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一种基于电测功机的起动机负载控制系统的控制方法

阅读:646发布:2020-05-08

专利汇可以提供一种基于电测功机的起动机负载控制系统的控制方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种基于电 力 测功机的起动机负载控制系统的控制方法,该系统包括被试起动机、电力测功机主机、转速 编码器 、 扭矩 法兰 、适配 联轴器 、上位机、闭环控制下位机、四象限运行 变频器 ;被试起动机轴系连接适配联轴器的一端,适配联轴器的另一端与扭矩法兰 水 平连接,扭矩法兰与电力测功机主机水平连接,电力测功机主机连接有转速编码器;扭矩法兰连接有上位机,电力测功机主机分别连接闭环控制下位机、四象限运行变频器,闭环控制下位机分别与转速编码器、四象限运行变频器电连接,上位机与闭环控制下位机电连接;本 发明 模拟主 发动机 给起动机的阻力,起动过程中精确控制转速,测量记录扭矩、转速等参数,测试起动机性能,解决控制 缺陷 、环保缺陷。,下面是一种基于电测功机的起动机负载控制系统的控制方法专利的具体信息内容。

1.一种基于电测功机的起动机负载控制系统的控制方法,该系统包括被试起动机(7),其特征在于:还包括电力测功机主机(1)、转速编码器(2)、扭矩法兰(3)、适配联轴器(4)、上位机(8)、闭环控制下位机(9)、四象限运行变频器(10);所述被试起动机(7)轴系连接所述适配联轴器(4)的一端,适配联轴器(4)的另一端与扭矩法兰(3)平连接,扭矩法兰(3)与电力测功机主机(1)水平连接,所述电力测功机主机(1)连接有转速编码器(2),所述被试起动机(7)、适配联轴器(4)、扭矩法兰(3)、电力测功机主机(1)均设在安装底座(6)上;
所述扭矩法兰(3)连接有上位机(8),所述电力测功机主机(1)分别连接闭环控制下位机(9)、四象限运行变频器(10),所述闭环控制下位机(9)分别与转速编码器(2)、四象限运行变频器(10)电连接,所述上位机(8)与闭环控制下位机(9)电连接;
该控制方法包括以下步骤:
S1:在上位机(8)的人机界面上,控制该系统的起动、停止,显示转速、扭矩参数实时值,记录存储转速、扭矩参数实时值,给定闭环控制下位机(9)转速目标值,根据被试起动机(7)性能要求设置转速、扭矩参数报警值,在转速、扭矩参数实时值达到报警值时,能够主动控制该系统停止;
S2:所述上位机(8)通过通信的方式,给定闭环控制下位机(9)起动所述电力测功机主机(1)的信号,闭环控制下位机(9)控制所述四象限运行变频器(10)驱动电力测功机主机(1)起动,电力测功机主机(1)起动后,目标转速给定为0rpm,该系统处于待机状态;
S3:该系统处于待机状态的情况下,起动被试起动机(7),同时上位机(8)给定目标转速,上位机(8)通过通信的方式,给定闭环控制下位机(9)目标转速;
S4:所述被试起动机(7)起动后,被试起动机(7)的转速以1:1的速比传输到转速编码器(2)端,转速编码器(2)所测量到的转速为被试起动机(7)的转速;闭环控制下位机(9)采集转速编码器(2)所测量到转速,经过闭环运算,控制四象限运行变频器(10),驱动电力测功机主机(1)达到目标转速。
2.根据权利要求1所述的一种基于电力测功机的起动机负载控制系统的控制方法,其特征在于:所述被试起动机(7)与适配联轴器(4)之间设有过渡支撑(5)。
3.根据权利要求1所述的一种基于电力测功机的起动机负载控制系统的控制方法,其特征在于:所述四象限运行变频器(10)为电力测功机主机(1)提供驱动,电力测功机主机(1)模拟主发动机为被试起动机(7)提供负载。
4.根据权利要求1所述的一种基于电力测功机的起动机负载控制系统的控制方法,其特征在于:所述上位机(8)设有人机界面,上位机(8)与被试起动机(7)连接。
5.根据权利要求1所述的一种基于电力测功机的起动机负载控制系统的控制方法,其特征在于:所述扭矩法兰(3)测量被试起动机(7)输出的扭矩并传输给所述上位机(8)。
6.根据权利要求1所述的一种基于电力测功机的起动机负载控制系统的控制方法,其特征在于:所述被试起动机(7)、适配联轴器(4)、扭矩法兰(3)、转速编码器(2)、电力测功机主机(1)之间均采用轴系连接的方式。

说明书全文

一种基于电测功机的起动机负载控制系统的控制方法

技术领域

[0001] 本发明属于测试技术领域,涉及各种内燃机和航空发动机、起动机等技术,具体涉及一种基于电力测功机的起动机负载控制系统的控制方法。

背景技术

[0002] 在各种内燃机和航空发动机的起动过程中,首先要起动与之配套的起动机,发动机相当于起动机的负载,起动机输出一个转速,带动发动机起动。发动机起动后,起动机停止工作。
[0003] 目前,广泛用于起动机负载的试验系统,一般采用电涡流测功机,电涡流测功机不能主动拖动,实际转速低于目标转速时无法采取干预。一部分则采用电力测功机的台架,在处理加载制动产生的能量时,采用制动斩波,将能量转化为直流电流,使用电阻箱产热进行消耗,造成能源浪费,加剧温室效应。

发明内容

[0004] 有鉴于此,为解决上述现有技术的不足,本发明的目的在于提供了一种基于电力测功机的起动机负载控制系统的控制方法,根据起动机和主发动机联合使用时的工作状态,模拟主发动机给起动机的阻力,在起动过程中精确控制转速,测量记录扭矩、转速等参数,测试起动机性能;解决了现有技术中的控制缺陷、环保缺陷等弊端。
[0005] 为实现上述目的,本发明所采用的技术方案是:一种基于电力测功机的起动机负载控制系统的控制方法,该系统包括被试起动机,还包括电力测功机主机、转速编码器、扭矩法兰、适配联轴器、上位机、闭环控制下位机、四象限运行变频器;所述被试起动机轴系连接所述适配联轴器的一端,适配联轴器的另一端与扭矩法兰平连接,扭矩法兰与电力测功机主机水平连接,所述电力测功机主机连接有转速编码器,所述被试起动机、适配联轴器、扭矩法兰、电力测功机主机均设在安装底座上;
所述扭矩法兰连接有上位机,所述电力测功机主机分别连接闭环控制下位机、四象限运行变频器,所述闭环控制下位机分别与转速编码器、四象限运行变频器电连接,所述上位机与闭环控制下位机电连接;
该控制方法包括以下步骤:
S1:在上位机的人机界面上,控制该系统的起动、停止,显示转速、扭矩参数实时值,记录存储转速、扭矩参数实时值,给定闭环控制下位机转速目标值,根据被试起动机性能要求设置转速、扭矩参数报警值,在转速、扭矩参数实时值达到报警值时,能够主动控制该系统停止;
S2:所述上位机通过通信的方式,给定闭环控制下位机起动所述电力测功机主机的信号,闭环控制下位机控制所述四象限运行变频器驱动电力测功机主机起动,电力测功机主机起动后,目标转速给定为0rpm,该系统处于待机状态;
S3:该系统处于待机状态的情况下,起动被试起动机,同时上位机给定目标转速,上位机通过通信的方式,给定闭环控制下位机目标转速;
S4:所述被试起动机起动后,被试起动机的转速以1:1的速比传输到转速编码器端,转速编码器所测量到的转速为被试起动机的转速;闭环控制下位机采集转速编码器所测量到转速,经过闭环运算,控制四象限运行变频器,驱动电力测功机主机达到目标转速。
[0006] 进一步的,所述被试起动机与适配联轴器之间设有过渡支撑
[0007] 进一步的,所述四象限运行变频器为电力测功机主机提供驱动,电力测功机主机模拟主发动机为被试起动机提供负载。
[0008] 进一步的,所述上位机设有人机界面,上位机与被试起动机连接。
[0009] 进一步的,所述扭矩法兰测量被试起动机输出的扭矩并传输给所述上位机。
[0010] 进一步的,所述被试起动机、适配联轴器、扭矩法兰、转速编码器、电力测功机主机之间均采用轴系连接的方式。
[0011] 本发明的有益效果是:在各种内燃机和航空发动机的起动过程中,首先要起动与之配套的起动机,发动机相当于起动机的负载,起动机输出一个转速,带动发动机起动。发动机起动后,起动机停止工作。本发明的技术方案可以根据起动机和主发动机联合使用时的工作状态,模拟主发动机给起动机的阻力,在起动过程中精确控制转速,测量记录扭矩、转速等参数,测试起动机性能,解决现有技术中的控制缺陷、环保缺陷等弊端。具体表现在:
1、采用四象限运行变频器驱动电力测功机主机控制转速,具有电涡流测功机不具备的功能,可以主动拖动和被动加载,将转速更好地控制在要求的转速区间内,控制效果更好,稳定可靠;
2、本发明的系统安装简单,无需设计冷却水路,不用搭建冷却水塔;工作时节约循环冷却水的费用,以及水路维护的费用。一次投入,一劳永逸;
3、本发明在加载制动时,将机械能转化为电能,回馈电网,馈电质量高,是对能源的再利用,为用户节约电能;无需产热消耗,降低了温室效应的危害。
附图说明
[0012] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0013] 图1为电力测功机主机侧结构示意图;图2为该系统的结构示意图;
图3为被试起动机转速的时间轴曲线图;
图中标记:1、电力测功机主机,2、转速编码器,3、扭矩法兰,4、适配联轴器,5、过渡支撑,6、安装底座,7、被试起动机,8、上位机,9、闭环控制下位机,10、四象限运行变频器。

具体实施方式

[0014] 下面给出具体实施例,对本发明的技术方案作进一步清楚、完整、详细地说明。本实施例是以本发明技术方案为前提的最佳实施例,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0015] 如图1、2所示,一种基于电力测功机的起动机负载控制系统的控制方法,该系统包括被试起动机7,还包括电力测功机主机1、转速编码器2、扭矩法兰3、适配联轴器4、上位机8、闭环控制下位机9、四象限运行变频器10;所述被试起动机7轴系连接所述适配联轴器4的一端,适配联轴器4的另一端与扭矩法兰3水平连接,扭矩法兰3与电力测功机主机1水平连接,所述电力测功机主机1连接有转速编码器2,所述被试起动机7、适配联轴器4、扭矩法兰
3、电力测功机主机1均设在安装底座6上;
所述扭矩法兰3连接有上位机8,所述电力测功机主机1分别连接闭环控制下位机9、四象限运行变频器10,所述闭环控制下位机9分别与转速编码器2、四象限运行变频器10电连接,所述上位机8与闭环控制下位机9电连接;
该控制方法包括以下步骤:
S1:在上位机8的人机界面上,控制该系统的起动、停止,显示转速、扭矩参数实时值,记录存储转速、扭矩参数实时值,给定闭环控制下位机9转速目标值,根据被试起动机7性能要求设置转速、扭矩参数报警值,在转速、扭矩参数实时值达到报警值时,能够主动控制该系统停止;进而起到保护作用;
S2:所述上位机8通过通信的方式,给定闭环控制下位机9起动所述电力测功机主机1的信号,闭环控制下位机9控制所述四象限运行变频器10驱动电力测功机主机1起动,电力测功机主机1起动后,目标转速给定为0rpm,该系统处于待机状态;
S3:该系统处于待机状态的情况下,起动被试起动机7,同时上位机8给定目标转速,上位机8通过通信的方式,给定闭环控制下位机9目标转速;
S4:所述被试起动机7起动后,被试起动机7的转速以1:1的速比传输到转速编码器2端,转速编码器2所测量到的转速为被试起动机7的转速;闭环控制下位机9采集转速编码器2所测量到转速,经过闭环运算,控制四象限运行变频器10,驱动电力测功机主机1达到目标转速。
[0016] 进一步的,如图2所示,所述四象限运行变频器10为电力测功机主机1提供驱动,电力测功机主机1模拟主发动机为被试起动机7提供负载。
[0017] 进一步的,所述上位机8设有人机界面,上位机8与被试起动机7连接。
[0018] 进一步的,所述扭矩法兰3测量被试起动机7输出的扭矩并传输给所述上位机8。操作者就可以通过上位机8,控制被试起动机7达到试验所需要的目标转速,并在试验所要求的时间记录数据并在上位机8中存储。
[0019] 进一步的,所述被试起动机7、适配联轴器4、扭矩法兰3、转速编码器2、电力测功机主机1之间均采用轴系连接的方式。
[0020] 进一步的,所述被试起动机7与适配联轴器4之间设有过渡支撑5。本发明中,可以根据具体实施例的实施情况来选择采用过渡支撑5或者不采用过渡支撑5。
[0021] 进一步的,本发明中,真实的主发动机作为被试起动机7的负载,为惯量恒定的状态。为了模拟这个状态,起动过程要求转速的时间轴曲线如图3所示,与时间轴平行的实心曲线为被试起动机7的最终目标转速,斜实心曲线为从0rpm到最终目标转速的过渡过程。过渡过程相当于将斜线上的转速细分为若干个目标转速点,上位机8在过渡时间内依次给定闭环控制下位机9斜线上的目标转速;在整个试验过程中,实心曲线的波动不能超过虚线的范围。在使用电涡流测功机进行试验时,由于电涡流测功机只能被动加载,被试起动机7在转速上升过程中,转速有超过上方虚线曲线趋势时,电涡流测功机可以将其控制在虚线曲线范围内。但是如果转速有低于下方虚线曲线趋势时,电涡流测功机不能主动拖动,实际转速可能会低于下方虚线曲线,试验效果差,或者导致试验失败。由于本发明的该系统使用四象限运行变频器10驱动电力测功机主机1,能够在转速有低于下方虚线曲线趋势时,主动拖动,将转速精确控制在虚线曲线范围内,成功完成试验。
[0022] 进一步的,所述扭矩法兰3测量被试起动机7输出的扭矩并传输给所述上位机8。操作者就可以通过上位机8,控制被试起动机7达到试验所需要的目标转速,并在试验所要求的时间记录数据并在上位机8中存储;完成一个试验后,需要操作者通过上位机8的人机界面控制电力测功机主机1的停止,然后切断被试起动机7的动力源;在试验过程中,电力测功机主机1加载时,将被试起动机7的机械能转化为电能,传输给四象限运行变频器10;四象限运行变频器10再将这些电能转化为与电网相位同步、幅值相同的交流电,回馈电网,供电网上的用电设备使用,无需增加能量消耗设备,专消耗这些能量。馈电时,变频器带有有源整流逆变装置ALM,馈电同步性能好,谐波要求符合国家电网要求。
[0023] 综上所述,本发明的一种基于电力测功机的起动机负载控制系统的控制方法,在各种内燃机和航空发动机的起动过程中,首先要起动与之配套的起动机,发动机相当于起动机的负载,起动机输出一个转速,带动发动机起动。发动机起动后,起动机停止工作。本发明的技术方案可以根据起动机和主发动机联合使用时的工作状态,模拟主发动机给起动机的阻力,在起动过程中精确控制转速,测量记录扭矩、转速等参数,测试起动机性能,解决现有技术中的控制缺陷、环保缺陷等弊端。
[0024] 本发明中,采用四象限运行变频器驱动电力测功机主机控制转速,具有电涡流测功机不具备的功能,可以主动拖动和被动加载,将转速更好地控制在要求的转速区间内,控制效果更好,稳定可靠;本发明的系统安装简单,无需设计冷却水路,不用搭建冷却水塔;工作时节约循环冷却水的费用,以及水路维护的费用。一次投入,一劳永逸;本发明在加载制动时,将机械能转化为电能,回馈电网,馈电质量高,是对能源的再利用,为用户节约电能;无需产热消耗,降低了温室效应的危害。
[0025] 以上显示和描述了本发明的主要特征、基本原理以及本发明的优点。本行业技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会根据实际情况有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
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