测功机是一种加载测功设备,主要是用来检测各种发动机、电机、风机、内燃机、液压泵、齿轮箱等动力机械的转矩、转速。传统的测功机大多是将产生的能量以热能的形式消耗掉,浪费能量。本设计对新型的能量回馈型测功机进行了研究,这种测功机的优点是可以实现能量的回馈使用。将被测机发出的能量转化为电能并回馈给电网,而不是把能量转化为热能消耗掉。该测功机采用“交-直-交”电压源型变频主电路结构,来控制其工作频率。当测功机的工作频率所对应的同步转速低于被试机的转速时,测功机运行在发电状态,此时测功机为被试机提供负载。同时,把被试机的机械能转化为电能传输到直流回路中,然后经过变流技术把直流电转化为与电网同频率的三相电回馈给电网。反之,同步转速高于被试机的转速时,测功机从电网吸收能量而电动运行。本设计为简化分析过程,把主电路分为“交-直”和“直-交”两部分来研究。前级的“交-直”采用三相PWM变流技术,不仅可以使得变流器网侧的电流正弦化,且运行于单位功率因数,而且可以实现能量的双向流动且产生稳定的直流母线电压。后级的“直-交”部分采用直接转矩控制方法控制测功的异步电机,不仅可以减少测功机对电机参数的使用,而且可以减少坐标变换和计算过程。最后,以三相PWM变流器和直接转矩控制的异步电机之间的直流母线电压为纽带,建立了该能量回馈型测功机的数学模型,并利用MATLAB/Simulink进行了仿真研究。本设计的硬件电路包括DSPTMS320F2808的设计、IPM模块的接口电路、信号的检测电路以及串口通信接口设计等。最后,设计了系统的软件流程图。