一种低滤波电容电机模拟器制造技术

降低电机模拟器滤波电容的方法及低滤波电容电机模拟器，属于模拟电机负载的测试装备技术领域，解决如何降低电机模拟器中LCL滤波器的滤波电容值的问题；通过动态调整电机模拟器中前级AC/DC电路的输出电压，实现后级DC/AC电路中逆变电流的低纹波输出，从而实现降低电机模拟器的LCL滤波器中的滤波电容的目的，当电机模拟器应用于低压大电流场景时，通过多个三相H桥逆变器或三相NPC三电平逆变器交错并联，实现降低电机模拟器中LCL滤波电容；当电机模拟器应用于高压小电流场景时，通过每相由多个逆变器交错级联，实现降低电机模拟器中LCL滤波电容；本实用新型专利技术的电机模拟器的参数可调、故障注入灵活方便、噪音低、效率高、安全可靠。靠。靠。

【技术实现步骤摘要】
一种低滤波电容电机模拟器


[0001]本技术属于模拟电机负载的测试装备
，涉及一种低滤波电容电机模拟器。

技术介绍

[0002]作为电机控制器或变频器的研制企业，需要对电机控制器或变频器的性能进行测试，传统的方式是针对不同型号的电机控制器或变频器，搭建不同的测功机台架；真实电机搭建的测功机台架作为电机控制器或变频器的负载效率低、噪音大、故障注入不灵活、电机类型单一等不足。由于电机的类型众多，因此需要搭建很多不同类型的测功机台架，耗时耗力，大大提升了研制成本。
[0003]电机模拟器是一种模拟同步机或异步机等电机特性，广泛应用于驱动电机控制器、通用变频器的研发、下线及认证测试。相比较于传统的测功机台架具有能耗低、灵活方便、电网污染小等优势。
[0004]电机模拟器的控制一般通过采样控制器的端口电压，然后将采样值带入电机模型，计算出电机模拟器的输出电流，实现对电机控制器或变频器的实时加载。而电机控制器或变频器本身输出没有LC滤波器，且输出为SPWM波。为了采样控制器端口的SPWM电压的真实值，电机模拟器输出侧使用LCL滤波器，将电容C上的光滑正弦电压作为电机控制器端口电压。同时电机控制器和电机模拟器的控制对电容C上的电压的正弦度都有影响。对于LCL滤波器，从电机控制器侧看，LC滤波器将控制器发出的SPWM波滤成光滑的正弦波，便于电机模拟器采样出真实的控制器端口电压；从电机模拟器侧看，LC滤波器将电机模拟器的PWM波也进行过滤，同样保证电容上的控制器端口电压的正弦度的同时，便于精确采样。
[0005]现有技术中，为了准确采样电机控制器端口的SPWM电压值，通常选用LCL滤波器中的电容值较大或降低LCL滤波的截止频率，以加大滤波强度，将SPWM波滤成光滑的正弦波便于精确采样出控制器实际输出电压。现有技术中存在以下缺点：1)当电机控制器和电机模拟器输出电机的高转速特性时，转速越高则输出电压的正弦频率也越高，甚至高达5000hz。此时较大的滤波电容C或低截止频率的LCL滤波器上的电容会吸收很大的无功电流，降低电机模拟器的有功功率输出；2)同步机或异步机是感性负载，LCL中较大的滤波电容的引入降低了模型的准确性、增加了控制的难度，所以在满足滤波效果的情况下，希望电容C的容值尽可能小；3)低截止频率的LCL滤波器设计又限制了高转速(即高正弦频率)下控制器输出电压的滤波效果，造成电压采样精度差，造成电机模拟器控制系统崩溃，同时降低系统的动态响应。

技术实现思路

[0006]本技术所要解决的技术问题在于如何设计一种低滤波电容的电机模拟器。
[0007]本技术是通过以下技术方案解决上述技术问题的：
[0008]一种低滤波电容电机模拟器，包括：前级AC/DC电路(10)、直流母线电容C
d
、后级
DC/AC电路(11)、LCL滤波器(12)；直流母线电容C
d
并联在前级AC/DC电路(10)的输出端，后级DC/AC电路(11)的输入端与前级AC/DC电路(10)的输出端连接，LCL滤波器(12)的一端连接在后级DC/AC电路(11)的输出端；所述的后级DC/AC电路(11)采用三相H桥逆变器交错并联拓扑结构或三相NPC三电平逆变器交错并联拓扑结构或三相交错级联H桥拓扑结构。
[0009]本技术本技术的电机模拟器的后级DC/AC电路(11)在低压大电流场景时通过多个三相H桥逆变器或三相NPC三电平逆变器交错并联，实现降低电机模拟器中LCL滤波电容，进而降低电容C吸收的无功功率；在高压小电流场景时，通过每相由多个H桥交错级联，实现降低电机模拟器中LCL滤波电容，进而降低电容C吸收的无功功率。本技术的电机模拟器的参数可调、故障注入灵活方便、噪音低、效率高、安全可靠。
[0010]进一步地，所述的三相H桥逆变器交错并联拓扑结构包括N个三相H桥逆变器，每个三相H桥逆变器的调制波相位相差360
°
/N，每个三相H桥逆变器的第一桥臂的中点连接在一起作为拓扑结构的A相与LCL滤波器(12)连接，每个三相H桥逆变器的第二桥臂的中点连接在一起作为拓扑结构的B相与LCL滤波器(12)连接，每个三相H桥逆变器的第三桥臂的中点连接在一起作为拓扑结构的C相与LCL滤波器(12)连接。
[0011]进一步地，所述的三相NPC三电平逆变器交错并联拓扑结构包括N个三相NPC三电平逆变器，每个三相NPC三电平逆变器的调制波相位相差360
°
/N，每个三相NPC三电平逆变器的第一桥臂的中点连接在一起作为拓扑结构的A相与LCL滤波器(12)连接，每个三相NPC三电平逆变器的第二桥臂的中点连接在一起作为拓扑结构的B相与LCL滤波器(12)连接，每个三相NPC三电平逆变器的第三桥臂的中点连接在一起作为拓扑结构的C相与LCL滤波器(12)连接。
[0012]进一步地，所述的三相交错级联H桥拓扑结构的每相均包括N个单相H桥逆变器，每相中每个单相H桥逆变器的调制波相位相差360
°
/N，每相的N个单相H桥逆变器交错级联，每相中的第一个单相H桥逆变器的第一桥臂的中点相互连接在一起，每相中的最后一个单相H桥逆变器的第二桥臂的中点作为该相的输出端对应与LCL滤波器(12)连接。
[0013]本技术的优点在于：
[0014]本技术本技术的电机模拟器的后级DC/AC电路(11)在低压大电流场景时通过多个三相H桥逆变器或三相NPC三电平逆变器交错并联，实现降低电机模拟器中LCL滤波电容，进而降低电容C吸收的无功功率；在高压小电流场景时，通过每相由多个H桥交错级联，实现降低电机模拟器中LCL滤波电容，进而降低电容C吸收的无功功率。本技术的电机模拟器的参数可调、故障注入灵活方便、噪音低、效率高、安全可靠。
附图说明
[0015]图1为本专利技术实施例的电机模拟器与电机控制器连接示意图；
[0016]图2为本专利技术实施例的电机模拟器电路应用于低压大电流场景时，后级DC/AC电路采用的三相H桥式逆变器的交错并联拓扑结构的原理图；
[0017]图3为本专利技术实施例的电机模拟器电路应用于低压大电流场景时，后级DC/AC电路采用的三相NPC三电平逆变器的交错并联拓扑结构的原理图；
[0018]图4为本专利技术实施例的电机模拟器电路应用于高压小电流场景时，后级DC/AC电路采用的三相交错级联H桥拓扑结构的原理图；
[0019]图5为本专利技术实施例的逆变器的A相调制波、输出电流相位以及总感流纹波示意图。
具体实施方式
[0020]为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低滤波电容电机模拟器，其特征在于，包括：前级AC/DC电路(10)、直流母线电容C
d
、后级DC/AC电路(11)、LCL滤波器(12)；直流母线电容C
d
并联在前级AC/DC电路(10)的输出端，后级DC/AC电路(11)的输入端与前级AC/DC电路(10)的输出端连接，LCL滤波器(12)的一端连接在后级DC/AC电路(11)的输出端；所述的后级DC/AC电路(11)采用三相H桥逆变器交错并联拓扑结构或三相NPC三电平逆变器交错并联拓扑结构或三相交错级联H桥拓扑结构。2.根据权利要求1所述的一种低滤波电容电机模拟器，其特征在于，所述的三相H桥逆变器交错并联拓扑结构包括N个三相H桥逆变器，每个三相H桥逆变器的调制波相位相差360
°
/N，每个三相H桥逆变器的第一桥臂的中点连接在一起作为拓扑结构的A相与LCL滤波器(12)连接，每个三相H桥逆变器的第二桥臂的中点连接在一起作为拓扑结构的B相与LCL滤波器(12)连接，每个三相H桥逆变器的第三桥臂的中点连接在一起作为拓...

【专利技术属性】
技术研发人员：周玉柱，朱国利，卢成国，张永，
申请(专利权)人：科威尔技术股份有限公司，
类型：新型
国别省市：