CN202120121U - 一种新型电力测功机用电源系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种新型电力测功机用电源系统，其特征在于：包括加载电机、冷却系统、测试电机、AC/DC并联变换器、采集系统和控制系统，所述采集系统通过信号线与控制系统相连，所述控制系统通过检测模块与加载电机和测试电机相连，所述AC/DC并联变换器通过电源线与加载电机相连，所述采集系统通过一个PLC控制器与测试电机相连。本实用新型解决共用直流母线的问题，提高能量利用效率，适合多种电压等级测试电机测试的通用性电力测功机测试平台。
Description
技术领域
本实用新型属于汽车制造技术领域，具体涉及一种新型电力测功机用电源系统。
背景技术
新型电力测功机用电源系统专为新能源领域的电动汽车电机实验设计制造，为三相输入，大功率直流可调输出电源，可模拟蓄电池对电动汽车电机控制器进行多种功能的实验，并具有良好的保护功能，以确保在各种情况工作时控制器的安全。配有先进的智能监控接口，可以与上位机连接形成智能监控电源，可对电源的所有参数设定，控制器的实验参数进行实时监控、记录并统计。更重要的是该电源在测试电机制动或者反拖发电时能自动将电能回馈到电网侧，同时保证测试电机直流总线电压稳定，与目前普遍采用的电阻能耗制动技术相比可实现能量循环利用，同时大大节省装置空间(电阻能耗制动方式为两个控制柜加一操作台，能量回馈方式只需要一个控制柜)。
发明内容
本实用新型克服了现有技术的不足，提出了一种新型电力测功机用电源系统，所述系统解决共用直流母线的问题，提高能量利用效率，适合多种电压等级测试电机测试的通用性电力测功机测试平台。
本实用新型的技术方案为：一种新型电力测功机用电源系统，包括加载电机、冷却系统、测试电机、AC/DC并联变换器、采集系统和控制系统，所述采集系统通过信号线与控制系统相连，所述控制系统通过检测模块与加载电机和测试电机相连，所述AC/DC并联变换器通过电源线与加载电机相连，所述采集系统通过一个PLC控制器与测试电机相连。
PLC控制器通过电源线与AC/DC并联变换器相连。
AC/DC并联变换器设有整流模块。
本实用新型具有如下有益效果：
1)解决长期以来汽车用电机与负载交流电机无法共直流母线的问题；
2)DC/DC直流调节单元解决测试电机电压等级变化的问题，使测试台通用电源系统成为可能；
3)AC/DC并联技术解决系统容量扩展问题；
4)独立的模块化使系统构造简单、紧凑；
5)双馈特别是再生回馈的过程，解决短时电压短路以及续流方面的问题；
6)传统变频电源系统受再生过电压影响，电动机的减速过程被大大限制。该系统由于能量回馈，不再受过压影响。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式进一步说明本实用新型。
图1本实用新型电力测功机系统组成原理图
图2本实用新型电力测功机电源系统示意图
图3本实用新型的串联LLC谐振变换器结构示意图
图4本实用新型的AC/DC并联变换器拓扑图
图中，1、电网；2、控制系统；3、AC/DC并联变换器；4、加载电机；5、检测模块；6、冷却系统；7、采集系统；8、数据量；9、测试电机；10、PLC控制器。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明，并非限制本实用新型所涉及的范围。
参见图1至图所示，本实用新型包括加载电机4、冷却系统6、测试电机9、AC/DC并联变换器3、采集系统7和控制系统2，所述采集系统7通过信号线与控制系统2相连，所述控制系统2通过检测模块5与加载电机4和测试电机9相连，所述AC/DC并联变换器3通过电源线与加载电机4相连，所述采集系统7通过一个PLC控制器10与测试电机9相连，所述AC/DC并联变换器3的输入端为电网1，所述加载电机4和测试电机9均存在一些数据量8共采集系统7采集和整理，采集系统7采集完毕一些数据量8后，发送给控制系统2，由控制系统2进行分析和控制。交、直流负载共直流母线
测功机系统中，加载电机4为异步电机，测试电机9通过直流供电(现今，汽车电机一般采用控制器+永磁同步电机的形式，整体对外表现为直流)，通用变频器均为交-直-交型，无法共用直流母线，共用交流母线第一效率低，第二对电网谐波污染严重。电力测功机电源系统结构图如图2。图2中AC/DC并联变换器完成整流功能，将电网电能整流成540-750V可调电压输出，DC/DC为0-720V可调输出，基本能覆盖现今常用电压等级。DC/AC把直流再次逆变成交流供加载电机使用，因为加载电机使用的是交流异步机，所以通过DC/AC后交流电机被挂在直流母线上。
目前，AC/DC变换器在工程和产品中大量应用，而且对其效率、体积、重量和性能的要求越来越高，尤其是变换效率和功率密度这两方面。虽然可以通过提高变换器的工作频率满足这些要求，但由于测功机作为试验平台，必须涵盖所有转速和转矩的平台，而高转速必定意味着高频率，频率的不断提高也将导致开关管损耗的增加和电磁干扰的增大，从而又带来整机效率降低和难以达到电磁安规标准等问题。采用谐振的换流方式可显著降低电路中的开关损耗和开关噪声，能在保证高效率的前提下进一步提高开关管的开关频率，因此谐振变换器比其他种类的变换器具有较明显的优势。
三元件串联LLC谐振变换器由变化的频率控制，通过合理的设计，变换器能在全负载范围内实现，初级侧开关管和次级侧整流管都工作在软开关环境下，开关损耗相对较低，因此在变换效率方面有着明显的优势，并得到了广泛应用。这里在对三元件串联LLC谐振变换器进行仿真和理论分析的基础上，提出了一种在工业应用中快速和普遍适用的设计及计算方法。
DC/DC采用LLC谐振变换器，如图3和图4所示。能有效抑制谐波分量，通过SW受控开关来控制导通占空比调节输出电压。如图3所示，三元件串联LLC谐振变换器的工作原理图典型的三元件串联LLC谐振变换器拓扑结构。初级侧主开关管VQ1，VQ2的占空比均为50％(实际中有死区)，由两个开关管产生的方波电压通过由Cr，Lr和Lm组成的谐振腔将能量传递给次级，能量的大小通过输出电压反馈值改变初级侧开关管的开关频率来控制。变换器有两个谐振频率，一个是Lr与Cr的谐振频率fr1，另一个谐振频率fr2由Lm，Cr和RL决定，RL功率越大，则频率越高，反之则越低。Buck-Boost式DC/DC调节模块，Buck-Boost变换器是降压.升压混合电路，其输出电压可以小于输入电压，也可以大于输入电压，且输出电压极性与输入电压相反。图4中L是变压电感，SW是受控导通开关，CL滤波电容。电路通过SW受控占空比以及二极管导通占空比来改变输出的电压，直流输出调节范围的大小决定了测功机测试电机类型的多少，直接影响企业的生产效率。
测试时，被测电机处于转矩控制模式、加载电机处于转速控制模式。系统上电，加载电机先启动，转速升至设定值，之后被测电机启动，将转矩升至设定值。被测电机为驱动状态，加载电机为发电状态，在系统初始上电时，全部由电源提供电能，待系统稳定后，加载电机进入发电状态，电源只提供系统损耗能量，其余由加载电机提供，此时电源需输出功率大小，取决于加载电机发电(馈电)能量，这是一种最为高效的能量利用方式。
本领域技术人员还可在本实用新型原理内做其它变化，当然，这些依据本实用新型原理所做的变化，都应包含在本实用新型所要求保护的范围内。
Claims (3)
1.一种新型电力测功机用电源系统，其特征在于：包括加载电机、冷却系统、测试电机、AC/DC并联变换器、采集系统和控制系统，所述采集系统通过信号线与控制系统相连，所述控制系统通过检测模块与加载电机和测试电机相连，所述AC/DC并联变换器通过电源线与加载电机相连，所述采集系统通过一个PLC控制器与测试电机相连。
2.根据权利要求1所述的新型电力测功机用电源系统，其特征在于：PLC控制器通过电源线与AC/DC并联变换器相连。
3.根据权利要求1或2所述的新型电力测功机用电源系统，其特征在于：AC/DC并联变换器设有整流模块。
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