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1、1摘 要交流调速技术经过了几十年的发展已经日趋完善，从 80 年代起，逐渐打破了原来直流调速一统天下的局面。而交流变频调速技术在各种异步电动机调速方法中效率最高，性能也最好。随着电力电子技术，微电子技术和现代控制理论的发展，变频器这种成熟的产品也应运而生，在交流电机的转速和转矩控制中达到了非常高的精度，完全可以满足科学研究和工业生产的要求，在这些领域中也开始发挥越来越大的作用。交流底盘测功机正是随着交流变频调速技术的发展完善而出现的，本论文对交流底盘测功机系统中的变频器进行了重点的学习和研究，并且在实验室搭建了模拟系统，基本上实现了实际交流底盘测功机系统的功能要求。关键词：变频器，转速控制，转
2、矩控制论文类型：应用研究2ABSTRACTThe technology of AC speed regulation became perfect by several decades development, and broke the complexion that the technology of DC speed regulation was most absolute from 1980s. The technology of AC VVVF (Variable Voltage Variable Frequency) speed regulation had the highest
3、 efficiency and the best capability in the AC speed control system. As the improvement of power electronics , micro-electronics and modern control theory, transducer, the mellow product emerged as the times require, it had very high precision in the aspect of speed and torque control of AC motors, a
4、nd it could meet the requiring of science research and industry produce completely, exerted more and more effect in these fields.The chassis dynamometer of motorcycle arised with the development of the technology of AC VVVF speed regulation. This thesis put the emphasis study and research in the tra
5、nsducer of the chassis dynamometer of motorcycle, and we built the simulate system in the lab, realized the function request of actual chassis dynamometer of motorcycle basicly.Key words: transducer, speed control, torque controlType of Thesis：Application Research3目 录1 绪论1.1 本论文的任务与意义41.2 论文的内容介绍52
6、交流底盘测功机系统2.1 测功机系统简介72.2 摩托车力学分析82.3 系统总体要求192.4 系统信号流程图及特点213 IMPACT 的应用3.1 交流变频调速技术的回顾233.2 多环控制交流调速系统243.3 交流变频调速系统的原理介绍253.4 IMPACT 内部的系统简图293.5 IMPACT 功能端子的使用38电源端子39控制端子40模拟量输入端子41故障端子43 3.6 实验室用 IMPACT 搭建的模拟系统444系统简图44转速信号的获得和整形45转矩回馈信号的获得48三种工作方式的介绍和应用494 REGEN 和 PLUS 的使用1 REGEN 简介502 REGEN
7、工作方式的选择513 互锁功能的应用和接线 544 PLUS简介和使用565 总结56致谢58参考文献595第 1 章 绪 论1.1 毕业设计的任务和意义我国从 80 年代开始引进国外的直流底盘测功机系统，同时国内也开始致力于这方面的研究，随着交流变频调速技术的发展，交流底盘测功机也应运而生，但在国内交流底盘测功机仍然是一个空白的领域，我们与宝鸡国家摩托车质检中心联合开发的交流底盘测功机有望填补这个空白。在交流底盘测功机系统中，不仅仅需要有转速输出的稳定，而且需要有可控的转矩输出，还需要对风机的转速进行控制，以便达到模拟实际车辆测试时的情况，同时要使测功机发电运行状态时的电能能够安全的反馈回电
8、网，在我们开发的这套交流底盘测功机系统中，我们使用了美国罗克韦尔自动化公司生产的 1336IMPACT, REGEN, PLUS 三种型号的变频器。其中 IMPACT 是最核心的部分，由它构成转速闭环系统和转矩闭环系统，分别达到转速和转矩的稳定运行，并且完成两种系统的协同工作，同时还要能够实现下位机通过一定的算法给出的阻力转矩输出；PLUS 的功能相对于 IMPACT 来说较为简单，它主要是控制风机的转速，控制信号由测功机的转速测量结果给定，由于风机转速要求不高，因此要不要构成转速闭环对整个系统的性能影响不大；REGEN 单元主要的任务是给 IMPACT 和 PLUS 供电，因为电网的电能质量
9、不高，为了不对变6频器的供电以及整个系统的工作环境造成不良影响，因此本系统内部的变频器采用直流供电，同时 REGEN 还要完成的任务就是当测功机工作在发电状态时产生的电能的回馈，不能对电网产生不良影响。为了完成上述的各种功能要求，必须要对罗克韦尔自动化公司生产的 1336IMPACT, REGEN, PLUS 这三种变频器有比较详细的了解，对其内部参数的设置也要进行摸索和反复的试验，对于一些比较重要的细节方面的知识还要非常熟悉，只有这样才能正确的发挥变频器的功能用途，使得交流底盘测功机系统的精度得到保证。本论文对交流底盘测功机系统中的 1336IMPACT 进行了重点的研究和开发，对另外的 R
10、EGEN 和 PLUS 在系统中的作用和功能也有了较为详细的了解，由于上述三种变频器是罗克韦尔公司的成熟的产品，因此本人所作的创造性的工作不多，技术含量也不高，主要的任务是熟悉了解和使用。但是由于自己所做的工作要在实际中应用，因此不仅仅要对原理有清楚的认识，还要学会自己动手搭建变频器工作的环境以及必要的调试，而且由于所参考的资料都是英文，所以难度还比较大，这在整个毕业设计的过程中都有一定的体现，出现过一些遇到难题停滞不前的情况，但是在老师和学长的帮助下，通过自己的努力，最后基本完成了测功机系统所要求的功能，对整个系统的进展做出了一定的贡献。1.2 论文的内容介绍本论文首先对交流底盘测功机系统进
11、行了概括性的介绍，然后说明了交流调速系统的基本原理以及分类情况，这些都是为后来工作的进行7做一定的准备。具体所做的事情是熟悉并使用罗克韦尔实验室内部的几种变频器设备，实现交流底盘测功机系统所要求的功能，并为变频器的使用创造一定的条件，论文的具体内容如下：第一章是整个论文的综合描述，是对这学期毕业设计的一个概括性介绍，以及自己所做工作的安排情况。第二章简单介绍了交流底盘测功机系统，并对这个系统的一些特点进行了说明。这是一个实际的项目，虽然在原理上不是很复杂，但是要注意的事情非常多，比较原来的课堂讲课和实验来说还是有一定的困难。第三章是本篇论文的重点，因为 IMPACT 变频器是构成整个交流底盘测
12、功机系统的一个非常重要的环节。由于以前对这一类的设备接触很少，而且由自己一个人独立完成，缺乏一定的交流和讨论，所以在工作的过程中碰到了一些困难， 最终的解决也花费了不少的时间和精力。这章内容先介绍交流调速原理，接着具体到变频器内部的各个功能模块的设计和作用，然后介绍了变频器的各排功能端子的使用情况以及在实验室内搭建的闭环系统。第四章对系统内部的 REGEN 单元进行了简单的介绍，因为没有接触到具体的设备，只是参阅了有关的资料并进行了一定的整理，但对实际系统功能设置还是起到了较大的作用。还有系统内部的风机控制部分所用到的变频器 PLUS的介绍，这种变频器和 IMPACT 都是使用 FORCE技术
13、生产的，基本的功能一致，但是内部设置的参数有很大程度的不同，而且端子设置也不一样，因此直接介绍了 PLUS的功能和使用情况。第五章是本论文的总结部分和自己在毕业设计过程中的心得体会，8之后是致谢和一些参考文献。第 2 章 交流底盘测功机系统2.1 测功机系统简介底盘测功机是进行车辆性能试验的专用设备。其机械部分主要由测功机，转鼓，惯性飞轮构成。测功机可以是电涡流测功机，直流电力测功机，交流电力测功机。电力测功机具有优良的转速转矩特性和高昂的价格。从摩托车行业来看，八十年代引进的国外的电力测功机都是直流机。九十年代后期交流测功机开始进入中国，从我们了解的情况来看，测功机领域交流机越来越多，直流机
14、越来越少。因此，本项目打算越过直流机直接开始交流机的开发。本项目研制的底盘测功机是用于摩托车整车台架试验的测试设备。由测功机转鼓机组，冷却风机，测功机控制柜，计算机数据采集部分，道路阻力设定器，司机助手等几部分组成。底盘测功机的机械部分主要有测功机和转鼓，两者用弹性连轴结相联。没有惯性飞轮组。车辆进行试验时，前轮用夹持器固定，使车辆前后不能移动，左右不能偏倒。后轮放在转鼓上，转鼓被车辆后轮驱动而转动，同时带动测功机旋转。测功机提供阻转矩。摩托车后轮在转鼓上运转，不考虑两者之间的滑动，认为是纯滚动。车辆的速度就用转鼓表面的线9速度来表示。底盘测功机的性能好坏与精度可以用许多参数指标来表示，但是用户评价主要是看同一车辆在道路试验（路试）和在底盘测功机上试验（台试）的成绩相近程度。要想台试与路试效果一致，必要的条件是：1 车辆（主要是发动机）的热状态与路试一样。2 车辆后轮驱动的转鼓的转速-转矩特性与路试的速度-阻力特性一样。为满足第一个条件，台试时在车辆前方安装一台风机，风机的出风口足够大（国际标准规定出口面积不小于 0.4 平方米） ；风机出
