底盘测功机是一项重要的室内整车检测设备,可以实现不解体检测整车的各种性能,如动力性能、排放工况及汽车故障诊断等多种用途。随着我国汽车工业的迅猛发展,对汽车性能和品质要求越来越高,因而对底盘测功机系统测试性能方面需求随之提高,甚至开始出现基于虚拟驾驶技术的现代底盘测功机系统的概念。近年来以IGBT为代表的高速、大功率电力电子技术出现和计算机性能及控制技术的快速发展,使交流变频底盘测功机成为底盘测功机研发的主趋势。鉴于此,本文在研究交流异步电机直接转矩控制和三相PWM整流器基础上构造实现馈能式交流底盘测功机直接转矩控制(DTC,direct torque control)系统。为了实现整车路试和台试两种测试方式的等效,分别建立在道路测试和在底盘测功机上行驶动力学模型,对比两种模型建立在底盘测功机上行驶的阻力加载模型,补偿底盘装置的阻力加载。在此基础上,研究了基于虚拟驾驶的整车性能试验系统,实现了整车加速、制动的动态过程模拟,论证基于虚拟驾驶的现代底盘测功机系统可行性。在阻力加载中,为了实现无级惯性阻力模拟采用电模拟方式模拟惯性加载。其次,为克服当前电惯性模拟方式中的转矩响应滞后、转矩脉动等问题,电机主控制系统中采用“交-直-交”控制方式,分为电网侧控制系统和电机侧控制系统。网侧电压源型变流器(VSR,voltage source rectifier)采用定子电压矢量定向控制的空间矢量PWM(SVPWM,space vector PWM)技术,通过双闭环、解耦和前馈控制策略实现网侧电流控制和能量回馈。电机侧VSR变流器采用转矩预测的DTC控制技术,选择SVPWM作为转矩控制的调制策略。在以上分析研究的基础上,结合底盘测功机系统传动理论,构建系统电气传动模型,对底盘测功机的整体性能进行仿真分析。在仿真过程中,研究了底盘测功机的能量双向流动机制和单位功率因数的PWM变流技术的可行性。此外,分析了底盘测功机系统在空载和加载两种状态下的速度响应和转矩响应情况。分析结果表明可以系统在不同的转矩和转速需求下,都可以在保持单位功率因素下实现快速的静态和动态响应。最后,结合先进测试技术,完成系统设计。软件利用LabVIEW作为系统平台,采用多线程的设计思路,实现电机主控制系统的相关算法,设计整车性能试验的测试系统,给出测试主界面。硬件采用NI高速采集卡和控制器及智能功率模块(IPM,intelligent power module),通过改进的DTC算法快速跟踪系统计算转矩值,实现测功机阻力转矩的实时加载。对比计算结果与试验实测值,表明该系统可以达到要求的响应速度和精度。