1、現(xiàn)代汽車試驗(yàn)技術(shù)第三章驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制系統(tǒng)測(cè)試技術(shù)侯永平 博士 教授同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院22011-10-132第三章驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制系統(tǒng)測(cè)試技術(shù)主要內(nèi)容本章目的驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成關(guān)注的特性測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能測(cè)試項(xiàng)目及測(cè)試方法32011-10-133第三章 驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制系統(tǒng)本章目的了解驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制系統(tǒng)的各種特性的測(cè)試方法，如：功率特性、轉(zhuǎn)矩特性、溫升特性、控制精度等驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制系統(tǒng)包括：電機(jī)和控制系統(tǒng)兩部分驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的輸入是高壓直流電，輸出是三相交流電 電機(jī)的輸入是三相交流電，輸出是轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測(cè)量變量主要是：直流電流電壓；交流電流電壓、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速等 關(guān)注的特性轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速特性、功率

2、特性、效率特性、溫升特性、動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性、電磁兼容特性等42011-10-13第三章 驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制系統(tǒng)基本特性電機(jī)特性特征曲線發(fā)動(dòng)機(jī)特性曲線52011-10-13第三章 驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制系統(tǒng)基本特性62011-10-136第三章 驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制系統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)該包括：測(cè)試控制系統(tǒng)：控制整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行并進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量及采集 負(fù)載系統(tǒng)：為被測(cè)電機(jī)提供負(fù)載 電源系統(tǒng)：為被測(cè)對(duì)象提供電源 冷卻系統(tǒng)：為被測(cè)對(duì)象及負(fù)載系統(tǒng)進(jìn)行冷卻 被測(cè)對(duì)象等 72011-10-137第三章 驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制系統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng)原理圖 82011-10-138第三章 驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)及

3、其控制系統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集原理圖 92011-10-132010-03-169第三章 驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制系統(tǒng) 驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制系統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集原理圖 102011-10-1310第三章 驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制系統(tǒng)測(cè)量參數(shù)控制系統(tǒng)輸入電壓、電流；控制系統(tǒng)輸出電壓、電流；電機(jī)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速 冷卻水的流量；進(jìn)、出口壓力；進(jìn)、出口溫度112011-10-1311第三章 驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制系統(tǒng)測(cè)試項(xiàng)目功率特性測(cè)試轉(zhuǎn)矩特性測(cè)試效率特性測(cè)試溫升特性測(cè)試控制精度測(cè)試常規(guī)性能測(cè)試122011-10-1312第三章 驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制系統(tǒng)功率特性測(cè)試峰值功率特性測(cè)試額定功率特性測(cè)試制動(dòng)功率特性測(cè)試轉(zhuǎn)矩特性測(cè)試峰值轉(zhuǎn)矩

4、特性測(cè)試額定轉(zhuǎn)矩特性測(cè)試堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩特性測(cè)試效率特性峰值轉(zhuǎn)矩（功率）下的效率特性測(cè)試額定轉(zhuǎn)矩（功率）下的效率特性測(cè)試132011-10-1313第三章 驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制系統(tǒng)功率特性、轉(zhuǎn)矩特性、效率特性三項(xiàng)是同時(shí)進(jìn)行測(cè)試的，直接測(cè)量量是驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制系統(tǒng)的輸入輸出電壓電流、以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速，有這些參數(shù)計(jì)算出相應(yīng)的功率（控制器輸入功率、控制器輸出功率、電機(jī)機(jī)械輸出功率）和效率（控制器效率、電機(jī)效率、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)效率）。轉(zhuǎn)矩是直接測(cè)量量，功率和效率是計(jì)算量142011-10-1314第三章 驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制系統(tǒng)電機(jī)特性特征曲線發(fā)動(dòng)機(jī)特性曲線152011-10-1315第三章 驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制系統(tǒng)電機(jī)

5、特征參數(shù)額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)矩額定功率峰值轉(zhuǎn)速峰值轉(zhuǎn)矩峰值功率162011-10-1316第三章 驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩特性測(cè)試峰值轉(zhuǎn)矩特性測(cè)試額定轉(zhuǎn)矩特性測(cè)試堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩特性測(cè)試172011-10-13第三章 驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制系統(tǒng)測(cè)試條件討論測(cè)試時(shí)的控制器電壓測(cè)試時(shí)的初始溫度測(cè)試時(shí)的冷卻液溫度測(cè)試時(shí)的控制器電壓控制器的額定電壓：額定工作狀態(tài)控制器的最高電壓：小功率狀態(tài)下控制器的最低電壓：峰值功率狀態(tài)下，條件最惡劣182011-10-13第三章 驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制系統(tǒng)測(cè)試時(shí)的初始溫度初始溫度為冷態(tài)初始溫度為熱態(tài)測(cè)試時(shí)的工作溫度控制器入口溫度保持最高溫度控制器入口溫度低于最高溫度測(cè)量點(diǎn)的選擇覆蓋整個(gè)工作范

6、圍要有代表性，能夠代表實(shí)際工作情況分布要合理192011-10-1319第三章 驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制系統(tǒng)峰值轉(zhuǎn)矩特性測(cè)試測(cè)試條件 控制器輸入電壓設(shè)定為最低工作電壓，或者根據(jù)技術(shù)要求進(jìn)行設(shè)定 冷卻水的入口溫度設(shè)定為規(guī)定溫度測(cè)量參數(shù)：控制器輸入電壓電流、控制輸出電壓電流、電機(jī)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速 測(cè)試方法 在恒轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速區(qū)均勻選擇一定的轉(zhuǎn)速點(diǎn) 設(shè)定轉(zhuǎn)速測(cè)試順序 在每個(gè)轉(zhuǎn)速點(diǎn)設(shè)定最大轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩達(dá)到穩(wěn)態(tài)后持續(xù)運(yùn)行1min（保障轉(zhuǎn)矩特性達(dá)到穩(wěn)態(tài)） 將轉(zhuǎn)矩卸為空載，在額定轉(zhuǎn)速空載運(yùn)行3min（防止電機(jī)過熱），進(jìn)行下一個(gè)點(diǎn)的測(cè)試 202011-10-1320第三章 驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制系統(tǒng)額定轉(zhuǎn)矩特性測(cè)試測(cè)試條件 控制器輸入電壓

7、設(shè)定為額定工作電壓，或者根據(jù)技術(shù)要求進(jìn)行設(shè)定 冷卻水的入口溫度設(shè)定為規(guī)定溫度直接測(cè)量參數(shù)：控制器輸入電壓電流、控制輸出電壓電流、電機(jī)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速 測(cè)試方法在恒轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速區(qū)均勻選擇一定的轉(zhuǎn)速點(diǎn)；設(shè)定轉(zhuǎn)速測(cè)試順序；在每個(gè)轉(zhuǎn)速點(diǎn)設(shè)定額定轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩達(dá)到穩(wěn)態(tài)后持續(xù)運(yùn)行1min（保障轉(zhuǎn)矩特性達(dá)到穩(wěn)態(tài)）；一個(gè)點(diǎn)測(cè)試完成后緊接進(jìn)行下一個(gè)點(diǎn)測(cè)試，相鄰點(diǎn)之間不間歇212011-10-1321第三章 驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制系統(tǒng)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩特性測(cè)試測(cè)試條件：電機(jī)及其控制器均為冷態(tài) 測(cè)試方法：試驗(yàn)時(shí)將轉(zhuǎn)子堵住，施加的堵轉(zhuǎn)電流不超過規(guī)定的最大電流，測(cè)試轉(zhuǎn)子在各個(gè)不同的角位（沿轉(zhuǎn)子周圍均勻分布取5個(gè)點(diǎn)）堵住時(shí)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩值，取其最小值，即為

8、堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的持續(xù)時(shí)間為根據(jù)技術(shù)要求確定的時(shí)間，電機(jī)及其控制器最高溫度值不超過規(guī)定的限值 222011-10-1322第三章 驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制系統(tǒng)功率特性測(cè)試 峰值功率特性測(cè)試 額定功率特性測(cè)試 制動(dòng)功率特性測(cè)試 232011-10-1323第三章 驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制系統(tǒng)峰值功率特性測(cè)試測(cè)試條件 控制器輸入電壓設(shè)定為最低工作電壓，或者根據(jù)技術(shù)要求進(jìn)行設(shè)定 冷卻水的入口溫度設(shè)定為規(guī)定溫度測(cè)量參數(shù)：控制器輸入電壓電流、控制輸出電壓電流、電機(jī)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速 測(cè)試方法 在恒功率轉(zhuǎn)速區(qū)均勻選擇一定的轉(zhuǎn)速點(diǎn)；設(shè)定轉(zhuǎn)速測(cè)試順序；在每個(gè)轉(zhuǎn)速點(diǎn)設(shè)定最大功率對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩達(dá)到穩(wěn)態(tài)后持續(xù)運(yùn)行1min（保障轉(zhuǎn)矩特性達(dá)

9、到穩(wěn)態(tài)）；將轉(zhuǎn)矩卸為空載，在額定轉(zhuǎn)速空載運(yùn)行3min（防止電機(jī)過熱），進(jìn)行下一個(gè)點(diǎn)的測(cè)試 242011-10-1324第三章 驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制系統(tǒng)額定功率特性測(cè)試 測(cè)試條件 控制器輸入電壓設(shè)定為額定工作電壓，或者根據(jù)技術(shù)要求進(jìn)行設(shè)定 冷卻水的入口溫度設(shè)定為規(guī)定溫度測(cè)量參數(shù)：控制器輸入電壓電流、控制輸出電壓電流、電機(jī)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速 測(cè)試方法 在恒功率轉(zhuǎn)速區(qū)均勻選擇一定的轉(zhuǎn)速點(diǎn)；設(shè)定轉(zhuǎn)速測(cè)試順序；在每個(gè)轉(zhuǎn)速點(diǎn)設(shè)定額定功率對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩達(dá)到穩(wěn)態(tài)后持續(xù)運(yùn)行1min（保障轉(zhuǎn)矩特性達(dá)到穩(wěn)態(tài)）；一個(gè)點(diǎn)測(cè)試完成后緊接進(jìn)行下一個(gè)點(diǎn)測(cè)試，相鄰點(diǎn)之間不間歇 252011-10-1325第三章 驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制系統(tǒng)制動(dòng)功

10、率特性測(cè)試 測(cè)試條件 控制器輸入電壓設(shè)定為額定工作電壓，或者根據(jù)技術(shù)要求進(jìn)行設(shè)定 冷卻水的入口溫度設(shè)定為規(guī)定溫度測(cè)量參數(shù)：控制器輸入電壓電流、控制輸出電壓電流、電機(jī)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速 測(cè)試方法 在規(guī)定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)確定一定數(shù)量的轉(zhuǎn)速點(diǎn)（均勻分布)在每個(gè)轉(zhuǎn)速點(diǎn)下確定一定數(shù)量的轉(zhuǎn)矩點(diǎn)（均勻分布）負(fù)載系統(tǒng)工作在驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，被測(cè)電機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)在每個(gè)轉(zhuǎn)速點(diǎn)根據(jù)預(yù)先確定的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行加載，每個(gè)點(diǎn)持續(xù)運(yùn)行1min（保證轉(zhuǎn)矩達(dá)到穩(wěn)態(tài)）一個(gè)點(diǎn)測(cè)試完成后緊接進(jìn)行下一個(gè)點(diǎn)測(cè)試262011-10-1326第三章 驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩控制精度測(cè)試 轉(zhuǎn)矩控制精度（轉(zhuǎn)矩設(shè)定值轉(zhuǎn)矩實(shí)測(cè)值）/轉(zhuǎn)矩設(shè)定值100注：轉(zhuǎn)矩設(shè)定值和轉(zhuǎn)矩實(shí)測(cè)值的

11、差值取絕對(duì)值 測(cè)試條件 控制器輸入電壓設(shè)定為額定工作電壓，或者根據(jù)技術(shù)要求進(jìn)行設(shè)定 冷卻水的入口溫度設(shè)定為規(guī)定溫度 測(cè)量參數(shù)：控制器輸入電壓電流、控制輸出電壓電流、電機(jī)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速 測(cè)試方法 在電機(jī)全轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)均勻選擇一定數(shù)量的轉(zhuǎn)速點(diǎn)；在每一個(gè)轉(zhuǎn)速點(diǎn)下確定一定數(shù)量的轉(zhuǎn)矩點(diǎn)（轉(zhuǎn)矩分布均勻）；設(shè)定轉(zhuǎn)速測(cè)試順序；在每個(gè)轉(zhuǎn)速點(diǎn)根據(jù)預(yù)先確定的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行加載，每個(gè)點(diǎn)持續(xù)運(yùn)行1min（保證轉(zhuǎn)矩達(dá)到穩(wěn)態(tài)）；一個(gè)點(diǎn)測(cè)試完成后緊接進(jìn)行下一個(gè)點(diǎn)測(cè)試 272011-10-1327第三章 驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩響應(yīng)特性測(cè)試 測(cè)試條件 控制器輸入電壓設(shè)定為額定工作電壓，或者根據(jù)技術(shù)要求進(jìn)行設(shè)定 冷卻水的入口溫度設(shè)定為規(guī)定溫度

12、測(cè)試方法 將負(fù)載電機(jī)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速固定在規(guī)定轉(zhuǎn)速下，測(cè)量被測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)矩由T1變化到T2的響應(yīng)時(shí)間 記錄電機(jī)轉(zhuǎn)矩由T1變化到T2的時(shí)間 T1：階躍起始轉(zhuǎn)矩 ；T2：階躍終止轉(zhuǎn)矩282011-10-1328第三章 驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制系統(tǒng)溫升測(cè)試 持續(xù)工作制 測(cè)試條件 電機(jī)及控制器內(nèi)部起始溫度為冷態(tài) 冷卻水的流量為冷卻系統(tǒng)規(guī)定的流量 環(huán)境溫度為室溫 控制器輸入電壓為額定工作電壓，或者根據(jù)技術(shù)要求進(jìn)行設(shè)定 冷卻水的入口溫度設(shè)定為規(guī)定的最高溫度 測(cè)試方法 電機(jī)以額定機(jī)械功率輸出，轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速，連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)60分鐘，測(cè)試電機(jī)及其控制器的溫升。在規(guī)定的冷卻條件下，電機(jī)及其控制器溫度不超過規(guī)定值 292011-10-1329第三章 驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制系統(tǒng)溫升測(cè)試短時(shí)過載周期工作制 測(cè)試條件電機(jī)及控制器內(nèi)部起始溫度為冷態(tài) ；環(huán)境溫度為室溫 冷卻水的流量為冷卻系統(tǒng)規(guī)定的流量 控制器輸入電壓為最低工作電壓，或者根據(jù)技術(shù)要求進(jìn)行設(shè)定 冷卻水的入口溫度設(shè)定為規(guī)定的最高溫度測(cè)試方法 電機(jī)以下圖規(guī)定的功率時(shí)間曲線加載運(yùn)行一定周期（根據(jù)技術(shù)要求確定）后，電機(jī)及其控制器溫度不超過規(guī)定值；或者電機(jī)及其控制器溫度達(dá)到平衡，不再繼續(xù)上升。電機(jī)及其控制器溫度不超過規(guī)定值。302011-10-1330第三章 驅(qū)動(dòng)電機(jī)及