一种基于传递函数的永磁同步电机及其机械负载的模拟系统及控制方法技术方案

一种基于传递函数的永磁同步电机及其机械负载的模拟系统及控制方法，通过检测电机驱动器输出的三相电压，输入至模拟侧控制器，控制器根据模拟目标电机和电机模拟器主电路的数学模型计算逆变器端口应输出的电压，将电压经过PWM调制后生成的开关信号输出至逆变器，使得电机模拟器电压电流等端口特性与模拟目标电机端口特性一致。建立模拟目标电机的转矩方程和运动方程，将得到的模拟目标电机的电角度信息输入到位置传感器模拟模块而转换为位置传感器模拟信号并输出至电机驱动器，以实现电机驱动器对模拟目标电机的实时控制。本发明专利技术无需对电流闭环控制，采样时仅需电压传感器，具有成本低廉、方法简单易行等技术优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于传递函数的永磁同步电机及其机械负载的模拟系统及控制方法
本专利技术涉及电力电子和电机
，具体涉及一种基于传递函数的永磁同步电机及其机械负载的模拟系统及控制方法。
技术介绍
电力电子变换器及其控制器组成的电机驱动器决定了调速系统的性能，是调速系统的核心部分。电机驱动器的研制过程中，需要通过实验测试其性能，实验中需要在不同的工况下进行电机拖动实验。然而实际电机一旦出厂，其本体参数就基本固定不易调节；电机负载的产生也要依靠复杂的机电系统来产生各种机械负载，作用于电机的机械轴。这样的测试方案不仅限制了测试系统的动态特性，而且造成测试平台成本高、可靠性差、电能利用效率低，整个测试实验也因此不够灵活。对于电机驱动器而言，电机及其机械负载可以看作一个整体，作为它的功率负载。因此，可以考虑将电机及其机械负载通过电气模拟来实现，这种实现用逆变器实现对实际电机的电压电流等端口特性的功率级模拟的装置称为电机模拟器。相较于实际的电机及机械负载，电机模拟器的各种电机本体参数和机械负载转矩为纯数字量、可以人为设定与修改，从而可以用于电机驱动器的适应性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于传递函数的永磁同步电机及其机械负载的模拟系统，其特征在于：/n所述模拟系统包括双向直流电源、电机模拟器和电机驱动器、所述包括三相电感滤波器、三相逆变器和模拟侧控制器；/n所述双向直流电源依次通过三相逆变器和三相电感滤波器连接电机驱动器，所述模拟侧控制器设置于三相电感滤波器和电机驱动器之间；/n所述模拟侧控制器包括电机运动方程计算模块、参数输入模块、负载转矩模型模块、派克变换模块、电流计算模块、模拟端口电压计算模块和PWM调制模块；/n所述派克变换模块连接电机驱动器的端口，并分别与电流计算模块以及电机运动方程计算模块连接，所述电流计算模块分别连接参数输入模块、电机运动方程计算模块和模...

【技术特征摘要】
1.一种基于传递函数的永磁同步电机及其机械负载的模拟系统，其特征在于：
所述模拟系统包括双向直流电源、电机模拟器和电机驱动器、所述包括三相电感滤波器、三相逆变器和模拟侧控制器；
所述双向直流电源依次通过三相逆变器和三相电感滤波器连接电机驱动器，所述模拟侧控制器设置于三相电感滤波器和电机驱动器之间；
所述模拟侧控制器包括电机运动方程计算模块、参数输入模块、负载转矩模型模块、派克变换模块、电流计算模块、模拟端口电压计算模块和PWM调制模块；
所述派克变换模块连接电机驱动器的端口，并分别与电流计算模块以及电机运动方程计算模块连接，所述电流计算模块分别连接参数输入模块、电机运动方程计算模块和模拟端口电压计算模块，所述模拟端口电压计算模块连接PWM调制模块，所述参数输入模块和负载转矩模型模块连接电机运动方程计算模块，所述PWM调制模块连接三相逆变器，所述电机运动方程计算模块连接电机驱动器。


2.根据权利要求1所述的一种基于传递函数的永磁同步电机及其机械负载的模拟系统，其特征在于：所述派克变换模块将采样得到的电机驱动器端口电压U1abc经派克变换得到两相旋转坐标系电压U1dq，并输入到电流计算模块。


3.根据权利要求1所述的一种基于传递函数的永磁同步电机及其机械负载的模拟系统，其特征在于：所述参数输入模块用于输入目标电机参数、滤波电路参数，所述负载转矩模型模块计算得到永磁同步电动机的机械负载参数，将上述发送到电流计算模块，同时将目标电机参数输入至电机运动方程计算模块。


4.根据权利要求1所述的一种基于传递函数的永磁同步电机及其机械负载的模拟系统，其特征在于：所述电流计算模块分别计算电机电流id_m和iq_m，以及模拟器电流id_e和iq_e，并输入至模拟端口电压计算模块，同时将电机电流id_m和iq_m输入到电机运动方程计算模块。


5.根据权利要求1所述的一种基于传递函数的永磁同步电机及其机械负载的模拟系统，其特征在于：所述模拟端口电压计算模块计算模拟端口电压、转矩、转速、转子位置，将模拟端口电压U2dq输入至PWM调制模块。


6.根据权利要求1所述的一种基于传递函数的永磁同步电机及其机械负载的模拟系统，其特征在于：所述PWM调制模块生成开关信号并输入到三相逆变器。


7.根据权利要求1所述的一种基于传递函数的永磁同步电机及其机械负载的模拟系统，其特征在于：所述电机运动方程计算模块通过计算得到角度信息、角度信息经位置传感器模拟模块转换为位置传感器模拟信号输入到电机驱动器、派克变换模块和PWM调制模块。


8.一种基于传递函数的永磁同步电机及其机械负载的控制方法，其特征在于：所述方法包含以下步骤：
步骤1，将电机驱动器三相端口连接三相电感滤波器再连接至三相逆变器的三相端口，三相逆变器与双向直流电源连接，电机驱动器三相端口再连接模拟侧控制器，模拟侧控制器用于控制电机模拟器的端口特性与模拟目标电机端口...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭鸿浩，杨峰，向思明，林欣欣，周西峰，郭前岗，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32