[发明专利]基于鲁棒观测器和非线性控制的电机模拟器及其控制方法

说明书

本发明提供一种基于鲁棒观测器和非线性控制的电机模拟器及控制方法。电机模拟器包括数字信号处理系统以及依次连接的接口滤波器、电机模拟单元和能量处理单元，接口滤波器与外部的电机驱动器相互连接；电机驱动器与接口滤波器之间设置有第一电压传感器以及电流传感器，电机模拟单元与能量处理单元之间设置有第二电压传感器；第一电压传感器、电流传感器和第二电压传感器分别与数字信号处理系统的输入端连接；电机模拟单元、能量处理单元和电机驱动器分别与数字信号处理系统的输出端连接；数字信号处理系统包括鲁棒观测器、非线性控制模块和泄放控制模块；电机模拟单元采用三相桥式全控整流电路。实施本发明技术方案可以提高电机模拟器的控制精度。

技术领域

本发明属于电机模拟系统技术领域，具体涉及一种基于鲁棒观测器和非线性控制的电机模拟器及其控制方法。

背景技术

传统上，在电机驱动器的测试和考核过程中，需要接入电机及其机械负载来对其控制性能进行评估。若采用实物测试的方法，则需要开发者投入大量的人力、物力、财力，造成成本的增加及生产周期的延长。并且这种方案具有系统复杂、参数调节不灵活等缺点，因此在电机驱动器的设计、开发过程中应用各种仿真测试手段来辅助实物测试成为开发人员的共识。为了克服传统的电机驱动器测试的缺点，国内外学者利用功率硬件在环仿真技术，通过电力电子器件对电机的电气特性进行模拟，即电机模拟器。

精度是电机模拟器的重要评价指标，电机模拟器对实际电机模拟的精确程度，是衡量电机模拟器性能的关键，也直接影响电机驱动器设计的合理性。目前，电机模拟器的拓扑结构常采用滤波器加电流源电路的形式，存在模拟大功率时精度不高、发热严重等问题，严重影响电机模拟器系统的模拟效果。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种基于鲁棒观测器和非线性控制的电机模拟器及控制方法，提高电机模拟器的控制精度。

为了实现上述目的，提出一种基于鲁棒观测器和非线性控制的电机模拟器，包括数字信号处理(简称DSP)系统、接口滤波器、电机模拟单元以及能量处理单元，所述接口滤波器、电机模拟单元以及能量处理单元依次相互连接，所述接口滤波器与外部的电机驱动器相互连接；

所述电机驱动器与所述接口滤波器之间设置有第一电压传感器以及电流传感器，所述电机模拟单元与所述能量处理单元之间设置有第二电压传感器；

所述第一电压传感器、所述电流传感器和所述第二电压传感器分别与所述数字信号处理系统的输入端连接；

所述电机模拟单元、所述能量处理单元和所述电机驱动器分别与所述数字信号处理系统的输出端连接；

所述数字信号处理系统包括鲁棒观测器、非线性控制模块和泄放控制模块；

所述电机模拟单元采用三相桥式全控整流电路。

可选的，所述接口滤波器采用三相电阻与电感串联的结构；

所述能量处理单元包括单管IGBT(英文为Insulated Gate Bipolar Transistor的缩写，中文为绝缘栅双极型晶体管)与电阻，所述单管IGBT与电阻串联后与电源与二极管依次连接，所述单管IGBT与电阻串联后与电容并联；

所述三相桥式全控整流电路采用IGBT作为功率器件。

可选的，所述数字信号处理系统为浮点型高速数字信号处理系统。

可选的，所述第一电压传感器为三相霍尔电压传感器，所述电流传感器为三相霍尔电流传感器，所述第二电压传感器为两相霍尔电压传感器。

为了实现上述目的，还提出一种基于本发明内容任一项所述的基于鲁棒观测器和非线性控制的电机模拟器的控制方法，包括：

获取第一电压传感器采集的三相电压信号、电流传感器采集的三相电流信号和第二电压传感器采集的两相电压信号；