[发明专利]一种功率级多相电机模拟器

说明书

一种功率级多相电机模拟器，属于硬件在环仿真技术领域。其中功率级电流源与真实电机控制器的功率逆变桥对应连接，实现真实的电功率交互，且真实电机和电机控制器之间的功率及信号线连接方式与之相同，利用抗混叠低通滤波器有效的控制ADC单元的采样频率，可降低电机模拟器对处理器性能的要求，可通过改变电机模拟器数学模型及参数，实现不同相数、不同性能的电机模拟，其测试时无需台架，具有研发周期短，成本低等优势，具有很强的通用性和灵活性。

技术领域

本发明涉及一种用于电机系统实时仿真的功率级多相电机模拟器，属于硬件在环仿真技术领域。

背景技术

在实际应用中，电机设计生产周期较长且费用较高，电机及控制器测试也需安装与之对应的台架，步骤繁琐，且在真实的电机上不易进行极限工况的故障模拟测试。电机模拟器是一种利用电力电子系统来模拟真实电机性能的仿真技术，能与实际电机控制器相连，用于电机控制器的开发以及控制算法的验证。电机模拟器应用可以使得控制器测试时无需台架，具有研发周期短、成本低等优势，并可避免由生产加工过程和环境等因素引起的电机参数偏差，也适合用于电机系统故障模拟测试。

电机模拟器可分为信号级和功率级两类。信号级电机模拟器目前研究和应用较多，主要是通过电机实时仿真实现实时信号的处理和性能模拟，但并不能与电机控制器进行真实的电功率交互，因而对电机性能模拟的真实度不足。如：文献“五相内置式永磁同步电机硬件在环实时仿真平台的实现”(见《电机与控制应用》，2011)、文献“车用电机硬件在环实时仿真与测试平台”(见《电工技术学报》，2014)、文献“考虑损耗的内置式永磁同步电机标幺化系统硬件在环实时仿真与测试”(见《电工技术学报》，2016)，均是通过高速现场可编程门阵列(FPGA)实现永磁同步电机系统的实时模型建模和信号处理，对处理器性能要求较高，只能实现信号级交互，本质上均为信号级仿真。

功率级电机模拟器不仅可实现完整的实时信号处理，还能与电机控制器进行真实的电功率交互，因而可以更真实地模拟电机性能，但其结构和控制均相对复杂，目前也鲜见有文献对多相功率级电机模拟器的实现给出具体的方法和分析。

发明内容

本发明的目的是提供一种功率级多相电机模拟器，其中的功率级电流源与真实电机控制器连接实现真实电功率交互，且与真实电机和电机控制器之间的功率及信号线连接方式相同，利用抗混叠低通滤波器有效控制线电压采样频率从而降低电机模拟器对处理器的性能要求，并通过改变电机模拟器的硬件数量和数学模型实现不同相数、不同类型的电机模拟，具有很强的通用性和灵活性。

1.种功率级多相电机模拟器，其特征在于，包括：功率级电流源(2)、线电压测量单元(3)、抗混叠低通滤波器(4)和通用处理器(9)；其中通用处理器(9)包括：模拟转子位置单元(5)、DAC单元(6)、ADC单元(7)和电机模型数值解算单元(8)；

以下n均指的是电机的相数；功率级电流源(2)由滤波电感(2-1)、电流源(2-2)及供电电源(2-3)组成；供电电源(2-3)为对称连接的双电源，且与电机控制器(1)无连接；功率级电流源(2)的输入为DAC单元(6)输出的模拟电流i₁^*、i₂^*、i₃^*…i_n^*；功率级电流源(2)内部的各相电路分别含有一个滤波电感(2-1)和一个电流源(2-2)，并与电机控制器(1)的功率逆变桥对应连接，且二者之间流过真实电流i₁、i₂、i₃…i_n；电流源(2-2)由工作在线性区的晶体管或工作在开关模式的电力电子器件实现；