Riassunto analitico
Il presente documento propone un sistema di banco prova motori che utilizza come dispositivo di frenatura una macchina elettrica controllata da inverter. Questo sistema consente la configurazione ottimale del drive in prova, la misurazione dell'efficienza del sistema e la caratterizzazione della macchina elettrica in prova. L'analisi accurata dei parametri coinvolti è consentita utilizzando un misuratore di potenza, che facilita l'identificazione di sfasamenti e distorsioni armoniche.
Lo sviluppo di questo progetto è stato motivato dalla diffusione dell’uso dei motori elettrici in vari settori. Negli ultimi anni, con l’aumento delle preoccupazioni ambientali, si è registrato un aumento significativo nell’adozione di veicoli elettrici e ibridi da parte del settore automobilistico.
Il sistema è composto da quattro elementi fondamentali: il torsiometro, la macchina elettrica e l'inverter, oltre ad una scheda PCB che ha il duplice scopo di comunicazione con l'interfaccia utente e di acquisizione dati, trasferendo le informazioni al misuratore di potenza per un'analisi più precisa delle variabili in gioco.
La fase iniziale del progetto si è concentrata sull'ottimizzazione del sistema frenante del banco prova motori. Le attività includevano la configurazione dell'inverter, la sua regolazione per interpretare accuratamente i segnali provenienti dall'encoder TTL incorporato nel motore e l'implementazione del controllo PI. Inoltre, particolare attenzione è stata posta nella configurazione dell'inverter per utilizzare efficacemente la resistenza di frenatura durante il funzionamento del motore in modalità frenata, dove funge da generatore di potenza. Questo aspetto è stato particolarmente cruciale data l'assenza di un front-end attivo nell'inverter lato frenatura, che presenta invece in ingresso un ponte raddrizzatore a diodi.
La seconda fase ha previsto la progettazione della scheda PCB con un microcontrollore, che funge da punto focale per leggere le correnti delle 6 fasi, comunicare con il PC dell'utente finale, controllare l'inverter tramite CAN open e trasferire i dati al misuratore di potenza, consentendo un’analisi più dettagliata dei dati raccolti.
Infine, l'ultima fase ha visto lo sviluppo di un'interfaccia software semplificata per l'utente finale, che consente il controllo dell'inverter e la visualizzazione immediata di alcuni dati fondamentali durante il funzionamento, consentendo inoltre la definizione di un profilo di velocità per test automatizzati a lungo termine.
|
Abstract
The present document proposes a motor test bench system that utilizes an electric machine controlled by an inverter as a braking device. This system allows for optimal configuration of the drive under test, measurement of the system's efficiency and characterization of the electric machine under test. Accurate analysis of the involved parameters is enabled by employing a power meter, which facilitates the identification of phase shifts and harmonic distortions.
The development of this project has been motivated by the widespread use of electric motors across various sectors. In recent years, with the rise in environmental concerns, there has been a significant increase in the automotive sector's adoption of electric and hybrid vehicles.
The system comprises four fundamental elements: the torque meter, the electric machine and the inverter, along with a PCB board that serves the dual purpose of communication with the user interface and data acquisition, transferring information to the power meter for a more precise analysis of the variables at play.
The initial phase of the project focused on optimizing the braking system of the motor test bench. Tasks included setting up the inverter, adjusting it to accurately interpret the signals from the TTL encoder embedded within the motor and implementing PI control. Furthermore, particular attention was given to configuring the inverter to effectively utilize the braking resistance during the operation of the motor in braking mode, where it acts as a power generator. This aspect was particularly crucial due to the absence of an active front end in the braking-side inverter, which instead features a diode bridge at its input.
The second phase involved the design of the PCB board with a microcontroller, serving as the focal point for reading the currents of the 6 phases, communicating with the end-user's PC, controlling the inverter via CAN open and transferring data to the power meter, allowing for a more detailed analysis of the collected data.
Finally, the last phase saw the development of a simplified software interface for the end-user, allowing control of the inverter and immediate display of some fundamental data during operation, also enabling the definition of a speed profile for long-term automated tests.
|
