一种车用驱动电机实验平台远程教学系统技术方案

本发明专利技术涉及一种车用驱动电机实验平台远程教学系统,其包括实验台架、两个电动机及其连接件、电机控制器、转矩转速传感器、计算机、触摸屏、摄像头、电抗器、数据采集设备、电源滤波器、电压传感器、电流传感器、电压电流表、转速转矩表、LED指示灯板、直流电源、开关和线缆；实验台架设为半开放式桌椅结构，且包括下箱体、桌面和侧挂板；解决实现教学中，学生对电驱动系统的直观感受和操作的问题，从而方便的在教室实现对远程实验室电驱动教学设备的视频监测和现场操作控制。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种车用驱动电机实验平台远程教学系统,其包括实验台架、两个电动机及其连接件、电机控制器、转矩转速传感器、计算机、触摸屏、摄像头、电抗器、数据采集设备、电源滤波器、电压传感器、电流传感器、电压电流表、转速转矩表、LED指示灯板、直流电源、开关和线缆；实验台架设为半开放式桌椅结构，且包括下箱体、桌面和侧挂板；解决实现教学中，学生对电驱动系统的直观感受和操作的问题，从而方便的在教室实现对远程实验室电驱动教学设备的视频监测和现场操作控制。【专利说明】一种车用驱动电机实验平台远程教学系统
本专利技术属于实验教学
，涉及一种实验教学系统，尤其涉及一种纯电动汽车用驱动电机实验平台远程教学系统。
技术介绍
目前，能源危机及环境污染促使各国大力发展电动汽车，国内也纷纷投入大量资金进行技术研发；许多院校也开始逐步设立新能源汽车教学方向，但目前还没有专门针对新能源汽车设计的教学用实验系统。传统汽车教学系统均以机械类为主，并且体积庞大，操作复杂，不利于教师在教室现场教学。而现代电动汽车的重要特点是电驱动系统，其与内燃机汽车截然不同，传统实验教学器材难以揭示电驱动系统工作原理，且实验室现场教学远不及在教室边讲边操作清晰明了。为此，需要一种车用驱动电机实验平台远程教学系统，以解决实现教学中，学生对电驱动系统的直观感受和操作的问题，从而方便的在教室实现对远程实验室电驱动教学设备的视频监测和现场操作控制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种车用驱动电机实验平台远程教学系统，解决实现教学中，学生对电驱动系统的直观感受和操作的问题，从而方便的在教室实现对远程实验室电驱动教学设备的视频监测和现场操作控制。为实现上述目的，本专利技术提供一种车用驱动电机实验平台远程教学系统，其包括实验台架、两个电动机及其连接件、电机控制器、转矩转速传感器、计算机、触摸屏、摄像头、电抗器、数据采集设备、电源滤波器、电压传感器、电流传感器、电压电流表、转矩转速表、LED指示灯板、直流电源、开关和线缆；所述实验台架设为半开放式桌椅结构，且包括下箱体、桌面和侧挂板；所述桌面设置在下箱体的顶面；所述实验台架后侧升起与桌面垂直形成作为电器元件挂板的侧挂板；`所述电动机和转矩转速传感器安装在桌面上；所述计算机、数据采集设备、电抗器、电源滤波器、直流电源和开关设置在实验台架的下箱体内；所述电压传感器、电流传感器、电压电流表、转矩转速表、LED指示灯板和触摸屏设置在实验台架的侧挂板上；所述电器元件相关布线从侧挂板内部走线槽通过；所述摄像头设置在实验台架上。在以上方案中优选的是，所述实验台架设为长方形，其整体骨架由方才钢焊接或加厚铝材拼接构成；所述实验台架的底部由四个可锁止脚轮和四个平底可伸缩支柱构成，所述可锁止脚轮和平底可伸缩支柱独立工作；所述可锁止脚轮能全方位转动，其工作时，先升起平底可伸缩支柱，然后放开脚轮刹车，即可移动试验平台；所述平底可伸缩支柱能调节实验台架高度，其工作时，调节螺杆高度，撑起实验台架，即可固定实验台架；所述下箱体的底面和四周采用带孔铁皮或铝塑板封闭，以防止灰尘进入及散热；所述下箱体的前端设为两扇对开门；所述桌面上设有转矩转速传感器安装座；所述桌面还设有电机安装座，所述电机安装座采用铺设的两根可拆卸T型槽钢，且通过螺栓与实验台架连接；所述侧挂板的前端面采用带孔网纹板铺设，以使电器元件安装和散热，所述侧挂板的后端面采用可拆卸铁皮板或者铝塑板封闭。在以上任一方案中优选的是，所述两个电动机具有相同的中等功率永磁同步电机或异步电机；所述两个电动机分别通过弹性联轴器与转矩转速传感器同轴安装连接；所述转矩转速传感器对电动机进行测量，并反馈回计算机中进行计算和显示，实现对实验平台整体系统的闭环控制。在以上任一方案中优选的是，所述电机控制器由整流器、两个逆变器及中央控制单元构成；所述中央控制单元接收上位机指令，控制整流器及逆变器输出所需电压电流值以驱动电动机运转；所述整流器能有效的将380V交流电整流为可供逆变器使用的直流电，且电压值在有效范围内可调；所述电机控制器整体能实现共母线技术，即实现电动机的制动能量回馈功能；所述电机控制器与计算机之间通过现场总线实现数据通信，对其中一个电动机进行转矩控制，对另一个电动机进行转速控制；所述逆变器与电动机之间包括三相动力电缆和编码器回馈信号线；所述电源滤波器和电抗器设置在电机控制器的输入端。在以上任一方案中优选的是，所述计算机配有多通道模拟量采集卡、数字I/O 口、现场总线接口卡和继电器输出板卡；所述计算机能实现计算机基本编程语言，能完成对各板卡的驱动、控制及数据存储、计算与传输等功能；通过在计算机中编写电动汽车物理模型及其控制算法，通过现场总线将物理模型中的驱动电机转矩指令发给实验台一个电动机，将转速发给另一个电动机，以实现电动汽车电驱动系统的半实物模拟仿真；所述计算机作为服务器，编写基于TCP/IP通信的远程传输协议，将事先在计算机中编写好的人机交互界面及现场视频发布到网络中去，在客户端通过登录因特网，键入正确密码登录后获得远程对实验台的控制权限，实现远程控制与监测及数据交换。在以上任一方案中优选的是，所述触摸屏与计算机进行基本通信，实现编程，完成计算机现场控制、数据显示和演示；所述摄像头采用设置在实验平台整体系统正前方的带云台、焦距及角度可调的高清摄像头，并与计算机通信，进行数据传输。在以上任一方案中优选的是，所述电流传感器动态测量两个电动机输入的三相输入端的电流、逆变器直流输入端的直流电流、整流器三相输入端的三相电流值和直流输出端的直流电流，且其带宽足以反映电流的实时变化情况；所述电压传感器测量电流传感器测量处的所有电压，且其带宽足以实时显示电压交变情况；所述电压传感器和电流传感器将测得值传送至计算机中进行存储、显示、计算和分析。在以上任一方案中优选的是，所述电压电流表和转矩转速表接收计算机输出的数字信号，实时显示电压传感器和电流传感器测得的有效值以及转矩转速传感器测得的转矩转速值；所述电压电流表和转矩转速表的数量与相应被测项的数量相同，所述电压电流表和转矩转速表的数显精度及位数与对应显示值相匹配。在以上任一方案中优选的是，所述LED指示灯板包括上电指示灯、运行指示灯和功率流指示灯；分别显示实验平台整体系统的供电状态和运行状态，以及两个电动机之间和电网之间的功率流向和工作状态；所述直流电源为电机控制器、电压传感器、电流传感器、转矩转速传感器、电压电流表和转矩转速表供给相应直流稳压电源；所述线缆满足相应用电器材功率需求。在以上任一方案中优选的是，所述开关包括实验平台整体系统的急停开关，以及两个分别对动力电及低压电进行保护的接触器及高低压空气开关。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点:本专利技术的车用驱动电机实验平台远程教学系统，其通过硬件结构和软件编程能完成电动汽车电驱动系统换挡、加速、减速等动态过程的模拟，实现车用驱动电机控制特性的分析，实现电动汽车行驶能耗及制动能量回馈功率流的显示，实现场总线技术的实施；其能够解决实现教学中，学生对电驱动系统的直观感受和操作的问题，从而方便的在教室实现对远程实验室电驱动教学设备的视频监测和现场操作控制；从而实现学校新能源教学中关于电驱动系统教本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车用驱动电机实验平台远程教学系统,其包括实验台架（7）、两个电动机及其连接件、电机控制器（15）、转矩转速传感器（17）、计算机（21）、触摸屏（14）、摄像头、电抗器（5）、数据采集设备、电源滤波器（6）、电压传感器（10）、电流传感器（9）、电压电流表（11）、转矩转速表（13）、LED指示灯板(12)、直流电源（4）、开关和线缆；其特征在于：实验台架（7）设为半开放式桌椅结构，且包括下箱体、桌面和侧挂板；所述桌面设置在下箱体的顶面；实验台架（7）后侧升起与桌面垂直形成作为电器元件挂板的侧挂板；电动机和转矩转速传感器（17）安装在桌面上；计算机（21）、数据采集设备、电抗器（5）、电源滤波器（6）、直流电源（4）和开关设置在实验台架（7）的下箱体内；电压传感器（10）、电流传感器（9）、电压电流表（11）、转矩转速表（13）、LED指示灯板(12)和触摸屏（14）设置在实验台架（7）的侧挂板上；所述电器元件相关布线从侧挂板内部走线槽通过；所述摄像头设置在实验台架（7）上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宋强，罗淋，吴小同，翟继亮，史健军，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11