马达模拟器制造技术

实施例涉及一种用于马达驱动逆变器(或被测逆变器(IUT))的马达模拟器，所述马达模拟器包括：电压跟随逆变器，配置为至少部分地抵消IUT的输出电压；以及输出电流控制单元，配置为基于仿真目标马达的估计电流和IUT的输出电压来控制IUT的输出电流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】马达模拟器
本公开涉及一种马达仿真器，并且尤其涉及一种包括用于抵消马达驱动逆变器的输出电压的逆变器和用于合成仿真目标马达的电流的电路的马达仿真器。
技术介绍
实时马达仿真器是一种连接到马达驱动逆变器(或者，被测逆变器：IUT)以从逆变器输出电流的装置，就像真实的交流(AC)马达一样。图1示出了传统的马达仿真器。专利文献1(美国专利US8587322B2)公开了图1的马达仿真器，其被设计成升高初级直流(DC)电压并将其输出到次级侧。在该结构中，初级电压的中性点的电势和次级电压的中性点的电势可以相同，并因此能够获得马达仿真器的更宽的电压调制区域。然而，当升高次级DC电压以对马达的高速运行区域进行仿真时，次级电压可能过度增大，使得马达仿真器使用的半导体器件所需的额定电压变得非常大。马达仿真器仿真的电流可以分成马达的工作频段电流和开关频段电流。仿真目标马达的基波电角频率通常高达约1kHz，但是5次和7次谐波电流也可能影响控制。因此，为了对控制性能进行精确仿真，需要对0Hz至7kHz频段中的电流进行仿真。对于包括开关频段的精确电流仿真，存在以下技术限制。-马达仿真器必须具有足够高的开关频率以合成IUT的开关频段(通常为5至10kHz)内的电流。-为了由实际马达磁通的空间谐波和IUT的开关频率电流合成谐波电流，必须使用适当的电路方法(拓扑)和高性能的控制技术。然而，在现有马达仿真器中，开关频率较低(约为20kHz)，并且由于电路方法和控制技术的限制，实际的电流仿真频段被限制在大约2kHz。因此，现有马达仿真器的使用主要局限于IUT的耐久性验证，并且在仿真马达的控制和谐波电流的瞬态响应方面存在限制。近来开发的SiC(碳化硅)装置已经克服了开关频率为20kHz的限制。如果将能够高速开关的高压、大电流的SiC装置应用于马达仿真器，则依据散热状况开关频率可以增大到100kHz或更高。然而，即使开关元件发生了变化，现有马达仿真器的技术问题仍然存在。对于马达仿真器的高频电流仿真性能，马达仿真器的电感优选与仿真目标马达的电感类似(0.9pu至1.1pu)，但马达仿真器所合成的电压指令的幅值随着电感变大而增大。因此，为了对中速和高速运行状况进行仿真，必须通过升压电路进一步增大DC端子电压。然而，如上所述，DC端子电压的幅值受器件额定电压的限制。如果DC端子电压受器件额定电压限制，则不可能对仿真目标马达的所有运行状况进行仿真。如果马达仿真器的电感小(0.1pu至0.3pu)，则欠压问题得到解决，但是出现了如图2所示的问题。图2示出了当切换IUT的输出电压(接通-关断)时马达仿真器的电流和实际马达电流。参考图2，直到马达仿真器合成电压为止，由于数字信号处理导致2个样本的时间延迟，在此期间产生大的电流纹波。由于纹波的大小与电感的量级成反比，因此随着马达仿真器的电感更小，由延迟引起的电流脉动增大。为此，通过使用现有电路方法无法减小马达仿真器的电感，这限制了仿真运行速度。
技术实现思路
技术问题为了克服上述问题，本公开提出了一种方法，用以在对马达的中速和高速运行进行仿真时，减小由数字控制产生的电流脉动而不引起DC端子欠压。本公开的技术目的不限于此，并且本领域技术人员从以下描述将清楚地理解本文中未提及的其它技术目的。技术方案在一个总体方面，提供了一种用于马达驱动逆变器(或者，被测逆变器，IUT)的马达仿真器，包括：电压跟随逆变器，其被配置为至少部分地抵消IUT的输出电压；以及输出电流控制单元，其被配置为基于IUT的输出电压和仿真目标马达的估计电流来控制IUT的输出电流。在优选的实施例中，电压跟随逆变器可包括：DC端子电压源；第一开关单元，其并联连接至DC端子电压源，并且电连接至IUT的输出端子；以及第一开关控制单元，被配置为基于IUT的输出电压和预定阈值电压来控制第一开关单元的开/关。在优选的实施例中，第一开关单元可包括串联连接的上相开关和下相开关，并且第一开关控制单元可通过将IUT的输出电压与预定阈值电压进行比较来开/关上相开关和下相开关。在优选的实施例中，第一开关控制单元可以配置有用于接收IUT的输出电压和预定阈值电压的电子电路。在此，电子电路可以是模拟电路。在优选的实施例中，输出电流控制单元可包括：开关电路，其电连接至IUT的输出端子；以及第二开关控制单元，被配置为基于IUT的输出电压和仿真目标马达的特性来估计仿真目标马达的电流，并且基于所估计的电流来控制开关电路的开/关。在优选的实施例中，开关电路可以配置有SiCMOSFET。在优选的实施例中，开关电路可以配置有全桥电路、半桥电路和线性功率放大器电路中的任何一个。在优选的实施例中，仿真目标马达的特性可包括马达的磁通链、磁饱和和空间谐波中的至少一个。在优选的实施例中，马达仿真器还可包括独立的DC电压源，其被配置为向开关电路提供DC电压提，并且不同相的独立的DC电压源可以彼此绝缘。在优选的实施例中，马达仿真器还可包括滤波单元，其被设置在IUT的输出端子与电压跟随逆变器之间，并且滤波单元可包括单相电感器、三相电感器和零序滤波器中的至少一个。有益效果借助于根据本公开的实施例的马达仿真器，能够获得比以传统马达仿真器更宽的电压调制区域，增大仿真运行速度，并且允许通过使用相同的DC端子电压进行达到更高开关频率区域中的电流的精确仿真。即使在危险或难以实验性地实施的运行状况下(包括马达的所有可能的运行状况)，如上所述实施的马达仿真器也可以对正常状态和瞬态进行精确地仿真，因此可以将马达仿真器用于利用IUT的马达控制性能和安全性验证。本公开的效果不限于此，并且本领域技术人员从权利要求中将清楚地理解本文中未提及的其它效果。附图说明图1示出了传统的马达仿真器.图2示出了当切换IUT的输出电压(接通-关断)时的传统马达仿真器的电流和实际马达电流。图3是示出了根据本公开的实施例的用于马达驱动逆变器(或者，被测逆变器，IUT)的马达仿真器的框图。图4示出了根据本公开的实施例的电压跟随逆变器。图5示出了生成电压跟随逆变器的任意一相(x)的门控信号的示例。图6是示出了根据本公开的实施例的输出电流控制单元的详细电路图。图7是示出了根据本公开的实施例的马达仿真器的简要电路图。图8a和图8b示出了根据本公开的实施例的电压跟随逆变器和IUT的开关特性。图9a和图9b示出了用于仿真的马达的容量曲线。图10至14示出了根据本公开的实施例的马达仿真器的模拟结果。具体实施方式应该注意，本说明书中使用的技术术语仅用于描述具体实施例，而不是意在限制本说明书中公开的技术的范围。在本说明书中使用的表述“包括”或“具有”等意在表示存在特征、数量、步骤、动作、组件、部分或其组合，而不应被理解为预先排除存在或添加一个或多个其它特征、数量、步骤、动作、组件、部分或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于被测逆变器(IUT)的马达仿真器，包括：/n电压跟随逆变器，被配置为至少部分地抵消所述IUT的输出电压；以及/n输出电流控制单元，被配置为基于所述IUT的输出电压和仿真目标马达的估计电流来控制所述IUT的输出电流。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180123 KR 10-2018-0008446;20180123 KR 10-2018-001.一种用于被测逆变器(IUT)的马达仿真器，包括：
电压跟随逆变器，被配置为至少部分地抵消所述IUT的输出电压；以及
输出电流控制单元，被配置为基于所述IUT的输出电压和仿真目标马达的估计电流来控制所述IUT的输出电流。


2.根据权利要求1所述的马达仿真器，其中，所述电压跟随逆变器包括：
DC端子电压源；
第一开关单元，其并联连接至所述DC端子电压源，并且电连接至所述IUT的输出端子；以及
第一开关控制单元，被配置为基于所述IUT的输出电压和预定阈值电压来控制所述第一开关单元的开/关。


3.根据权利要求2所述的马达仿真器，
其中，所述第一开关单元包括串联连接的上相开关和下相开关，并且
其中，所述第一开关控制单元通过将所述IUT的输出电压与所述预定阈值电压进行比较来开/关所述上相开关和所述下相开关。


4.根据权利要求3所述的马达仿真器，其中，所述第一开关控制单元被配置有用于接收所述IUT的输出电压和...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛承基，权容哲，李允路，
申请(专利权)人：普雷科株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR