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序号（学号）： 毕业设计译文及文献原文Four-Quadrant Energy Transducer Test Bench四方机能量传感器实验台姓 名学 院专 业班 级指导教师四方机能量传感器试验台文摘 创新系统称为四方机能量传感器(4QT),它由两个永磁机组成:双转子电机(DRM)和常规机(STATOR)。这个DRM 是STATOR连接到轴的机器。该系统具备了一种串联和并联混合架构之间的权衡。顾名思义,传感器可以在四个象限任意角度内工作。混合动力汽车,4QT允许独立的传输的速度和转矩负载。DRM和STATOR分别提供速度和转矩。4QT可以将DRM和STATOR集成到一个已经建好了的单位,这是一个为测试原型表现和衡量系统效率的一个实验室设置。两个电机用于试验台来代替4QT和模拟传输负载。每4台机器通过逆变器提供通用直流链。设置由数字信号处理器(DSP)控制。不同条件下操作程序,控制设置点速度和转矩,从而发送到控制器。机械和电气安装电表测量4QT每台机器的效率。效率测量可以执行各种操作点以及在模拟驾驶循环。介绍了设备和解决方案用于构建试验台。描述了测量设备和方法。完成试验台的实验操作和测试结果。关键词: 控制系统、效率、混合动力电动汽车(HEV),逆变器,永磁电机。1.介绍混合动力电动汽车作为环保车辆增加相当大的兴趣。他们预计将实现标准低排放,低消费和零排放的可能性车辆(ZEV)操作。混合动力汽车解决方案是结合一个内燃机与电动系统达到很高的效率。不同的体系结构的混合动力汽车存在。最常见的是串联混合动力和并联混合动力。本文引入了一个新的拓扑混合动力汽车:四象限能量传感器(4QT)四方形的能量变换器拓扑结构由两个电机的组合,插入的输电线路车辆,内燃机和车轮之间的传播,一个电机的双旋翼机(DRM)。第二个机器的轴,它被称为定子机器。两台机器是永磁(PM)机器最佳效率。两台机器都是集成在一个单位,被称为4QT。图1展示了两台机器分开,以缓解的理解。每台机器4QT提供通过一个逆变器的电池。原型机的4QT设计和构建。测试样机性能在操作决定建立一个实验室试验台。试验台应该允许在额定运行原型,在不同的操作模式,他们将提交车辆,并模仿标准驱动周期。试验台还将配备测量4QT的效率。本文描述了试验台。的控制设置,以及解决方案的实现。然后将成就。2 试验装置 2.1 功能/要求试验台的特点遵循的一系列需求和约束。不同的原型测试。他们有不同的评级和维度和他们每个人都应该安装在试验台。板凳上的控制应该灵活的适应不同的机器,和测试不同的控制策略。用户界面应该是用户友好的,教师的示威活动。试验台应被用于测量效率。两台机器的效率应该以不同的操作点,以及在标准驱动周期。设置应安置在实验室电气部门的机器。实验室没有配备气体排气系统。因此它是决定取代内燃机一个电机。实际原因是决定测试对象的大小限制在个人车辆发动机的大小。其他约束设备可用性决定的大部分硬件用于构建测试台上。 2.2解决方案概述上面的需求和限制导致当前的设置。而不是4QT原型机,这将考验后,有两种独立的DRM和定子。系统的概述,提出了如图3所示。测试4QT机器安装在底板和连接到驱动和负载机分别称为冰和负载。每台机器提供通过一个常见的直流环节逆变器。因此功率流在一个循环中,只有设置提供的功率耗散。直流环节电压由一台发电机提供,这是实验室基础设施的一部分。没有使用电池。以后可以添加额外的被动组件占负载电池电压的依赖。2.3机器 前4QT原型是准备好了,其他两个机器使用。机器的评级表1中给出。每台机器一个逆变器供应。驱动和负载机逆变器安装在内部的转矩控制。扭矩设定值通过可以1总线发送给他们。这台机器轴两端加上钢铁板耦合。2.4控制硬件试验台的控制是一个DSP系统的计算。它是安装在个人电脑架。DSP系统由一个处理器板和几个输入和输出板,作为描述如图4所示。处理器板基于DSP从德州仪器TMS320C40 60 mhz。这DSP是1996年购买的。自那时以来,已经取得了可观的进展计算能力和发展水平的DSP的解决方案。反馈传感器解析器和电流传感器。解析器在每个轴上安装一个,和天涯海角DRM。他们受制于电子电路板,每个轴的位置转换为12位信号发送到DSP。当前的传感器是电子电流互感器,安装逆变器的盒子。每个逆变器有两个电流传感器。机器用脉冲宽度调制(PWM)。PWM生成电子电路板,由于DSP计算时间限制。有一个振荡器的每台机器4QT。2.5控制软件DSP是通过电脑编程。可编程DSP仿真软件使用框图表示。实时车间的MATLAB工具箱将它转换成C代码,然后编译为DSP代码。也可以直接用C程序,使用:提供的函数库。用户界面软件用于实时监控程序变量和修改程序参数。这个软件被称为ControlDesk。它提供了可能性,构建先进的控制面板来访问程序变量和参数。2.6测量系统 效率测量是使用以下方法:机电大国的输入/输出4QT测量。然后效率计算如表2中给出。测量设备由两个power-analyzers横河。他们是远程控制计算机通过GPIB 4电缆。外部分流术是用来测量电流。转矩5米HBM测量扭矩和速度。两个功率分析仪都是同步的。3.控制和实现 3.1概述 试验台控制的目的是调节输入和输出速度和扭矩,参见图1。试验台的控制是级联控制器分离。主控制器控制两个轴的转动速度和4QT的输入和输出扭矩。二级控制器级联控制当前4QT的机器。驱动器的电流控制和负载的机器在各自的逆变器。 3.2电流控制 每个4QT机矢量控制作为永磁同步电机(永磁同步电动机),如图5所示。反馈信号的转子位置和当前在两三个阶段。DRM的转子位置是通过减去两个轴的位置。转换块3/2和/ dq用于测量电流从定子坐标转换成同步坐标。 3.3速度控制 扭矩设定值直接发送到冰和负载的机器,在输入和输出轴的速度调节。速度控制器调节两个轴的速度。在第一种方法使用inverse-based回路控制器设计塑造。速度控制器如图6所示。该控制器提供了一个可接受的稳态操作的结果。 3.4实现 控制是实现成一个程序在DSP上运行。首先,使用仿真软件程序编写。这个解决方案是为应用程序过于缓慢。相同的项目直接重写在C语言中,使用:RTI图书馆。程序分为两个任务运行在不同的时间率。快速的计算电流控制任务运行在4500赫兹,而缓慢的速度控制计算任务,在50 hz。这些计算频率由DSP所需的计算时间是有限的。4.成就 试验台已组装和编程。它已经可以操作它在稳定状态,在不同的操作模式。 4.1完成试验台的状态 4台机器已经耦合。力米时要插入操作的设置是没有转矩混蛋。似乎一些困扰机械振动当试图运行第二轴超过2000 rpm。直到现在这有限的测试操作范围。图7显示一个视图试验台的实际阶段完成。 4.2操作的例子 测试已经运行验证操作设置在不同的条件下的可能性。测试运行,直到现在一直执行验证设置。执行的速度和加载不同的例子展示在表3。操作表3中给出的示例收视率低,由于速度和转矩限制在验证测试。不过,他们展示了试验台的工作原理。表3中给出的输出功率计算的转矩和速度测量。示例1表明,在电动模式下,第一轴持有站着不动,所有的牵引力是交付的电池。2和3例子说明混合操作模式,电池是用于添加冰的力量。示例4说明了混合操作模式,电池充电。5.结论 测试性能的试验装置设计4 qt原型已经建成。介绍了使用的技术解决方案。这表明设置建立在通过履行我们的预期。然而一些点需要改进像机械方面:平衡和第二轴对齐应该改进克服板凳上的振动,从而达到更高的速度。控制限制应该克服由于大型计算时间更快的DSP的收购。6.引用1专利,帕特NR 9804261 - 7,能量变换器和双转子、双绕组。2t . Backstrom综合能源换能器驱动混合动力电动汽车,博士论文,皇家 理工学院,斯德哥尔摩,2000年6月。3e . Nordlund c . Sadarangani四象限传感器对混合动力电动汽车仿真 和系统描述,发表在EVS 19日韩国,2002年釜山。4f . Magnussen c . Sadarangani电磁传感器的混合动力电动汽车,接受 在2002年NORPIE出版。5l . Harnefors惠普Nee控制变速交流驱动器”,电机和驱动器, 电力工程系,皇家理工学院,斯德哥尔摩,瑞典,1999年。6s . Skogestad即见,多变量反馈控制,约翰威利和儿子,1996。7M.H.韦斯特布鲁克,电动汽车的发展和未来的电池、混合动力和燃料电池汽 车,IEE电力和能源系列38,ISBN 085296 013 1,英国。8J.G.齐格勒,注意:尼科尔斯,最佳设置自动控制器,ASME,1941年12月。7.联系小城堡,博士候选人。电机与电力电子皇家理工学院Teknikringen 33s - 10044斯德哥尔摩瑞典电话:+ 46-8-790-6179传真:+ 46-8-205
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