專利名稱：一種動態(tài)機電混合系統(tǒng)的電磁干擾測試裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于機電混合系統(tǒng)測試領域，涉及一種動態(tài)機電混合系統(tǒng)的電磁干擾測試
>J-U ρ α裝直。
背景技術：
目前，機電混合系統(tǒng)(電傳動系統(tǒng))主要由發(fā)電機、功率控制裝置(變頻器)、牽引電動機及電子控制裝置等組成，電傳動技術多采用交流-直流-交流的能力轉換形式，牽弓I 電機為感應電機和永磁電機，應用了先進的控制技術和變流技術，動力源正逐步向混合動力方向發(fā)展，使得系統(tǒng)重量和體積逐步減小，起動扭矩大、過載能力和傳動效率逐步提聞。然而機電混合系統(tǒng)中大功率開關驅動器和高低壓混合變頻轉換系統(tǒng)、高功率密度電機工作時都將產(chǎn)生嚴重的電磁干擾，僅靠目前采用的電磁干擾濾波器和屏蔽材料等一般的設計補救措施，很難從根本上解決機電復合傳動系統(tǒng)的電磁干擾。由于供電體制的變化使系統(tǒng)的電磁干擾(EMI)日益嚴重，電磁兼容(EMC)技術及相應的抗干擾設計技術已經(jīng)變得越來越重要。就系統(tǒng)本身來說，變頻轉換系統(tǒng)的干擾可能直接造成系統(tǒng)性能下降和硬件損壞，有時雖不能損壞系統(tǒng)的硬件，但常使微處理器的系統(tǒng)程序運行失控，導致控制失靈，從而造成電機失控和燒毀等嚴重故障。據(jù)國外有關報道，機電混合動力技術的使用，使得車輛的電磁兼容問題增加了 3萬到10萬倍。因此，如何進行機電混合系統(tǒng)的動態(tài)電磁干擾特征測試，進而提出設計改進方案，提高系統(tǒng)的抗干擾能力和電磁兼容性是機電混合系統(tǒng)研制和應用過程中不可忽視的重要內(nèi)容和關鍵技術之一。隨著車載電源電子系統(tǒng)與混合動力系統(tǒng)拓撲結構的復雜性日趨提高，需要在電磁兼容暗室環(huán)境中，建立一種動態(tài)試驗裝置來試驗各類混合動力系統(tǒng)的各種部件，如電機、變頻器(電源變換器)、電池管理系統(tǒng)及它們的組合等，以驗證這類部件動態(tài)工作狀態(tài)下的電磁兼容特性和設計。與以往在整車上試驗相比，在該試驗系統(tǒng)中進行混合驅動、燃料電池驅動及電驅動車輛的各類部件試驗，既容易量化也方便定位問題，是一種效費比比較高的替代方案。目前還沒有既能夠單獨進行電機、變頻(轉換)器電磁兼容試驗又能夠組合進行動態(tài)試驗的裝置，傳統(tǒng)的臺架試驗方法有許多局限性，并且現(xiàn)有的測試設備中都未設有冷卻系統(tǒng)。對于日益復雜機電混合系統(tǒng)而言，可操作性和電磁干擾源的定位都非常有限，不能準確的反映系統(tǒng)電磁干擾的情況。因此這種試驗裝置也被稱為機電混合系統(tǒng)動態(tài)模擬電磁干擾測試平臺。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種動態(tài)機電混合系統(tǒng)的電磁干擾試驗裝置，準確測量定位電機、變頻器及組合系統(tǒng)的動態(tài)電磁干擾特征參數(shù)，采用了可組合、可調節(jié)的試驗裝置，并配合相應測試環(huán)境、冷卻裝置和控制軟件，構建一種動態(tài)機電混合系統(tǒng)的電磁干擾試驗裝置，用于檢驗電機、變頻器及組合的機電復合系統(tǒng)各種動態(tài)加負載條件下的電磁兼容特性。
本發(fā)明針對電機、變頻器及其它們的組合拓撲結構，可以提供全部的硬件安裝結構，通過連接負載測功機和模擬電機、車輛能源系統(tǒng)等負載，實現(xiàn)動態(tài)加載工作時，獨立的電機、變頻器電磁干擾特性測試，得到完全反映發(fā)電機、變頻器真實的電磁干擾參數(shù)；實現(xiàn)機電混合系統(tǒng)的動態(tài)電磁兼容測試，提供準確的電磁干擾參數(shù)。特別針對高壓大功率機電復合系統(tǒng)，提高了測試的準確性和安全性。通過本發(fā)明提供的動態(tài)機電混合系統(tǒng)電磁干擾測試裝置，既不改變電磁測量環(huán)境特性，又可以準確測量定位電機、變頻器及組合系統(tǒng)的動態(tài)電磁干擾特征參數(shù)，提供了可組合、可調節(jié)的多種試驗安裝結構，配合相應冷卻裝置和控制軟件，構造了機電混合系統(tǒng)動態(tài)工作條件。用于檢驗電機、變頻器及組合的機電混合系統(tǒng)各種動態(tài)加負載條件下的電磁兼容特性。進行電磁干擾測試時，根據(jù)機電混合產(chǎn)品試驗要求將被測設備安裝在試驗場地中，設備安裝保證機電混合系統(tǒng)進行動態(tài)加載工作，設定冷卻循環(huán)參數(shù)和負載調節(jié)參數(shù)及試驗保護控制功能，保證機電混合系統(tǒng)動態(tài)加載時不廣生過熱現(xiàn)象；啟動系統(tǒng)，檢查運彳丁時的狀態(tài)，使其達到試驗狀態(tài)設定參數(shù)要求，連接測試設備進行電磁干擾特征測試。


圖I為本發(fā)明的機電混合系統(tǒng)的電磁干擾測試裝置組成示意圖；圖2為用本發(fā)明的電磁干擾測試裝置測試機電混合系統(tǒng)的示意圖；圖3為用本發(fā)明的電磁干擾測試裝置測試變頻器或逆變器的示意圖；圖4為本發(fā)明冷卻介質管道屏蔽結構的剖面圖。
具體實施例方式本發(fā)明提供一種動態(tài)機電混合電磁干擾試驗系統(tǒng)，既適用于機電混合系統(tǒng)的動態(tài)工作特點，又符合半電波暗室測試環(huán)境要求。為使本發(fā)明的目的、內(nèi)容和優(yōu)點更加清楚，下面結合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細描述。實施例I本發(fā)明第一實施例的動態(tài)機電混合系統(tǒng)的電磁干擾測試裝置組成示意圖如圖I所示。在圖I中，附圖標記I表示適用于機電混合系統(tǒng)特點的電磁干擾測量室，可以依據(jù)新版CISPR25標準在電磁干擾測量室I中構建動態(tài)測試環(huán)境。電磁干擾測量室I可以是半電波暗室。在第一實施例中，電磁干擾測量室I內(nèi)設置被測設備安裝平臺。被測設備安裝平臺包括被測電機安裝試驗臺架9和安裝測試桌，測試桌上可以安放被測設備。電磁干擾測量室I的外部設置冷卻循環(huán)系統(tǒng)4、電源管理系統(tǒng)3、給被測電機加載的負載測功機6、對測試系統(tǒng)進行控制的控制系統(tǒng)8等部件。被測設備安裝平臺與電源管理系統(tǒng)3電性連接，電纜穿壁處設置有電源濾波器2。其中，電源濾波器2為高壓或者低壓電源濾波器；電源管理系統(tǒng)3為一套車輛雙向高壓能源管理系統(tǒng)，可為下文描述的負載電機及逆變器試驗時提供能源供應，并且可以將能量反向輸入供電網(wǎng)絡。直連式屏蔽穿透軸7貫通電磁干擾測量室I的側壁，將被測試電機和負載測功機6連接起來。模擬負載安裝基座10上安裝模擬負載電機，在電磁干擾測量室I的側壁上設置波導管5，用于連接模擬負載的各種電源線和信號線。直連式屏蔽穿透軸7、波導管5可以阻斷負載測功機6或模擬負載電機產(chǎn)生的干擾，使得測試結果完全反映發(fā)電機等被測系統(tǒng)的真實干擾。本發(fā)明的被測電機安裝固定裝置9具有水平和垂直位置調節(jié)裝置，因此可以水平和垂直調節(jié)電機安裝位置。另外，通過一個連接法蘭和軸套連接電機，這樣可以安裝任一型號的電機。做為本發(fā)明的改進，本發(fā)明的測試裝置設置了一套循環(huán)冷卻系統(tǒng)4，包括冷卻裝置以及冷卻介質管道，冷卻介質可以為水，對被測設備進行冷卻。穿電磁干擾測量室(I)壁處的冷卻介質管道的結構為，外層包覆非金屬材料層，內(nèi)部為蜂窩狀波導。采用波導屏蔽結構11和非金屬管道16組合而成，可以阻斷外界電磁干擾，并能在暗室測試場地提供完整的冷 卻管路。通過設定冷卻循環(huán)參數(shù)，可以保證機電混合系統(tǒng)動態(tài)加載時不產(chǎn)生過熱現(xiàn)象。本發(fā)明設置的控制系統(tǒng)8，進行光纖轉換數(shù)據(jù)采集以及實時控制，控制系統(tǒng)8通過一套光纖轉換裝置負載測功機6、濾波器等部件連接起來進行控制，實現(xiàn)電機及測功系統(tǒng)的軟停、硬停、急停等安全控制，并實現(xiàn)高壓供電系統(tǒng)中的安全回路/斷路系統(tǒng)控制。實施例2圖2是本發(fā)明的一個具體實施方式
的試驗裝置示意圖。與第一實施例的圖I相比，圖2中顯示出來，將被測試電機14固定在被測電機安裝固定裝置9上，被測試電機9通過法蘭盤和軸套與直連式屏蔽穿透軸7連接，并接到負載測功機6。調整整個電機安裝固定系統(tǒng)(包括被測試電機14，被測電機安裝固定裝置9和直連式屏蔽穿透軸7)，使其旋轉時不會發(fā)生滑轉或空轉，產(chǎn)生非真實狀態(tài)和其它附加干擾的現(xiàn)象，待測電機和測功機之間通過傳動軸直接輸出動力，能夠真實反映電機動態(tài)電磁干擾狀態(tài)。被測控制器13與變頻器12分別安裝在測試桌上，通過電纜將它們連接起來。其中，變頻器12也可以為逆變器。電源管理系統(tǒng)3通過電源濾波器2向被測控制器13與變頻器12供電。根據(jù)實際需要，電源濾波器2可為高壓或者低壓電源濾波器。冷卻循環(huán)系統(tǒng)4通過管道分別連接被測電機14、控制器13以及變頻器12，通過水循環(huán)為其散熱?？刂葡到y(tǒng)8中設置測試PC和控制PC，通過一套光纖控制被測系統(tǒng)并采集數(shù)據(jù)采?？刂葡到y(tǒng)8可以對被測裝置進行模式、功能控制及數(shù)據(jù)采集，并控制電機及測功系統(tǒng)的軟停、硬停、急停等安全控制，實現(xiàn)對高壓供電系統(tǒng)中的安全回路/斷路系統(tǒng)控制。實施例3如圖3所示，第三實施例的試驗裝置為單個部件變頻器(或逆變器)的試驗，被測部件變頻器12安裝在機電混合系統(tǒng)的電磁干擾測量環(huán)境I中的測試桌上，其中變頻器12也可以為逆變器。由電源管理系統(tǒng)3通過電源濾波器2提供供電電源，根據(jù)實際需要，電源濾波器2為高壓或者低壓電源濾波器。變頻器12的控制電纜通過波導管5與暗室外安裝在模擬負載安裝基座上的用戶負載電機15相連，負載電機可以連接到機械或電負載上進行動態(tài)測試；冷卻循環(huán)系統(tǒng)4通過管道連接管路連接被測變頻器12，通過水循環(huán)為其散熱，變頻(轉換)器控制和數(shù)據(jù)采集通過一套光纖轉換數(shù)據(jù)采集以及實時控制系統(tǒng)8，將暗室內(nèi)外的硬件和軟件聯(lián)系起來，通過用戶接口安裝設置用戶控制軟件，實現(xiàn)對變頻器12進行功能控制及數(shù)據(jù)監(jiān)控采集，通過光纖轉換數(shù)據(jù)采集以及實時控制系統(tǒng)8中的軟件控制實現(xiàn)對安裝在模擬負載安裝基座上的用戶負載電機15相連裝置的軟停、硬停、急停等安全控制，實現(xiàn)對電源管理系統(tǒng)3和變頻器12中高壓供電系統(tǒng)中的安全回路/斷路系統(tǒng)控制。如圖4所示，顯示了本發(fā)明穿壁處冷卻介質管道屏蔽結構的剖面圖。連接管道包括包裹在外層的非金屬管道16和波導屏蔽結構11。綜合本發(fā)明的具體實施方式
，本發(fā)明通過以下技術方案實現(xiàn)的①構建符合機電混合系統(tǒng)動態(tài)工作的電磁測量環(huán)境，包含測試電機集成安裝試驗臺架；負載測功機、一套雙向高壓車輛能源管理系統(tǒng)；具有屏蔽電磁功能的水冷卻循環(huán)系統(tǒng)等，通過這些裝置的設計處理，不影響暗室測量環(huán)境特性；②采用軸貫通屏蔽體方式將電機、變頻器分別連接負載或將它們的組合與動態(tài)負載連接；
③設定冷卻循環(huán)參數(shù)和負載調節(jié)參數(shù)及試驗保護控制功能，保證機電混合電機動態(tài)加載時不產(chǎn)生過熱現(xiàn)象；④啟動系統(tǒng)，檢查②③運行時的狀態(tài)，使其達到試驗狀態(tài)設定參數(shù)要求，進行電磁干擾特征測試；⑤對③進行重新設定，重復④的步驟進行測試，可得到不同狀態(tài)、不同工況下電機、變頻器及其它們的組合的電磁干擾特征。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應視為本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種動態(tài)機電混合系統(tǒng)的電磁干擾測試裝置，其特征在于，包括電磁干擾測量室(I)，在電磁干擾測量室(I)內(nèi)部設置的被測設備安裝平臺，在電磁干擾測量室(I)外部設置的、通過穿壁管線與被測設備安裝平臺相連的冷卻循環(huán)系統(tǒng)(4)和電源管理系統(tǒng)(3)，其中 被測設備安裝平臺包括被測電機安裝固定試驗臺架和/或被測控制設備安裝測試桌；被測設備包括動態(tài)狀態(tài)下的電機、控制設備或者電機與一種或多種控制設備的組合；冷卻循環(huán)系統(tǒng)(4)對一個或多個被測設備進行單獨或組合冷卻，任選對設置在電磁干擾測量室(I)外的設備進行單獨或組合冷卻。
2.如權利要求I所述的動態(tài)機電系統(tǒng)測試裝置，其特征在于，所述被測電機安裝試驗臺架通過連接法蘭和軸套安裝待測電機。
3.如權利要求I所述的測試裝置，其特征在于，所述電源管理系統(tǒng)為雙向高壓電源管理，通過濾波器為被測試設備提供電源，也可將電力反向輸入供電網(wǎng)絡。
4.如權利要求I所述的測試裝置，其特征在于冷卻循環(huán)系統(tǒng)(4)包括冷卻裝置以及冷卻介質管道；穿電磁干擾測量室(I)側壁處的冷卻介質管道外層包覆非金屬材料層，內(nèi)部為蜂窩狀波導。
5.如權利要求4所述的測試裝置，其特征在于冷卻循環(huán)系統(tǒng)(4)為水冷卻循環(huán)系統(tǒng)。
6.如權利要求I 5所述的測試裝置，其特征在于，當單獨測試電機或電機與控制設備的組合時，直連式屏蔽穿透軸(7)貫通電磁干擾測量室(I)的側壁，將固定在臺架上的被測試電機與設置在電磁干擾測量室(I)外部設置的負載測功機(6)連接。
7.如權利要求I 5任一項權利要求所述的測試裝置，其特征在于，當單獨測試變頻器或逆變器時，固定在測試桌上的變頻器或逆變器通過穿壁位置處設有的波導管(5)與在電磁干擾測量室(I)外部設置的用戶負載電機(15)連接。
8.如權利要求I 5任一項權利要求所述的測試裝置，其特征在于，電磁干擾測量室(I)內(nèi)外還設置有安全控制系統(tǒng)，其通過光纖轉換將電磁干擾測量室(I)內(nèi)外的設備聯(lián)系起來，實現(xiàn)被測系統(tǒng)的模式控制及數(shù)據(jù)采集監(jiān)控，同時實現(xiàn)電機及測功系統(tǒng)的軟停、硬停、急?；蚋邏汗╇娤到y(tǒng)中的安全回路/斷路系統(tǒng)控制安全控制。
9.如權利要求I 5任一項權利要求所述的測試裝置，其特征在于，電磁干擾測量室(I)為半電波暗室。
10.如權利要求I 5任一項權利要求所述的測試裝置，其特征在于，所述控制設備為控制器、變頻器或逆變器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種動態(tài)機電系統(tǒng)的電磁干擾測試裝置，其中測試裝置包括電磁干擾測量室，在電磁干擾測量室內(nèi)部設置的被測設備安裝平臺，在電磁干擾測量室外部設置的、通過穿壁管線與被測設備安裝平臺相連的冷卻循環(huán)系統(tǒng)，電源管理系統(tǒng)和安全控制系統(tǒng)；其中被測設備安裝平臺包括被測電機安裝固定試驗臺架和/或被測控制設備安裝測試桌；被測設備為電機，被控設備或電機與一種或多種控制設備的組合，其中控制設備為控制器、變頻器或逆變器；水冷卻循環(huán)系統(tǒng)對一個或多個被測設備進行單獨或組合冷卻，任選對設置在電磁干擾測量室外的設備進行單獨或組合冷卻。
文檔編號G01R31/00GK102967787SQ20121052898
公開日2013年3月13日 申請日期2012年12月4日 優(yōu)先權日2012年12月4日
發(fā)明者趙曉凡, 聶秀麗, 杜曉琳 申請人:中國北方車輛研究所