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[摘 要]以电力测功机的先进加载性、高可靠性、高稳定性及其能源回馈为设计特点，简述电力测功机系统组成及原理，深入分析这些优势是内燃机性能测试实现精准数据的必要依据。
[关键词]电力测功机；精度控制；节能
中图分类号：TM933 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）42-0095-01
0 前言
目前，电力测功机在国外应用已经相当成熟，在国内因为涡流测功机的设备简易、 价格低廉以及以往试验需求的要求不高而大量应用，导致电力测功机目前使用并不多，应用技术起步晚而关键技术差距大，所以我们的电力测功机有一个长足的发展空间。另一方面，电力测功机不但性能可靠，控制精度高，而且节约能源。因此，电力测功机技术研究试验有着非常重要的意义。
1 电力测功机台架系统
电力测功机试验台架主要是考核内燃机性能、可靠性和整机机械特性万有特性的操作系统，分为基础部分、测控系统、配电变频调速系统、试验保障系统等。
通过试验台架系统，内燃机的温度、压力、转速、扭矩等试验参数的模拟信号通过传感器测量并数据采集和各种模块仪器如ECU ，油耗仪，尾气分析仪等参数信号经过A/D模块信号处理输入到计算机。继而通过计算机单元自动检测、显示并完成数据处理及各种曲线，生成我们需要的试验报表。
同时，通过检测控制及配合试验保障系统，计算机的各种信号如起动与停止、气缸、油门、转速、扭矩等输出并控制试验台架，从而实现内燃机各种特性试验的目的。
2 电力测功机系统控制原理
电力测功机工作原理是将电机发出的交流电经ACS变频器逆变为直流电然后再逆变为交流电。其中变频调速系统通过调节电机电流来控制内燃机的转速和扭矩。电力测控系统配套使用时除了可以对各种旋转动力机械的转速、扭矩进行精确测量和控制，还可以对温度、压力、流量、电流、电压------等参数进行测量、控制。它的主要特点是运用直接转矩控制技术或矢量技术对电力测功机实行转矩控制和电力测功机处于发电状态时通过变频及整流逆变将电能送回电网。
3 电力测功机系统的优势
电力测功机系统优于其他测功机系统主要有下面几个方面：
a、精度控制优越性及可靠性
通过对比电力测功机与其他加载设备的技术参数分析电力测功机优势，下面以CA498内燃机分别在AVL AFA250交流电力测功机和凯迈CW260电涡流测功机上分别进行试验：
AFA250交流电力测功机（油门100%） CW260电涡流测功机（油门100%）
通过对表1可得以下结论：
通过此次在两台测功机台架上对CA498发动机的试验，我们可以清楚的发现，两台测功机的测试精度均在技术要求范围之内，都可进行测试试验。
但AVL的AFA250交流电力测功机的稳定时间和转速波动范围均优于凯迈的CW260电涡流测功机。因此我们可以得到电力测功机试验精度控制的优越性和可靠性。
b、可加载性的技术指标分析
进一步对比各类加载设备的技术指标如表2
通过此表我们发现：电力测功机的可靠性和经济性优于其它同类设备。也就是说电力测功机因为其优势在汽车内燃机动态测试中的测试信号的处理和分析上能达到试验所需要的数据精确性和动态稳定性。
此外，电力测功机采用高速低惯量变频异步电机，在电机制造、整流逆变和变频调速技术的支撑下电力测功机在扭矩控制方面，已经达到极高的响应速度，为瞬态试验工况提供了技术保障。
c、节能省电
首先，电力测功机作为功率的吸收单元，将所吸收的内燃机输出功率高效能地转变为电功率，接着这些电能量通过变频器回馈到电网，能量转变和回馈率达93%以上。此外，运行、维护费用的节约也使电力测功机的经济性得到支持。
下面以中等功率（如118kW）内燃机可靠性试验台架为例进行计算，结果如表3：
根据以上计算，使用电力测功机对118.0kW的内燃机进行性能试验时将会节省大量的试验成本。如果台架正常使用，每年完成相当于两台耐久试验，节省试验成本在30 万元以上。
其次，电力测功机在运行成本上比涡流测功机节省。
主要是水涡流测功器和电涡流测功器均使用大量的软水冷却，不仅需要循环供水、水冷却等，而且水循环需要经过水处理设备投资，还消耗宝贵的水资源；而电力测功机使用三相异步电机，在设备运行时可靠性高，维护方便，费用较低。
最后，从长期投资效益的角度分析，虽然单台电力测功机一次性投资成本高于其它两类测功器，但一般地在连续运行2-3 年后这种投资差价就会收回。据目前国内测功机市场，一次性投资成套台架差价高约50万元，运行成本每年可节省16.10万元，如此差价回收年限50/16.12=3.0 年。即两台测功机分别运行3年后，电力测功机即可收回成本，继随着时间的延长，电力测功机台架的这种经济性会越来越明显。
此外，电力测功机采用电能回馈技术，可实现接近正弦波形的电能回馈，对电网无扰动的清洁能量。同时，矢量控制技术还能实现无功功率的自动补偿，得到最佳的功率因数。
综合上述电力测功机各方面的优势，由此可见，电力测功机是一种新型的、高效节能、清洁节约的科技进步产品。
4 结语
本文介绍了电力测功机系统的主要组成、工作原理、功能概况及比较应用等，并进行了简单的分析。我们可以看出：
（1）多数测功机包括水力测功机、电涡流测功机和电力测功机在实际工作中基本上都能满足大众对内燃机性能测试的试验要求，特别是电力测功机更是在特定及个别需求下往往能突出表现其优越性。
（2）电力测功机对汽车内燃机动态测试中的测试信号的处理和分析，以及其在测量装置中有先进加载性、高可靠性、高稳定性及其能源回馈而节能的优势。
[关键词]电力测功机；精度控制；节能
中图分类号：TM933 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）42-0095-01
0 前言
目前，电力测功机在国外应用已经相当成熟，在国内因为涡流测功机的设备简易、 价格低廉以及以往试验需求的要求不高而大量应用，导致电力测功机目前使用并不多，应用技术起步晚而关键技术差距大，所以我们的电力测功机有一个长足的发展空间。另一方面，电力测功机不但性能可靠，控制精度高，而且节约能源。因此，电力测功机技术研究试验有着非常重要的意义。
1 电力测功机台架系统
电力测功机试验台架主要是考核内燃机性能、可靠性和整机机械特性万有特性的操作系统，分为基础部分、测控系统、配电变频调速系统、试验保障系统等。
通过试验台架系统，内燃机的温度、压力、转速、扭矩等试验参数的模拟信号通过传感器测量并数据采集和各种模块仪器如ECU ，油耗仪，尾气分析仪等参数信号经过A/D模块信号处理输入到计算机。继而通过计算机单元自动检测、显示并完成数据处理及各种曲线，生成我们需要的试验报表。
同时，通过检测控制及配合试验保障系统，计算机的各种信号如起动与停止、气缸、油门、转速、扭矩等输出并控制试验台架，从而实现内燃机各种特性试验的目的。
2 电力测功机系统控制原理
电力测功机工作原理是将电机发出的交流电经ACS变频器逆变为直流电然后再逆变为交流电。其中变频调速系统通过调节电机电流来控制内燃机的转速和扭矩。电力测控系统配套使用时除了可以对各种旋转动力机械的转速、扭矩进行精确测量和控制，还可以对温度、压力、流量、电流、电压------等参数进行测量、控制。它的主要特点是运用直接转矩控制技术或矢量技术对电力测功机实行转矩控制和电力测功机处于发电状态时通过变频及整流逆变将电能送回电网。
3 电力测功机系统的优势
电力测功机系统优于其他测功机系统主要有下面几个方面：
a、精度控制优越性及可靠性
通过对比电力测功机与其他加载设备的技术参数分析电力测功机优势，下面以CA498内燃机分别在AVL AFA250交流电力测功机和凯迈CW260电涡流测功机上分别进行试验：
AFA250交流电力测功机（油门100%） CW260电涡流测功机（油门100%）
通过对表1可得以下结论：
通过此次在两台测功机台架上对CA498发动机的试验，我们可以清楚的发现，两台测功机的测试精度均在技术要求范围之内，都可进行测试试验。
但AVL的AFA250交流电力测功机的稳定时间和转速波动范围均优于凯迈的CW260电涡流测功机。因此我们可以得到电力测功机试验精度控制的优越性和可靠性。
b、可加载性的技术指标分析
进一步对比各类加载设备的技术指标如表2
通过此表我们发现：电力测功机的可靠性和经济性优于其它同类设备。也就是说电力测功机因为其优势在汽车内燃机动态测试中的测试信号的处理和分析上能达到试验所需要的数据精确性和动态稳定性。
此外，电力测功机采用高速低惯量变频异步电机，在电机制造、整流逆变和变频调速技术的支撑下电力测功机在扭矩控制方面，已经达到极高的响应速度，为瞬态试验工况提供了技术保障。
c、节能省电
首先，电力测功机作为功率的吸收单元，将所吸收的内燃机输出功率高效能地转变为电功率，接着这些电能量通过变频器回馈到电网，能量转变和回馈率达93%以上。此外，运行、维护费用的节约也使电力测功机的经济性得到支持。
下面以中等功率（如118kW）内燃机可靠性试验台架为例进行计算，结果如表3：
根据以上计算，使用电力测功机对118.0kW的内燃机进行性能试验时将会节省大量的试验成本。如果台架正常使用，每年完成相当于两台耐久试验，节省试验成本在30 万元以上。
其次，电力测功机在运行成本上比涡流测功机节省。
主要是水涡流测功器和电涡流测功器均使用大量的软水冷却，不仅需要循环供水、水冷却等，而且水循环需要经过水处理设备投资，还消耗宝贵的水资源；而电力测功机使用三相异步电机，在设备运行时可靠性高，维护方便，费用较低。
最后，从长期投资效益的角度分析，虽然单台电力测功机一次性投资成本高于其它两类测功器，但一般地在连续运行2-3 年后这种投资差价就会收回。据目前国内测功机市场，一次性投资成套台架差价高约50万元，运行成本每年可节省16.10万元，如此差价回收年限50/16.12=3.0 年。即两台测功机分别运行3年后，电力测功机即可收回成本，继随着时间的延长，电力测功机台架的这种经济性会越来越明显。
此外，电力测功机采用电能回馈技术，可实现接近正弦波形的电能回馈，对电网无扰动的清洁能量。同时，矢量控制技术还能实现无功功率的自动补偿，得到最佳的功率因数。
综合上述电力测功机各方面的优势，由此可见，电力测功机是一种新型的、高效节能、清洁节约的科技进步产品。
4 结语
本文介绍了电力测功机系统的主要组成、工作原理、功能概况及比较应用等，并进行了简单的分析。我们可以看出：
（1）多数测功机包括水力测功机、电涡流测功机和电力测功机在实际工作中基本上都能满足大众对内燃机性能测试的试验要求，特别是电力测功机更是在特定及个别需求下往往能突出表现其优越性。
（2）电力测功机对汽车内燃机动态测试中的测试信号的处理和分析，以及其在测量装置中有先进加载性、高可靠性、高稳定性及其能源回馈而节能的优势。