一种用于PEU测试系统的新型模拟电机负载的制作方法

本实用新型属于新能源汽车领域，具体涉及一种PEU测试系统中的新型模拟电机负载。

背景技术：

随着电力电子技术的发展，利用电力变换器模拟各种功率负载端口特性的电力电子负载装置得到深入广泛的研究，目前已经能够灵活准确的模拟多种电气负载如电阻电容电感和整流型负载等，用于各种电源的功率考核实验。而电机是用电量最大的一类电气负载，耗电量占据总发电量的半壁江山。因此将电力电子负载的模拟范围拓展到电机，利用功率变换器模拟电机电气端口特性的电机模拟器具有广阔的市场前景。

电机驱动器是调速控制系统中的关键设备，直接决定了调速系统的性能。在其研制和考核过程中，通常需要和电机及电机机械负载一起构成实验平台进行拖动电机在各种运行工况下的运行实验。虽然旋转电机易获得，但电机的机械负载却不容易在实验室条件下实现。通常采用“电动机+同轴发电机”的方案，通过控制同轴发电机的输出功率来产生所需要的各种机械负载转矩，模拟电机运行工况，构成电机机械负载模拟器。这种实验方案通常用于电机驱动器的功率测试，具有系统复杂、可靠性差、硬件成本高、电能利用效率低等诸多缺点。从测试电机驱动器的角度，可以将电机及其机械负载视为一个整体，构成电机驱动器的功率负载。对电机驱动器这种特殊的供电电源而言，电机及其机械负载不过是比常规的电阻更复杂的一种功率负载而已。既然电机的机械负载一般通过机械模拟来实现对调速系统的测试考核，那么电机及机械转矩自然也可以通过电气模拟来实现对电机驱动器的测试考核。

技术实现要素：

本实用新型克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为提供一种用于PEU测试系统的新型模拟电机负载。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种用于PEU测试系统的新型模拟电机负载，所述模拟负载与PEU测试系统的交流输出端连接，所述模拟负载包括电阻r，电感L，前级PWM整流电路、后级全桥变换电路，谐振电感Lr，高频隔离变压器Tr，电容Cb，滤波电感Lf，储能电容Co，直流电容Cdc和整流电路，PEU测试系统的交流输出端经串联连接的电阻r与电感L后，与前级PWM整流电路的输入端连接，所述前级PWM整流电路的输出端经直流电容Cdc后与所述后级全桥变换电路的输入端连接，所述后级全桥变换电路的输出一端通过电感Lr与高频隔离变压器Tr的输入一端连接，所述后级全桥变换电路的输出另一端通过电容Cb与高频隔离变压器Tr的输入另一端连接，高频隔离变压器Tr的输出端与整流电路的输出端连接，所述整流电路的输出端经滤波电感Lf后，与逆变电源直流供电端连接，储能电容Co并联连接在逆变电源直流供电端两侧。

所述前级PWM整流电路包括IGBT模块Q1～Q4，所述后级全桥变换电路包括IGBT模块Q5～Q8，所述整流电路包括二极管D9～D12，所述IGBT模块Q1～Q4的集电极和发射极之间分别连接有一个二极管，所述IGBT模块Q5～Q8的集电极和发射极之间分别连接有并联连接的一个电容器以及二极管。

本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：本实用新型的新型模拟电机负载，可以将构成电机及其机械负载的功率负载，简化为一个电子负载，使得PEU测试系统中，可以通过采样单元检测MCU输出电压，计算被模拟电机的实时状态量，模拟负载控制端口电流实时跟踪指令电流，模拟各种不同特性的电机。此外，本实用新型的模拟电机负载作为电网中的一种特殊功率负载，可以用于研究电力系统动模特性提供实验平台。

附图说明

图1为包括新型模拟电机负载的PEU测试系统的结构示意图；

图2为本实用新型提出一种用于PEU测试系统的新型模拟电机负载的电路原理图。

具体实施方式

为使本实用新型的技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例和附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，为本实用新型提出的一种新型模拟电机负载的PEU测试系统的结构示意图，PEU测试系统主要包括由以下部件：

·低压直流电源：供给PEU控制部分直流电源；

·高压直流电源：MCU模块、DC-DC模块、PTC模块的高压直流输入；

·交流电源：OBC模块的交流电源输入；

·三相交流负载：作为MCU模块输出的模拟电机负载；

·低压直流负载：作为DC-DC模块的输出负载；

·高压直流负载：PTC模块和OBC模块输出负载，两者不同时使用；

·温湿箱：模拟PEU单元的工作环境条件；

·冷却系统：对PEU单元进行冷却散热，保证系统正常运行；

·数据采集单元：完成PEU单元中各个模块电路的输入输出电量参数和温度等参数的信息采集；

此外，PEU测试系统的性能参数如下。

模拟电机负载性能参数：

容量0～120KVA

频率100～1000HZ

数据采集系统：

电压测量范围0～1000VDC或0～600VAC

电流测量范围0～500A

温度测量范围-50～200℃

环境条件：

温度调节范围-40～150℃

湿度调节范围10％～98％

负载发热量1KW

水冷系统：

额定散热量15KW

额定流量60L/min

如图2所示，为本实用新型提出的一种用于PEU测试系统的新型模拟电机负载的电路原理图，所述模拟负载与PEU测试系统的交流输出端Us连接，所述模拟负载包括电阻r，电感L，前级PWM整流电路、后级全桥变换电路，谐振电感Lr，高频隔离变压器Tr，电容Cb，滤波电感Lf，储能电容Co，直流电容Cdc和整流电路，PEU测试系统的交流输出端经串联连接的电阻r与电感L后，与前级PWM整流电路的输入端连接，所述前级PWM整流电路的输出端经直流电容Cdc后与所述后级全桥变换电路的输入端连接，所述后级全桥变换电路的输出一端通过电感Lr与高频隔离变压器Tr的输入一端连接，所述后级全桥变换电路的输出另一端通过电容Cb与高频隔离变压器Tr的输入另一端连接，高频隔离变压器Tr的输出端与整流电路的输出端连接，所述整流电路的输出端经滤波电感Lf后，与逆变电源直流供电端连接，储能电容Co并联连接在逆变电源直流供电端两侧。

其中，L表示电子负载交流输入侧电感，r表示输入侧线路的等效电阻，Q1-Q4为前级PWM整流电路的IGBT；Q5-Q8为后级全桥变换电路的IGBT，Lr为移相全桥电路的谐振电感，Tr为高频隔离变压器，Cb为吸收电路中直流分量的隔直电容，以避免变压器因直流分量的注入出现磁饱和问题，Lf为系统直流输出侧滤波电感，Co为输出侧储能电容，电子负载的两级电路通过中间直流电容Cdc相连。

具体地，所述前级PWM整流电路包括IGBT模块Q1～Q4，所述后级全桥变换电路包括IGBT模块Q5～Q8，所述整流电路包括二极管D9～D12，所述IGBT模块Q1～Q4的集电极和发射极之间分别连接有一个二极管，所述IGBT模块Q5～Q8的集电极和发射极之间分别连接有并联连接的一个电容器以及二极管。

应用本实用新型的模拟电机负载对电机驱动器进行测试的工作原理如下：首先利用电压采样单元检测端口电压中有效信息，再利用实时仿真器计算出实际电机在上述端电压作用下时的端口电流状态，然后将上述电流作为模拟变换器的电流指令并控制变换器实际输出上述电流。而并网变换器负责将模拟变换器从被试电机供电电源中吸收的电能回馈电网以实现绿色节能，并维持直流母线电压；同时如有需要，还可将转速位置信息编码输出给电机驱动控制器以实现闭环。其中端电压实时检测是整个电机模拟的起点。因电机是阻感性负载，其电流对电压响应是低通环节，对高频量具有自然衰减作用，故只需准确提取其低频有效信息。当端电压是正弦波或晶闸管相控波形时，常规采样系统能满足要求；而当端口电压为PWM波时，采用基于时域积分的单周采样法提取其有效量，即利用带复位积分器对端电压进行一定时间内的时域积分，然后再采样其时域平均值，这种方法不仅可准确提取任意波形的时域平均值，而且延时很小。因此，本实用新型的模拟电机负载完全可以替代真实电机对PEU系统进行测试。

上面结合附图对本实用新型的实施例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。