近年來，由于我國汽車工業(yè)及裝備制造業(yè)的迅速發(fā)展，及國家構(gòu)建低碳社會、對節(jié)能減排要求的提出，汽車發(fā)動機(jī)及動力與傳動機(jī)械的功率傳遞與傳動效率受到越來越多的關(guān)注，因此，發(fā)動機(jī)、齒輪變速箱等裝置的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和傳動效率成了反映其產(chǎn)品性能的重要指標(biāo)。這些量的檢測是出廠試驗(yàn)的必要內(nèi)容，也是進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量控制的基礎(chǔ)。
測功機(jī)是直接對各種傳動機(jī)械與動力機(jī)械進(jìn)行檢測的主要測試設(shè)備之一。它可以用于齒輪箱、風(fēng)機(jī)、水泵及汽車發(fā)動機(jī)的輸入功率測試，也可以進(jìn)行以上幾種設(shè)備的輸出功率測試。在對傳動機(jī)械及動力機(jī)械進(jìn)行檢測時(shí)，測功機(jī)作為被測系統(tǒng)的能耗裝置，不僅用來吸收被測件輸出的功，而且可以通過控制測功機(jī)以改變被測動力機(jī)械的載荷與轉(zhuǎn)速，使其達(dá)到檢測時(shí)所需的工況，從而測定被測設(shè)備在不同工況下的性能指標(biāo)。近年來，以各種測功機(jī)為核心設(shè)備的功率測試平臺以及它的控制及測量技術(shù)受到越來越多的關(guān)注，并已廣泛應(yīng)用于企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)、及大中專院校實(shí)驗(yàn)室。
早在20世紀(jì)40至50年代就進(jìn)行了發(fā)動機(jī)功率測試臺架的研制，但由于當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)還沒有問世，所以只能進(jìn)行單一的手動控制進(jìn)行簡單項(xiàng)目的獨(dú)立測試。當(dāng)時(shí)多采用水利測功機(jī)，水利測功機(jī)為耗能裝置，負(fù)載調(diào)整完全依賴于手動調(diào)節(jié)完成，轉(zhuǎn)矩的測量則是借助于扭矩指示表在表盤上讀數(shù)并人工記載數(shù)據(jù)，使用十分不便，耗時(shí)耗力。水利測功機(jī)測試穩(wěn)定性好，但是測試精度不夠，整個(gè)系統(tǒng)體積大，特別是在高轉(zhuǎn)速、低轉(zhuǎn)矩區(qū)段，水力測功機(jī)幾乎不能穩(wěn)定工作；電渦流測功機(jī)在精度方面有一定的優(yōu)越性，但其本身機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)復(fù)雜。以上兩種系統(tǒng)在測試中只能將被測設(shè)備產(chǎn)生的能量全部轉(zhuǎn)化為熱能消耗掉，造成了嚴(yán)重的能量浪費(fèi)，而且在使用時(shí)還需附加額外的散熱設(shè)備。此外，水力測功機(jī)和電渦流測功機(jī)不能作為原動機(jī)的驅(qū)動設(shè)備來進(jìn)行冷磨合等試驗(yàn)，因此在實(shí)際使用中受到了很大的限制o
近年來，對發(fā)動機(jī)等驅(qū)動系統(tǒng)的功率測試系統(tǒng)需求量越來越大，而以前采用的能耗型功率測試裝置在環(huán)保，經(jīng)濟(jì)性，易操作性方面越來越不能滿足生產(chǎn)的需求。隨著電力電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，電力測功機(jī)得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。與其他類型的測功機(jī)相比，電力測功機(jī)的特點(diǎn)是不僅能夠?qū)崿F(xiàn)能量的回饋，而且還可以作為電動機(jī)驅(qū)動被測設(shè)備進(jìn)行冷磨合等出廠試驗(yàn)。
交流異步電力測功機(jī)系統(tǒng)軟測量技術(shù)研究鑒于此，我校機(jī)械與運(yùn)載工程學(xué)院電力測功技術(shù)研究所研制了采用“內(nèi)部電封閉”技術(shù)的交流電力測功機(jī)系統(tǒng)，而且該技術(shù)已經(jīng)在多個(gè)課題項(xiàng)目中突入實(shí)際應(yīng)用，并達(dá)到了國際先進(jìn)水平。采用該技術(shù)的交流電力測功系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、能量可回收、測量不受電網(wǎng)波動影響、不對網(wǎng)側(cè)產(chǎn)生諧波干擾，節(jié)能效果好、控制精度高、無需經(jīng)常保養(yǎng)等特點(diǎn)，因此非常適合做耐久性試驗(yàn)。
早期的電力測功機(jī)主要是直流電力測功機(jī)，因?yàn)橹绷麟姍C(jī)具有良好的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)性能，而且控制系簡單，技術(shù)成熟。但直流電力測功機(jī)由于存在換向器，所以限制了它不能用于高速運(yùn)行的測試。在高轉(zhuǎn)速測試時(shí)，直流電力測功機(jī)系統(tǒng)往往需要附加變速器，從而造成系統(tǒng)復(fù)雜性增大，并且外加設(shè)備的介入增加了系統(tǒng)的附加損耗，從而影響了測量精度。
隨著交流變頻技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，以異步電動機(jī)與變頻器共同構(gòu)成的交流測功機(jī)由于其具有控制結(jié)構(gòu)簡單、電能可回饋電網(wǎng)等眾多優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛重視與應(yīng)用，并成為電力測功機(jī)的主流。與直流電機(jī)相比，交流電力測功機(jī)沒有換向器，因而結(jié)構(gòu)更為簡單，可測試功率范圍更廣。目前，國外許多著名的測功機(jī)生產(chǎn)、研制廠家紛紛研究并推出了基于交流電力測功機(jī)的功率測試系統(tǒng)臺架。主要生產(chǎn)廠有：日本的小野測器、奧地利的AVL、策爾納、德國的申克公司等。
我國雖然從上世紀(jì)70年代起便陸續(xù)有廠家開始了電力測功機(jī)的研制和生產(chǎn)，但主要集中在直流電力測功機(jī)的生產(chǎn)研制上。在交流電力測功機(jī)領(lǐng)域，國內(nèi)的研究、制造單位還很少，直接導(dǎo)致目前以交流電力測功機(jī)為核心的高檔動力與傳動裝置的測試設(shè)備的大部分市場都被德國和奧地利的大公司所壟斷。因此，有必要開展和進(jìn)行交流電力測功機(jī)系統(tǒng)的研究，以使我國減少對進(jìn)口產(chǎn)品的依賴，對促進(jìn)我國工業(yè)的發(fā)展有著重大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和實(shí)際意義
