基于虛擬儀器的車(chē)用電機測試平臺控制系統

由于采用交流測功機,系統實(shí)際具有對拖的能力,因此測功機和被測電機必然是一端采用轉速閉環(huán)控制而另一端采用轉矩閉環(huán)控制,從而達到一種動(dòng)態(tài)的平衡。另外對于車(chē)用驅動(dòng)電機來(lái)說(shuō)一般采用轉矩閉環(huán)控制,因此在本系統中采用下面的控制方式。

上位機與PLC 終端控制模塊B( ET261) 之間通過(guò)CAN 總線(xiàn)進(jìn)行通信。主變頻器INV1 既可以從上位機也可以從ET261 接收轉速指令并與測功電機DYNO 根據所接受的轉速信號構成轉速閉環(huán)控制。上位機與被測電機的控制器INV2之間依據實(shí)際情況可以采用不同的通信方式,考慮同整車(chē)通信協(xié)議的一致性,目前采用CAN 總線(xiàn)通信。被測電機及其控制器根據從上位機接受的轉矩信號構成轉矩閉環(huán)控制。

　狀態(tài)監控

上位機對系統的運行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監控,并根據不同的狀態(tài)采取相應的控制策略或隨時(shí)接受操作人員的指令輸入而采取相應的動(dòng)作。采取分級的故障管理機制以保證系統安全可靠的運行。

主程序運行控制流程

　主程序用戶(hù)圖形界面( GUI)

上位機用戶(hù)圖形界面采用LabVIEW 開(kāi)發(fā)。在利用LabVIEW 開(kāi)發(fā)程序界面過(guò)程中,充分利用了其在虛擬儀器方面的優(yōu)勢:

虛擬狀態(tài)燈和系統狀態(tài)碼的合理使用,使操作者可以實(shí)時(shí)掌握系統運行的當前狀態(tài),并以此作為下一步操作的指導;

虛擬儀表盤(pán)的使用使操作者察看系統運行的轉矩和轉速更為輕松和方便;

虛擬示波器的使用使操作者對系統跟蹤設定的能力和效果作出實(shí)時(shí)的評價(jià)。

主程序運行控制流程

圖4 為主程序運行控制流程圖。其中:

準備　準備過(guò)程包括工作模式選擇、驅動(dòng)信號選擇、文件存儲路徑選擇、數據存儲時(shí)間間隔設定、最高轉速設定、故障日志設定等。根據受試對象的不同會(huì )有差別。

數據文件操作　測試數據文件和數據存儲文件可采用EXCEL 或文本文件格式,以便于測試前后的數據錄入和處理。

故障處理　故障處理有一套完整的管理機制,將在后面作詳細介紹。

　故障報警及處理機制

對于一個(gè)復雜的自動(dòng)化測試系統來(lái)講,一套完整有效的故障報警及處理機制是必不可少的。本系統采用一套分級的故障管理機制,定義了兩個(gè)類(lèi)型3 個(gè)級別共64 種故障,既可以保證系統安全可靠的運行,又便于故障的診斷和排除。

故障處理流程

圖5 是系統故障處理的流程圖。故障類(lèi)型、級別和種類(lèi)的判斷依據是系統各部件運行狀態(tài)碼,由各部件通過(guò)CAN 總線(xiàn)實(shí)時(shí)通知上位機。無(wú)論何種故障,最終都會(huì )以文本文件的格式存儲在故障日志文件里。

　故障定義及處理

故障類(lèi)型

故障類(lèi)型分為A 型和B 型。當故障發(fā)生時(shí),首先需要判斷的是故障的類(lèi)型。A 型故障被定義為無(wú)需提交操作人員決策的故障,其處理方式為系統根據其級別自動(dòng)處理。B 型故障被定義為必須提交操作人員決策的故障,必須由操作人員根據其級別決定處理方式。

　故障級別

故障級別分為3 級。這也是系統故障管理機制的基礎。一級故障被定位為最嚴重故障,必須?？傠娫?、進(jìn)行檢修,譬如測功機過(guò)流、電機進(jìn)出口壓力過(guò)載等。二級故障被定義為次級故障,需要切斷直流進(jìn)行檢修,譬如電機進(jìn)出口溫度過(guò)高等。三級故障被定義為輕微故障,但需要停被測電機和測功電機使能以便排除故障,譬如冷卻水箱液位過(guò)低、空氣開(kāi)關(guān)工作異常等。

　故障種類(lèi)

共定義64 種故障種類(lèi),可以根據故障代碼確定故障原因。另外根據實(shí)際測試過(guò)程中測到的新問(wèn)題可以繼續擴展。這是一個(gè)累積的過(guò)程。

試驗結果

圖6 為測試得到的某型號車(chē)用驅動(dòng)電機及其控制器的特性和效率曲線(xiàn)圖。

結束語(yǔ)

系統目前已在燃料電池轎車(chē)動(dòng)力系統開(kāi)發(fā)中應用,用于車(chē)用驅動(dòng)電機及其控制器的綜合性能測試。實(shí)驗證明所設計的系統集成方案和控制策略可行,系統運行可靠,達到功能設計要求,并具有以下特點(diǎn):

虛擬儀器技術(shù)的應用使系統硬件結構簡(jiǎn)化,成本降低,自動(dòng)化程度提高;

實(shí)現手動(dòng)/ 自動(dòng)控制模式的無(wú)縫切換;

數據的輸入與存儲可通用EXCEL ,或文本文件自動(dòng)完成,便于實(shí)驗數據分析;

針對車(chē)用驅動(dòng)電機的設計使系統最大程度的為整車(chē)動(dòng)力系統的開(kāi)發(fā)提供依據;

分級的故障管理機制保障系統安全可靠運行,并且方便故障的診斷和排除;

交流測功機的應用使系統具備進(jìn)行電機動(dòng)態(tài)測試的能力;

CAN 總線(xiàn)技術(shù)的應用提高了系統抗干擾能力,同時(shí)保持與整車(chē)通信協(xié)議的一致性。