具有轉矩變動小，響應性良好等特點，因此在汽車底盤、發動機、電機、齒輪箱、變速箱等機構的性能測試中有著廣泛的應用。

當汽車處于起步加速時，其動力系統需要克服路面阻力等消耗提供車身質量的加速運動，即動力系統承受的負載為路面阻力和車身加速慣性力之和，由于車身質量較大，加速慣性力比較大，汽車動力系統在起步低速條件下承擔了較大的負載。在臺架測試起步工況動力系統性能時，測功系統就需要能夠在低速條件下提供足夠的阻力模擬動力系統的負載。而直流測功系統的核心部件是直流電機，當直流電機處于低速發電狀態時，受轉速限制電樞電壓低，主電路電流不大，能提供的電磁轉矩較小。當采用全橋驅動電路控制電機時，可以利用反接制動，通過控制使電源模塊補充同向電流值，但需要注意補充電流是否會導致電機轉向的改變，同時需要串入限流電阻，否則電機發熱較為嚴重，這樣導致控制難度增加。同時相比于半橋電路，全橋驅動的成本也高，當只需要負載機構兩象限運行時，采用半橋電路驅動是更為恰當、經濟的選擇。然而半橋電路本身不能克服低速發電狀態小轉矩的問題，需進一步改進。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種能有效解決半橋驅動直流測功系統處于發電狀態時不能提供足夠大負載轉矩問題，同時能減緩電機發熱情況、控制方式簡單易行，并且成本低、可靠性高的直流測功加載系統。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種直流測功加載系統，其特征在于：它包括待測設備、直流電機、轉速轉矩傳感器、負載計算單元、半橋DC/DC變換器、電池組、電子負載、電流傳感器和DC/DC控制器；由所述直流電機、電池組和電子負載構成所述直流測功加載系統主電路；所述待測設備與所述直流電機同軸連接，在連接軸上安裝所述轉速轉矩傳感器，所述轉速轉矩傳感器將檢測到的轉速和轉矩信號傳輸至所述負載計算單元內，由所述負載計算單元得到加載電流的需求值；所述直流電機輸出端陰極連接所述半橋DC/DC變換器輸入端陰極；所述直流電機輸出端陽極經所述電池組連接所述半橋DC/DC變換器輸入端陽極，所述半橋DC/DC變換器輸出端連接所述電子負載；所述直流電機輸出端陽極與所述電池組陰極之間安裝所述電流傳感器，所述電流傳感器將測量到的所述直流電機與所述電池組之間的電流值傳輸至所述DC/DC控制器；所述負載計算單元將電流需求值也傳輸至所述DC/DC控制器，所述DC/DC控制器根據電流需求值和實際測量得到的電流值，控制所述半橋DC/DC變換器工作。

所述DC/DC控制器對所述半橋DC/DC變換器實現電流跟隨的控制方法如下：所述DC/DC控制器根據所述負載計算單元傳輸至的加載電流需求值與由所述電流傳感器采集到的實際主電路電流值的差值大小，調節所輸出的PWM控制信號，所述半橋DC/DC變換器響應PWM控制信號對主電路進行直流斬波實現需求電流的跟隨，主電路電能通過所述半橋DC/DC變換器后消耗或儲存在所述電子負載上。

所述電子負載采用無源阻性負載，所述半橋DC/DC變換器采用buck降壓電路。

所述電子負載采用有源負載，所述半橋DC/DC變換器采用boost升壓電路。

所述電子負載采用超級電容或蓄電池。