专利名称：新型对转双转子电机驱动器测试系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电机驱动、发电领域的测试系统，具体是一种可以广泛应用于电动汽车驱动、新能源发电、变速传动等领域的对转双转子电机驱动器进行测试的系统。
背景技术：
由于针对能源、环境问题所提出的环保要求和限制，人们对汽车节能、新能源发电要求越来越高，尤其是电动汽车代替传统的内燃机汽车是汽车发展的一大趋势。以电动汽车为例，驱动系统是一辆电动汽车的动力源泉，是电动汽车的心脏，因此对电动汽车的驱动系统的研究就显得尤为重要。但是对于电动汽车专用驱动系统的检测设备还属于空白，尤其对于新型的双转子驱动桥缺乏一种通用的检测平台。即使是少数已有的针对新型的双转子驱动桥检测设备都是由原有的发动机检测设备改装而来，这些针对新型的双转子驱动桥检测设备，一般都容易出现偏差，造成检测结果出现较大的差异检验功能单一、不全面，不能实时记录数据，自动形成状态线图和图表，且还含有一些无用的检测项。因此，这些已有的针对新型的双转子驱动桥检测设备只能检测某些性能参数，得出的结果不能全面衡量电动机的性能和运行状态，检测精度也有待提高，不利于对新型电动汽车的驱动系统的研究。因此，随着我国电动汽车新型驱动系统的检测和研发的需要，有必要提供一种针对新型双转子驱动桥的通用检测平台。
实用新型内容本实用新型是提供一种能够通用的针对新型电动汽车驱动系统-对转双转子电机驱动器进行测试的测试系统。该测试系统能自动进行测试流程并模拟车辆驱动桥真实的驱动过程，能对双转子驱动系统检测过程和运行环境进行实时监控，实现电压、电流、扭矩、 功率、频率、振动、温度等多项功能检测，可在检测过程中对驱动系统的运行环境进行调整和改变，通过自动控制和手动控制能实现双转子驱动系统的运行环境的修改，同时，还能实时显示双转子电机运行时的相关数据值和运动状态线图，并能自动将测试结果和数据进行保存。为了实现上述目的，本实用新型通过如下技术方案来实现—种针对新型的对转双转子电机驱动器进行测试的测试系统，包括台架机构部分和控制部分，台架机构部分包括对转双转子电机、左右减速(换向)机构、左右万向传动机构、支撑固定装置、测试装置、工况参数检测传感器组、左右制动器；双转子电机由绕组缠绕的外转子和内转子配合构成，由外转子通过一侧的减速机构和万向传动机构与一侧的测试装置和制动器连接；内转子依次通过另一侧的减速换向机构和万向传动机构与另一侧测试装置和制动器连接；整个台架部分形成一电驱动桥，双转子电机上设置有工况参数检测传感器组；所述外转子上的绕组还通过导线与双转子电机控制器连接；[0009]所述的测试装置是由负载电机、飞轮机构和扭矩转速传感器组成，负载电机的输入轴与扭矩转速传感器的输出轴连接，扭矩转速传感器的输入轴与飞轮机构连接；所述固定装置由机架和测试平台组成，机架和测试平台固定连接，所述测试装置和双转子电机固定在机架上；控制部分包括计算机、主控制器、双转子电机控制器，通过计算机将整个测试双转子电机驱动器的测试流程经编译后全部储存到主控制器中，并由计算机自动实时监控和记录整个测试系统的运行过程及结果，计算机与主控制器通过CAN数据总线进行实时、双向数据交流，同时计算机与双转子电机控制器通过RS232连接方式连接进行实时、双向数据交流；所述主控制器是由仿真器和数据采集转换控制器组成，数据采集转换控制器与所述计算机通过CAN数据总线进行双向数据交流，仿真器与所述计算机通过CAN数据总线也进行双向数据交流，仿真器将控制指令生成三相电流控制信号，控制所述负载电机的负载力矩；所述双转子电机控制器是由可编程控制器和变频器组成，可控编程控制器与所述计算机通过RS232连接方式进行双向的数据交流，同时可控编程控制器与变频器连接并将控制指令传输给变频器，变频器将控制指令生成三相电流控制信号，控制所述双转子电机旋转。所述仿真器储存有整个经编译的测试流程，可以模拟车辆驱动桥真实的驱动过程。所述测试装置的飞轮机构可实现转动惯量来代替质量惯性，用于调节两边的转动惯量以实现驱动系统在安装于车辆上时的实际状态。所述左右减速(换向)机构为行星机构。所述测试装置的扭矩转速传感器与所述主控制器的数据采集转换器连接，通过扭矩转速传感器将测试驱动系统的扭矩值和转速值反馈给数据采集转换器。所述工况参数检测传感器组可检测双转子电机电流、电压、功率、频率、扭矩、转速、温度、振动等数据值。所述工况参数检测传感器组与所述主控制器的数据采集转换器连接，通过工况参数检测传感器组将测试驱动系统的相关数据值反馈给数据采集转换器。所述主控制器的数据采集转换控制器与所述双转子电机控制器的可编程控制器连接，通过数据转换控制器将测试驱动系统的相关数据值反馈给可编程控制器。所述双转子电机控制器的变频器还连接一制动单元，用于电机减速制动时的反馈能量传输到变频器，然后输出给制动单元内的制动电阻消耗掉。所述双转子电机可为交流异步电机、交流同步电机、直流电机、永磁直流电机或永磁交流电机。本实用新型测试系统的工作原理和方法如下驱动系统的运行由计算机发出转速或扭矩设定信号，输入到可编程控制器，可编程控制器根据需要选择转速或扭矩控制方式对驱动系统中的双转子电机进行控制，可编程控制器根据扭矩转速传感器检测的信号计算偏差量，可编程控制器根据偏差量按一定控制规律计算出控制量，输出到变频器，变频器根据这一控制量，输出与之对应的三相电力能量，驱动双转子电机的运转。当控制系统稳定时，双转子电机将运行在计算机发出的转速或扭矩设定值的状态；在运行状态时，结合负载电机扭矩情况，可以是双转子电机运行在一定的加速或减速过程、扭矩变化过程。驱动系统运行时的工况由工况参数检测传感器组和扭矩转速传感器检测，检测到的信号输入到数据采集转换控制器，经信号调理，全部信号输入到上位计算机进行分析、处理。驱动系统的加载通过调节负载电机的电流来完成，负载电机通过受上位计算机控制的仿真器调节电流产生加载力矩，完成负载过程；根据可编程控制器的控制程序不同，驱动系统可以运行在不同的工况。驱动系统的模拟安装于车辆上时的实际状态通过飞轮机构实现转动惯量来代替质量惯性来完成。制动器用于对驱动系统实施机械制动。可编程控制器可以采用小型机；变频器控制功率配置成大于等于双转子电机功率，变频器需要配置相对应的制动单元，并配置制动电阻，用于消耗电机制动时反馈能量； 计算机配置相应的可编程控制器软件，用于完成可编程控制器控制软件编程、数据采集与分析、各种通讯程序的编制；工况参数检测传感器组要配置适合双转子电机检测的电流、功率、频率、扭矩、转速、温度、振动等需要测定的对应的各种传感器；在数据采集转换控制器配置与各种传感器相符合的信号调理电路，完成输入信号的匹配工作；负载电机可选用电涡流加载机，通过仿真器控制负载电机的电流产生所需的负载力矩，通过连接轴作用于驱动系统，使驱动系统运行在需要的工况。所述左右制动器可以采用液压制动器，在控制信号作用下实现对驱动系统的机械制动。本实用新型根据信号检测、采集、处理工作原理，运用计算机、数据采集转换器、可编程控制器、扭矩转速传感器、工况参数检测传感器组所组成的数据采集系统，对双转子驱动系统在不同工况条件下的电流、功率、温度、振动等信号进行检测，对检测到的信号运用组态软件进行分析计算，进行数字与图形化显示。根据电机传动控制原理，由计算机、可编程控制器、变频器、扭矩转速传感器、工况参数检测传感器组和双转子电机组成控制系统； 计算机发出转速/扭矩设定指令，该指令通过RS232通讯输入到可编程控制器，通过可编程控制器程序计算与处理输出控制命令给变频器，最后由变频器控制双转子电机运转，其中双转子电机运行时的转速和扭矩反馈到可编程控制器形成闭环控制；双转子电机在由可编程控制器和变频器组成的双转子电机控制器的作用下可运行在不同的工况。由于采用多种信号检测，参数之间可以相互比较，有利于参数分析和检测误差分析，使双转子驱动系统的特性测试更加准确有效。本实用新型的有益效果I.该测试系统可根据不同车辆的实际状况，通过调节飞轮机构，来实现转动惯量代替质量惯性，实现所测试双转子驱动系统在安装于车辆上时的实际状态。2.该测试系统检测功能齐全，可进行多种信号检测，参数之间可以相互比较，有利于参数分析和检测误差分析，使双转子驱动系统的特性测试更加准确有效，通用性较强。3.该测试系统可自动进行测试流程并模拟车辆驱动桥真实的驱动过程，实时显示检测数据，并自动保存检测数据，同时根据数据能自动形成双转子驱动系统的运行状态线图和表格。4.该测试系统可实现测试双转子驱动系统多种不同工况下的运行状态，可对双转子驱动系统检测过程和运行环境进行实时监控，实现电压、电流、扭矩、功率、频率、振动、温度等多项功能检测，同时在检测过程中能对驱动系统的运行环境进行实时的调整和改变，可通过自动控制和手动控制能实现双转子驱动系统的运行环境的修改。5.该测试系统可使双转子电机运行在需要的工况过程或稳定在某一工况，有利于电机特性的准确测试。6.该测试系统使用计算机作为整个测试系统的控制终端，便于人机交互，操作安全简便。
图I为本实用新型的系统原理图。图中1为计算机；2为主控制器；3为双转电机控制器；4为仿真器；5为数据采集转换器；6为可编程控制器；7变频器；8为制动单元；9、10为左右制动器；11、12为负载电机；13、14为扭矩转换传感器；15、16左右飞轮机构；17为工况参数检测传感器组；18、19为左右减速(换向)机构；20、21为左右万向传动机构；22、23、24为机架；25为测试平台；26 为双转子电机。
具体实施方式
本实用新型的一种针对新型的电动汽车驱动系统-对转双转子电机驱动器进行测试的测试系统由台架机构部分和控制部分紧密结合。台架机构部分包括对转双转子电机26、左右减速(换向)机构18、19、左右万向传动机构20、21、支撑固定装置、测试装置、工况参数检测传感器组5、左右制动器9、10。双转子电机26由绕组缠绕的外转子和内转子配合构成，由外转子通过一侧的减速机构19和万向传动机构21与一侧的测试装置和制动器10连接；内转子依次通过另一侧的减速换向机构18和万向传动机构20与另一侧测试装置和制动器9连接。整个台架部分形成一电驱动桥，双转子电机26上设置有工况参数检测传感器组17。双转子电机26的外转子上的绕组还通过导线与双转子电机控制器3连接。双转子电机26可为交流异步电机、交流同步电机、 直流电机、永磁直流电机或永磁交流电机。工况参数检测传感器组17要配置适合双转子电机26检测的电流、功率、频率、扭矩、转速、温度、振动等需要测定的对应的各种传感器，可检测双转子电机26电流、电压、功率、频率、扭矩、转速、温度、振动等数据值。左右减速(换向)机构18、19可以选用行星机构，也可以选用直接的齿轮减速机构或者其他的减速机构。 左右制动器9、10可以采用液压制动器，在控制信号作用下实现对驱动系统的机械制动。测试装置是由负载电机11、12、飞轮机构15、16和扭矩转速传感器13、14组成,负载电机11、 12的输入轴与扭矩转速传感器13、14的输出轴连接，扭矩转速传感器13、14的输入轴与飞轮机构15、16连接。负载电机11、12可选用电涡流加载机，通过仿真器4控制负载电机11、 12的电流产生所需的负载力矩，通过连接轴作用于驱动系统，使驱动系统运行在需要的工况。飞轮机构15、16可实现转动惯量来代替质量惯性，用于调节两边的转动惯量以实现驱动系统在安装于车辆上时的实际状态。固定装置由机架22、23、24和测试平台25组成，机架22、23、24和测试平台25固定连接，测试装置和双转子电机26固定在机架22、23、24上。控制部分包括计算机I、主控制器2、双转子电机控制器3，计算机I配置相应的可编程控制器6软件，用于完成可编程控制器6控制软件编程、数据采集与分析、各种通讯程序的编制，通过计算机I将整个测试双转子电机驱动器的测试流程经编译后全部储存到主控制器2的仿真器4中，并由计算机1自动实时监控和记录整个测试系统的运行过程及结果，计算机1与主控制器2通过CAN数据总线进行实时、双向数据交流，同时计算机1与双转子电机控制器3通过RS232连接方式连接进行实时、双向数据交流。主控制器2是由仿真器4和数据采集转换控制器5组成，数据采集转换控制器5与计算机1通过CAN数据总线进行双向数据交流，同时仿真器4与计算机1通过CAN数据总线也进行双向数据交流，仿真器4将控制指令生成三相电流控制信号，控制所述负载电机11、12的负载力矩。测试装置的扭矩转速传感器13、14与数据采集转换器5连接，通过扭矩转速传感器13、14将测试驱动系统的扭矩值和转速值反馈给数据采集转换器5。工况参数检测传感器组17与数据采集转换器5连接，通过工况参数检测传感器组17将测试驱动系统的相关数据值反馈给数据采集转换器5。数据采集转换控制器5配置与各种传感器相符合的信号调理电路，完成输入信号的匹配工作。仿真器4储存有整个经编译的测试流程，可以模拟车辆驱动桥真实的驱动过程。双转子电机控制器3是由可编程控制器6和变频器7组成，可编程控制器6可以采用小型机，变频器7控制功率配置成大于等于双转子电机26功率，变频器7需要配置相对应的制动单元8，并配置制动电阻，用于消耗电机制动时反馈能量。可控编程控制器6与所述计算机I通过RS232连接方式进行双向的数据交流，同时可控编程控制器6与变频器 7连接并将控制指令传输给变频器7，变频器7将控制指令生成三相电流控制信号，控制所述双转子电机26旋转。主控制器2的数据采集转换控制器5与可编程控制器6连接，通过数据转换控制器5将测试驱动系统的相关数据值反馈给可编程控制器6。变频器7还连接一制动单元8，用于双转子电机26减速制动时的反馈能量传输到变频器7，然后输出给制动单元8内的制动电阻消耗掉。本实施例在各种实际测试模式如下1.启动当所测试双转子驱动系统的初始状态为静态时，向计算机1输入启动设定值，计算机1发出启动设定信号，输入到可编程控制器6，可编程控制器6根据启动设定信号向变频器7发送启动控制指令，通过变频器7将控制输出与之对应的三相电力能量，使双转子电机26驱动整个驱动系统运转。同时，可编程控制器6根据扭矩转速传感器13、14检测的信号计算偏差量，可编程控制器6根据偏差量按一定控制规律计算出控制量，输出到变频器 7，变频器7根据这一控制量修正偏差量，知道驱动系统达到稳定运行状态。2.起步在所测试双转子驱动系统处于空载稳定运行状态时，向计算机I输入负载设定值，计算机1发出负载设定信号，输入到仿真器4，仿真器4根据负载设定信号向负载电机 11、12输出与之对应的三相电流控制信号，使负载电机11、12对双转子驱动系统进行所设定量的加载。3.加速/减速在所测试双转子驱动系统处于负载稳定运行状态时，向计算机1输入加速/减速设定值，计算机I发出加速/减速设定信号，输入到可编程控制器6，可编程控制器6根据加速/减速设定信号向变频器7发送加速/减速控制指令，通过变频器7将控制输出与之对应的三相电力能量，使双转子电机26驱动整个驱动系统加速运转。同时，可编程控制器6 根据扭矩转速传感器13、14检测的信号计算偏差量，可编程控制器6根据偏差量按一定控制规律计算出控制量，输出到变频器7，变频器7根据这一控制量修正偏差量，知道驱动系统达到稳定运行状态。4.行车在所测试双转子驱动系统处于负载稳定运行状态时，根据不同的路面状况，甚至是复杂路面，向计算机I输入某一路面的设定指令，输入到仿真器4中，仿真器4根据该路面设定信号模拟路面状况向负载电机11、12输出不断变换的三相电流控制信号，使负载电机11、12对双转子驱动系统进行不同设定量的加载，模拟出车辆行驶在该路面时的状态。5.上破/下坡根据路面坡度和上(下)坡的状况，向计算机I输入增加(减少)的扭矩设定值和减少(增加)的负载设定值，计算机I发出设定信号。扭矩设定信号输入到可编程控制器6，可编程控制器6根据扭矩设定信号向变频器7发送启动控制指令，通过变频器7将控制输出与之对应的三相电力能量，使双转子电机26驱动整个驱动系统运转。同时，可编程控制器6根据扭矩转速传感器13、14检测的信号计算偏差量，可编程控制器6根据偏差量按一定控制规律计算出控制量，输出到变频器7，变频器7根据这一控制量修正偏差量，知道驱动系统达到稳定运行状态。负载设定信号输入到仿真器4，仿真器4根据负载设定信号向负载电机11、12输出与之对应的三相电流控制信号,使负载电机11、12对双转子驱动系统进行所设定量的加载。6.打滑根据车辆打滑的满足条件f > μ N，f是车辆所需摩擦力，μ为地面摩擦系数，N为地面对车辆的支撑力。在所测试双转子驱动系统处于负载稳定运行状态时，根据打滑时车辆的所受的滑动摩擦力μ N，通过计算机I摩擦系数μ和打滑选项，计算机I发出μ值和打滑信号，输入到仿真器4，通过仿真器4控制负载电机11、12模拟汽车打滑时的车轮负载状况，输出与之对应的三相电力能量，控制负载电机11、12对双转子驱动系统加载较小的负载，模拟出车辆打滑时的状态。7.制动在所测试双转子驱动系统处于负/空载稳定运行状态时，通过计算机I选择制动选项，计算机I发出制动信号，输入到仿真器4，通过仿真器4向左右制动器9、10发送制动控制信号，对运行中的双转子驱动系统进行机械制动。双转子电机26制动时的反馈能量传输到变频器7，然后输出给制动单元8内的制动电阻消耗掉。8.单边制动在所测试双转子驱动系统处于负/空载稳定运行状态时，通过计算机I选择左 (右)侧单边制动选项，计算机I发出左(右)侧单边制动信号，输入到仿真器4，通过仿真器4向左(右)制动器9(10)发送制动控制信号，对运行中的双转子驱动系统左(右)侧进行机械制动。双转子电机26制动时的反馈能量传输到变频器7，然后输出给制动单元8 内的制动电阻消耗掉。9.转弯根据车辆转弯时，汽车外侧轮所受的支持力将会增加，内侧轮所受的支持力将会减�。谕饬讲喑德中纬梢欢ǖ母涸夭睿谒馐运忧低炒τ诟�/空载稳定运行状态时，通过计算机I输入转弯半径和选择左(右)转弯选项，计算机I发出转弯半径和左
9(右)转弯信号，输入到仿真器4，仿真器4模拟汽车左(右)转时的车轮负载状况，控制左 (右)侧负载电机11(12)加载,控制右(左)侧负载电机12(11)减载,形成相应的负载差。 上述所有测试模式，测试系统的数据采集方式测试装置中的扭矩转速传感器
13、14和双转子电机26上的工况参数检测传感器组17将双转子电机26电流、电压、功率、 频率、扭矩、转速、温度、振动等参数值反馈给数据采集转换器5，通过数据采集转换器5的信号调理，全部信号输入到计算机I进行分析、处理。计算机I对检测到的信号运用组态软件进行分析计算，将所测试的双转子驱动系统的输入功率、输出功率、转速、负载、扭矩、工作电压、温度、振动、频率等参数值进行数字与图形化显示，并自动实时地进行数据保存。
权利要求1.一种针对新型的对转双转子电机驱动器进行测试的测试系统，包括台架机构部分和控制部分，其特征在于台架机构部分包括对转双转子电机、左右减速机构、左右万向传动机构、支撑固定装置、测试装置、工况参数检测传感器组、左右制动器；双转子电机由绕组缠绕的外转子和内转子配合构成，由外转子通过一侧的减速机构和万向传动机构与一侧的测试装置和制动器连接；内转子依次通过另一侧的减速换向机构和万向传动机构与另一侧测试装置和制动器连接；整个台架部分形成一电驱动桥，双转子电机上设置有工况参数检测传感器组；所述外转子上的绕组还通过导线与双转子电机控制器连接；所述的测试装置是由负载电机、飞轮机构和扭矩转速传感器组成，负载电机的输入轴与扭矩转速传感器的输出轴连接，扭矩转速传感器的输入轴与飞轮机构连接；所述固定装置由机架和测试平台组成，机架和测试平台固定连接，所述测试装置和双转子电机固定在机架上；控制部分包括计算机、主控制器、双转子电机控制器，通过计算机将整个测试双转子电机驱动器的测试流程经编译后全部储存到主控制器中，并由计算机自动实时监控和记录整个测试系统的运行过程及结果，计算机与主控制器通过CAN数据总线进行实时、双向数据交流，同时计算机与双转子电机控制器通过RS232连接方式连接进行实时、双向数据交流；所述主控制器是由仿真器和数据采集转换控制器组成，数据采集转换控制器与所述计算机通过CAN数据总线进行双向数据交流，仿真器与所述计算机通过CAN数据总线也进行双向数据交流，仿真器将控制指令生成三相电流控制信号，控制所述负载电机的负载力矩；所述双转子电机控制器是由可编程控制器和变频器组成，可控编程控制器与所述计算机通过RS232连接方式进行双向的数据交流，同时可控编程控制器与变频器连接并将控制指令传输给变频器，变频器将控制指令生成三相电流控制信号，控制所述双转子电机旋转。
2.根据权利要求I所述的一种针对新型的对转双转子电机驱动器进行测试的测试系统，其特征在于所述左右减速机构为行星机构。
3.根据权利要求I所述的一种针对新型的对转双转子电机驱动器进行测试的测试系统，其特征在于所述测试装置的扭矩转速传感器与所述主控制器的数据采集转换器连接， 通过扭矩转速传感器将测试驱动系统的扭矩值和转速值反馈给数据采集转换器。
4.根据权利要求I所述的一种针对新型的对转双转子电机驱动器进行测试的测试系统，其特征在于所述工况参数检测传感器组与所述主控制器的数据采集转换器连接，通过工况参数检测传感器组将测试驱动系统的相关数据值反馈给数据采集转换器。
5.根据权利要求I所述的一种针对新型的对转双转子电机驱动器进行测试的测试系统，其特征在于所述主控制器的数据采集转换控制器与所述双转子电机控制器的可编程控制器连接，通过数据转换控制器将测试驱动系统的相关数据值反馈给可编程控制器。
6.根据权利要求I所述的一种针对新型的对转双转子电机驱动器进行测试的测试系统，其特征在于所述双转子电机控制器的变频器还连接一制动单元，用于电机减速制动时的反馈能量传输到变频器，然后输出给制动单元内的制动电阻消耗掉。
7.根据权利要求1-6任意一权利要求所述的一种针对新型的对转双转子电机驱动器进行测试的测试系统，其特征在于所述双转子电机可为交流异步电机、交流同步电机、直流电机、永磁直流电机或永磁交流电机。
专利摘要本实用新型公开了一种针对新型的对转双转子电机驱动器进行测试的测试系统，包括台架机构部分和控制部分，台架机构部分包括对转双转子电机、左右减速(换向)机构、左右万向传动机构、支撑固定装置、测试装置、工况参数检测传感器组、左右制动器；本实用新型的有益效果该测试系统可根据不同车辆的实际状况，通过调节飞轮机构，来实现转动惯量代替质量惯性，实现所测试双转子驱动系统在安装于车辆上时的实际状态。
文档编号G01R31/00GK202350827SQ201120475959
公开日2012年7月25日 申请日期2011年11月25日 优先权日2011年11月25日
发明者周斯加, 夏景演, 杨勇, 龙江启 申请人:温州大学
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