一種發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)負(fù)荷加載測(cè)試系統(tǒng)及測(cè)試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試領(lǐng)域，更具體的說(shuō)涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)負(fù)荷加載測(cè)試系 統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 發(fā)動(dòng)機(jī)作為核心動(dòng)力設(shè)備被廣泛用在汽車、輪船、飛機(jī)等裝備上。性能良好的發(fā)動(dòng) 機(jī)，具有更高的安全性和更出色的表現(xiàn)。發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試作為發(fā)動(dòng)機(jī)出廠前的重要檢測(cè)環(huán)節(jié)，對(duì) 發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)具有重要的反饋?zhàn)饔?，測(cè)試系統(tǒng)精度的高低直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的性能評(píng)判。
[0003]目前，國(guó)內(nèi)大部分發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試平臺(tái)主要采用測(cè)功機(jī)實(shí)現(xiàn)負(fù)載的給定。通過(guò)給定的 負(fù)載，手動(dòng)記錄穩(wěn)定后的相關(guān)參數(shù)，繪制出發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷特性曲線。采用這種方法，獲取的 測(cè)試點(diǎn)少，測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)，測(cè)試的每組數(shù)據(jù)并非同一時(shí)刻所得，嚴(yán)重影響了發(fā)動(dòng)機(jī)的效率計(jì) 算，導(dǎo)致測(cè)量誤差變大。
[0004] 由上述可知，傳統(tǒng)負(fù)荷加載系統(tǒng)，具有效率低、精度差等問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)負(fù)荷加載測(cè)試系 統(tǒng)及測(cè)試方法，提高了系統(tǒng)的測(cè)試精度，降低了系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間。
[0006] 本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案：
[0007] 一種發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)負(fù)荷加載測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于：包括發(fā)動(dòng)機(jī)、扭矩傳感器、齒輪 變速箱、陪試電機(jī)、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)和四象限變頻器；所述發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器與所述扭矩傳 感器相連接，所述扭矩傳感器的另一端連接到所述齒輪變速箱，所述齒輪變速箱經(jīng)過(guò)聯(lián)軸 器連接到所述陪試電機(jī)，所述陪試電機(jī)通過(guò)電纜線連接至所述四象限變頻器，所述工業(yè)控 制計(jì)算機(jī)與扭矩傳感器和四象限變頻器相連；
[0008] 所述工業(yè)控制計(jì)算機(jī)用于擬合發(fā)動(dòng)機(jī)理論負(fù)荷特性曲線；根據(jù)擬合所得的理論負(fù) 荷特性曲線公式，計(jì)算出待測(cè)轉(zhuǎn)速下的功率和轉(zhuǎn)矩值，通過(guò)二維數(shù)組的形式存儲(chǔ)到四象限 變頻器的預(yù)留位置；對(duì)比發(fā)動(dòng)機(jī)理論負(fù)荷特性曲線和實(shí)測(cè)負(fù)荷特性測(cè)試曲線，判斷兩條曲 線的相似度和偏差，得出發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試結(jié)論，將測(cè)試所得的負(fù)荷特性曲線數(shù)據(jù)按照要求存儲(chǔ) 到工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的指定位置；
[0009] 所述四象限變頻器采用直接轉(zhuǎn)矩控制方式對(duì)陪試電機(jī)進(jìn)行控制，通過(guò)對(duì)四象限變 頻器轉(zhuǎn)矩給定的控制，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的自動(dòng)給定；算出測(cè)試過(guò)程中的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載功率，將 轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和負(fù)載功率數(shù)據(jù)上傳到工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。
[0010] 其進(jìn)一步特征在于：所述四象限變頻器將陪試電機(jī)發(fā)出的交流電整流成直流后， 通過(guò)逆變模塊轉(zhuǎn)換成電壓為220V，頻率為50Hz的交流電并反饋到電網(wǎng)；檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信 號(hào)，查詢內(nèi)部存儲(chǔ)的二維數(shù)組，獲取對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)矩值，實(shí)時(shí)檢測(cè)逆變器輸出的三相電壓 U A、UB、U。和電流I A、IB、I。，計(jì)算出陪試電機(jī)的定子磁鏈步，根據(jù)計(jì)算的定子磁鏈$求得電 機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T e，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的自動(dòng)給定。
[0011] 所述陪試電機(jī)為標(biāo)準(zhǔn)三相鼠籠型異步電機(jī)。
[0012] -種采用上述發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)負(fù)荷加載測(cè)試系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)負(fù)荷測(cè)試方法，其特征 在于，包括下述步驟：
[0013] (1)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)采用最小二乘法擬合發(fā)動(dòng)機(jī)理論負(fù)荷特性曲線；根據(jù)擬合所 得的理論負(fù)荷特性曲線公式，計(jì)算出待測(cè)轉(zhuǎn)速下的功率和轉(zhuǎn)矩值，通過(guò)二維數(shù)組的型式存 儲(chǔ)到四象限變頻器的預(yù)留位置；
[0014] (2)四象限變頻器讀取扭矩傳感器的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩信號(hào)，根據(jù)公式P = Tn/9550計(jì) 算出測(cè)試過(guò)程中的負(fù)載功率，通過(guò)TCP/IP通信協(xié)議將轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和負(fù)載功率數(shù)據(jù)上傳到工 業(yè)控制計(jì)算機(jī)，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)將接收到的數(shù)據(jù)以十進(jìn)制的形式保存到指定的EXCEL文件 中；
[0015] (3)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)以發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩為判穩(wěn)條件，自動(dòng)判斷測(cè)試數(shù)據(jù)的 穩(wěn)定狀態(tài)；自動(dòng)讀取測(cè)試的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和負(fù)載功率參數(shù)，計(jì)算出各穩(wěn)定狀態(tài)下發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 1^和均方差s ni，轉(zhuǎn)矩1\和均方差sTi;計(jì)算整條曲線穩(wěn)定測(cè)試點(diǎn)的轉(zhuǎn)速平均值S，轉(zhuǎn)矩平均 值f :以及轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的相關(guān)系數(shù)r，若相關(guān)系數(shù)r大于設(shè)定值rsrt，則認(rèn)為測(cè)試合理，否則重 新加載試驗(yàn)；其中，轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩相關(guān)系數(shù)的計(jì)算公式如下：
[0016]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)負(fù)荷加載測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于：包括發(fā)動(dòng)機(jī)、扭矩傳感器、齒輪變 速箱、陪試電機(jī)、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)和四象限變頻器；所述發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器與所述扭矩傳感 器相連接，所述扭矩傳感器的另一端連接到所述齒輪變速箱，所述齒輪變速箱經(jīng)過(guò)聯(lián)軸器 連接到所述陪試電機(jī)，所述陪試電機(jī)通過(guò)電纜線連接至所述四象限變頻器，所述工業(yè)控制 計(jì)算機(jī)與扭矩傳感器和四象限變頻器相連； 所述工業(yè)控制計(jì)算機(jī)用于擬合發(fā)動(dòng)機(jī)理論負(fù)荷特性曲線；根據(jù)擬合所得的理論負(fù)荷特 性曲線公式，計(jì)算出待測(cè)轉(zhuǎn)速下的功率和轉(zhuǎn)矩值，通過(guò)二維數(shù)組的形式存儲(chǔ)到四象限變頻 器的預(yù)留位置；對(duì)比發(fā)動(dòng)機(jī)理論負(fù)荷特性曲線和實(shí)測(cè)負(fù)荷特性測(cè)試曲線，判斷兩條曲線的 相似度和偏差，得出發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試結(jié)論，將測(cè)試所得的負(fù)荷特性曲線數(shù)據(jù)按照要求存儲(chǔ)到工 業(yè)控制計(jì)算機(jī)的指定位置； 所述四象限變頻器采用直接轉(zhuǎn)矩控制方式對(duì)陪試電機(jī)進(jìn)行控制，通過(guò)對(duì)四象限變頻器 轉(zhuǎn)矩給定的控制，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的自動(dòng)給定；算出測(cè)試過(guò)程中的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載功率，將轉(zhuǎn) 速、轉(zhuǎn)矩和負(fù)載功率數(shù)據(jù)上傳到工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)負(fù)荷加載測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于：所述四象限 變頻器將陪試電機(jī)發(fā)出的交流電整流成直流后，通過(guò)逆變模塊轉(zhuǎn)換成電壓為220V，頻率為 50Hz的交流電并反饋到電網(wǎng)；檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)，查詢內(nèi)部存儲(chǔ)的二維數(shù)組，獲取對(duì)應(yīng) 轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)矩值，實(shí)時(shí)檢測(cè)逆變器輸出的三相電壓UA、UB、Uc和電流IA、IB、Ic，計(jì)算出陪試電 機(jī)的定子磁鏈步，根據(jù)計(jì)算的定子磁鏈步求得電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩Te，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的自動(dòng) 給定。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)負(fù)荷加載測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于：所述陪試電機(jī) 為標(biāo)準(zhǔn)三相鼠籠型異步電機(jī)。
4. 一種采用權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)負(fù)荷加載測(cè)試系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)負(fù) 荷測(cè)試方法，其特征在于，包括下述步驟： (1) 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)采用最小二乘法擬合發(fā)動(dòng)機(jī)理論負(fù)荷特性曲線；根據(jù)擬合所得的 理論負(fù)荷特性曲線公式，計(jì)算出待測(cè)轉(zhuǎn)速下的功率和轉(zhuǎn)矩值，通過(guò)二維數(shù)組的型式存儲(chǔ)到 四象限變頻器的預(yù)留位置； (2) 四象限變頻器讀取扭矩傳感器的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩信號(hào)，根據(jù)公式P=Tn/9550計(jì)算出測(cè) 試過(guò)程中的負(fù)載功率，通過(guò)TCP/IP通信協(xié)議將轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和負(fù)載功率數(shù)據(jù)上傳到工業(yè)控制 計(jì)算機(jī)，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)將接收到的數(shù)據(jù)以十進(jìn)制的形式保存到指定的EXCEL文件中； (3) 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)以發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩為判穩(wěn)條件，自動(dòng)判斷測(cè)試數(shù)據(jù)的穩(wěn)定 狀態(tài)；自動(dòng)讀取測(cè)試的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和負(fù)載功率參數(shù)，計(jì)算出各穩(wěn)定狀態(tài)下發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速^和 均方差Sni，轉(zhuǎn)矩1\和均方差STi;計(jì)算整條曲線穩(wěn)定測(cè)試點(diǎn)的轉(zhuǎn)速平均值[il，轉(zhuǎn)矩平均值:f 以及轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的相關(guān)系數(shù)r，若相關(guān)系數(shù)r大于設(shè)定值rsrt，則認(rèn)為測(cè)試合理，否則重新加 載試驗(yàn)；其中，轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩相關(guān)系數(shù)的計(jì)算公式如下：
(4) 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)擬合測(cè)試所得的負(fù)荷特性曲線并與發(fā)動(dòng)機(jī)理論負(fù)荷特性曲線進(jìn)行 對(duì)比，若兩條曲線相似且偏差在設(shè)定值范圍，則認(rèn)為發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，否則認(rèn)為發(fā)動(dòng)機(jī) 設(shè)計(jì)不合格。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)負(fù)荷測(cè)試方法，其特征在于：所述步驟（1)中二 維數(shù)組的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的格式為： A。- -[an，a12，a13;a21，a22，a23;......;an，ai2，ai3] 其中，a列數(shù)據(jù)表示轉(zhuǎn)速，ai2列數(shù)據(jù)表示轉(zhuǎn)矩，ai3列數(shù)據(jù)表示功率。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)負(fù)荷測(cè)試方法，其特征在于：所述步驟（3)中自 動(dòng)判斷測(cè)試數(shù)據(jù)的穩(wěn)定狀態(tài)的步驟為： 對(duì)比轉(zhuǎn)速均方差的計(jì)算值sni和給定值snisrt，若計(jì)算值sni大于給定值snisrt，則降低轉(zhuǎn) 速穩(wěn)定裕度en，重新計(jì)算并判斷，若計(jì)算值Sni小于給定值Snise;t，則認(rèn)為轉(zhuǎn)速穩(wěn)定范圍選取 合理；對(duì)比轉(zhuǎn)矩均方差的計(jì)算值STi和給定值STise;t，若計(jì)算值STi大于給定值STise;t，則降低轉(zhuǎn) 矩穩(wěn)定裕度eT，重新計(jì)算并判斷，若計(jì)算值STi小于給定值STise;t，則認(rèn)為轉(zhuǎn)矩穩(wěn)定范圍選取 合理；標(biāo)記轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩穩(wěn)定時(shí)數(shù)組所在的行，提取轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩均穩(wěn)定時(shí)的數(shù)組，按照給定的 轉(zhuǎn)速nisrt，求出其對(duì)應(yīng)的測(cè)試轉(zhuǎn)速ni、轉(zhuǎn)矩凡和負(fù)載功率P^
【專利摘要】本發(fā)明公布了一種發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)負(fù)荷加載測(cè)試系統(tǒng)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)、扭矩傳感器、齒輪變速箱、陪試電機(jī)、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)和四象限變頻器；所述發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器與所述扭矩傳感器相連接，所述扭矩傳感器的另一端連接到所述齒輪變速箱，所述齒輪變速箱經(jīng)過(guò)聯(lián)軸器連接到所述陪試電機(jī)，所述陪試電機(jī)通過(guò)電纜線連接至所述四象限變頻器，所述工業(yè)控制計(jì)算機(jī)與扭矩傳感器和四象限變頻器相連。一種發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)負(fù)荷測(cè)試方法，通過(guò)對(duì)比發(fā)動(dòng)機(jī)理論負(fù)荷特性曲線和實(shí)測(cè)負(fù)荷特性測(cè)試曲線，判斷兩條曲線的相似度和偏差，得出發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試結(jié)論。本發(fā)明系統(tǒng)和方法可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)負(fù)荷加載測(cè)試，提高了系統(tǒng)的測(cè)試精度，降低了系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間。
【IPC分類】G01M15-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104697799
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510105478
【發(fā)明人】李世清, 熊楠, 魯通
【申請(qǐng)人】無(wú)錫惠科電工高新技術(shù)有限公司
【公開(kāi)日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2015年3月10日