[发明专利]一种直流测功加载系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种测功系统，特别是关于一种在台架测试起步工况动力系统性能测试时对低速发电状态大负载力矩的直流测功加载系统。

背景技术

测功系统可以作为待测机构的加载和测试设备，是工业测试领域较为核心的设备。直流测功机的历史悠久，通过调整电磁感应电流和主电路电流，能够以任意速度或转矩进行运转。直流测功机与其他测功机相比，具有转矩变动小，响应性良好等特点，因此在汽车底盘、发动机、电机、齿轮箱、变速箱等机构的性能测试中有着广泛的应用。

当汽车处于起步加速时，其动力系统需要克服路面阻力等消耗提供车身质量的加速运动，即动力系统承受的负载为路面阻力和车身加速惯性力之和，由于车身质量较大，加速惯性力比较大，汽车动力系统在起步低速条件下承担了较大的负载。在台架测试起步工况动力系统性能时，测功系统就需要能够在低速条件下提供足够的阻力模拟动力系统的负载。而直流测功系统的核心部件是直流电机，当直流电机处于低速发电状态时，受转速限制电枢电压低，主电路电流不大，能提供的电磁转矩较小。当采用全桥驱动电路控制电机时，可以利用反接制动，通过控制使电源模块补充同向电流值，但需要注意补充电流是否会导致电机转向的改变，同时需要串入限流电阻，否则电机发热较为严重，这样导致控制难度增加。同时相比于半桥电路，全桥驱动的成本也高，当只需要负载机构两象限运行时，采用半桥电路驱动是更为恰当、经济的选择。然而半桥电路本身不能克服低速发电状态小转矩的问题，需进一步改进。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能有效解决半桥驱动直流测功系统处于发电状态时不能提供足够大负载转矩问题，同时能减缓电机发热情况、控制方式简单易行，并且成本低、可靠性高的直流测功加载系统。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种直流测功加载系统，其特征在于：它包括待测设备、直流电机、转速转矩传感器、负载计算单元、半桥DC/DC变换器、电池组、电子负载、电流传感器和DC/DC控制器；由所述直流电机、电池组和电子负载构成所述直流测功加载系统主电路；所述待测设备与所述直流电机同轴连接，在连接轴上安装所述转速转矩传感器，所述转速转矩传感器将检测到的转速和转矩信号传输至所述负载计算单元内，由所述负载计算单元得到加载电流的需求值；所述直流电机输出端阴极连接所述半桥DC/DC变换器输入端阴极；所述直流电机输出端阳极经所述电池组连接所述半桥DC/DC变换器输入端阳极，所述半桥DC/DC变换器输出端连接所述电子负载；所述直流电机输出端阳极与所述电池组阴极之间安装所述电流传感器，所述电流传感器将测量到的所述直流电机与所述电池组之间的电流值传输至所述DC/DC控制器；所述负载计算单元将电流需求值也传输至所述DC/DC控制器，所述DC/DC控制器根据电流需求值和实际测量得到的电流值，控制所述半桥DC/DC变换器工作。

所述DC/DC控制器对所述半桥DC/DC变换器实现电流跟随的控制方法如下：所述DC/DC控制器根据所述负载计算单元传输至的加载电流需求值与由所述电流传感器采集到的实际主电路电流值的差值大小，调节所输出的PWM控制信号，所述半桥DC/DC变换器响应PWM控制信号对主电路进行直流斩波实现需求电流的跟随，主电路电能通过所述半桥DC/DC变换器后消耗或储存在所述电子负载上。

所述电子负载采用无源阻性负载，所述半桥DC/DC变换器采用buck降压电路。

所述电子负载采用有源负载，所述半桥DC/DC变换器采用boost升压电路。

所述电子负载采用超级电容或蓄电池。