[发明专利]无刷直流电动机模拟器

权利要求书

1.一种用于模拟无刷直流电动机的电气特性和机械参数的无刷直流电动机模拟器，其特征在于，该无刷直流电动机模拟器包括绕组子系统模拟器（1）、电磁子系统模拟器（2）、机械子系统模拟器（3）、磁通密度子系统模拟器（4）、负载特性子系统模拟器（5）、反电势子系统模拟器（6）、位置传感器子系统模拟（7）和电气接口（8）等。

绕组子系统模拟器（1）用于模拟无刷直流电动机的三相绕组A、B、C和中线O，其包括继电器（11）、电流传感器（12）、反电势发生器（13）、绕组电阻（14）和电感（15）；三相绕组中串入继电器（11），在系统过流或过压时能够自动切断三相模拟绕组与驱动器的连接，保护驱动器和无刷直流电动机模拟器；电流传感器（12）获得三相绕组的电流值，电流值作为绕组子系统模拟器（1）的输出，电磁子系统模拟器（2）对电流值进行采样处理；绕组在磁场中产生的反电势使用可控电压源（13）模拟实现，控制信号由反电势模拟子系统（7）发出，用于模拟产生反电势信号；绕组电阻（14）和电感（15）均由物理电阻和电感组成，以保证各绕组电流与实际无刷直流电动机绕组电流相同或相似。

电磁子系统模拟器（2）模拟电动机中力矩的产生过程，对绕组子系统模拟器（1）的电流传感器输出进行A/D采样，得到无刷直流电动机A、B、C三相定子绕组相电流值i_a、i_b和i_c；无刷直流电动机的电磁转矩T_e与力矩系数K_m、无刷直流电动机A、B、C三相反电势波形函数μ_a、μ_b、μ_c有关，可表示为：T_e=K_m(μ_ai_a+μ_bi_b+μ_ci_c)。

负载特性模拟子系统（5）模拟输出无刷直流电动机的转动惯量J和负载转矩T_L；

机械子系统模拟器（3）模拟电磁力矩T_e和负载阻尼力矩T_L之间的相互作用，产生无刷直流电动机的运动状态参数：转子位置θ、角速度ω和角加速度α。

磁通密度子系统模拟器（4）是模拟产生反电势波形函数的子系统，采用理想梯形波法、经验公式法和实测拟合法三种方法对反电势波形进行模拟，输出量为反电势波形函数μ_j(θ_e)。

反电势子系统模拟器（6）以磁通密度子系统模拟器（4）的反电势波形函数μ_j(θ_e)和机械子系统模拟器（3）的无刷直流电动机角速度ω为输入信号，模拟产生无刷直流电动机运行过程中三相绕组产生的反电势控制信号，反电势控制信号控制绕组子系统模拟器（1）的可控电压源产生反电势e_j。

位置传感器模拟子系统（7）从机械子系统模拟器得到电动机转子电角度θ_e，模拟产生霍尔传感器的输出信号。

2.根据权利要求1所述的无刷直流电动机模拟器，其特征在于：该无刷直流电动机模拟器对驱动电压、驱动电流、反电势、电磁转矩参数进行监测，对换相错误、电流异常信息进行记录。

3.根据权利要求1所述的无刷直流电动机模拟器，其特征在于：该无刷直流电动机模拟器对电气特性及机械特性参数进行离线设定或在线调整，以使驱动控制线路在时间不受限制的情况下进行大电流应力试验。

4.根据权利要求1所述的无刷直流电动机模拟器，其特征在于：对机械特性的模拟是通过数字算法进行的。