一种SRM电力电子负载模拟方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种SRM电力电子负载模拟方法及系统，涉及电机模拟测试领域。本发明专利技术包括受测电机控制器，用以生成三相电压；电机模拟单元，包括三组模拟变换器；控制单元，包括指令电流计算模块和PI模块，指令电流计算模块用以根据受测电机侧的相电压生成指令电流，指令电流与所述三组模拟变换器的相电流的差值通过PI模块得到PWM驱动信号，用以调节三组模拟逆变器的开关管，使得模拟变换器侧三相电流跟踪受测电机的三相电流。本发明专利技术能够实时模拟开关磁阻电机的端口特性，实现开关磁阻电机各工作状态的测试。状态的测试。状态的测试。

【技术实现步骤摘要】
一种SRM电力电子负载模拟方法及系统


[0001]本专利技术涉及电机模拟测试领域，尤其涉及一种SRM电力电子负载模拟方法及系统。

技术介绍

[0002]在实际中，往往会对某些系统进行工况测试，在测试中的负载也备受研发人员关注。而随着电力电子技术的发展，电力电子负载也应运而生，各种模拟负载的装置逐渐发展，电机负载模拟也颇受关注。由于在实际测试中，电机运行复杂，且能量损耗较大，采用电机模拟器有着结构简单，体积小，成本低等优点。目前，国内已有不少高校学者针对三相异步电机进行了数学模型的搭建以及仿真。后又对其进行扩展延伸，更多学校的课题组对永磁同步电机及开绕组永磁同步电机进行了模拟研究。
[0003]开关磁阻电机(Switched Reluctance Drive，SRM)是一种磁阻可变电机，定、转子的结构均采用普通硅钢片叠压成的凸极形式。可以看出，结构强度高，SRM构造简单，由于SRM依靠的是“磁阻最小原理”，所以其磁阻是随着转子位置而变化的，绕组仅在定子上分布，转子上不设置绕组和永磁体，定、转子间有很小的气隙，这种结构形式使得开关磁阻电机在高速、高温等恶劣环境中也能够保证可靠工作。
[0004]目前应用开关磁阻电机的场合越来越多，而对其进行测试也愈发的重要，于是对开关磁阻电机进行模拟研究已经刻不容缓，这不论是对电机控制器的性能测试，还是对电机的本体研究都具有广泛的意义。常规电机驱动器常需要和电机及电机机械负载一起构成实验平台进行拖动电机在各种运行工况下的运行实验，虽然旋转电机易获得，但电机的机械负载却不容易在实验室条件下实现。并且电机一旦出厂，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，给开关磁阻电机的测试带来困难。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种提供了一种SRM电力电子负载模拟方法及系统，实时模拟被测开关磁阻电机的端口特性。
[0006]本专利技术第一方面提供了一种SRM电力电子负载模拟方法，根据受测电机侧的相电压生成指令电流，指令电流与所述三组模拟变换器的相电流的差值通过PI控制得到PWM驱动信号，用以调节三组模拟逆变器的开关管，使得模拟变换器侧三相电流跟踪受测电机的三相电流。
[0007]进一步的，所述指令电流为：
[0008][0009]其中，U
k
为k时刻的输入电压，ψ
k
为k时刻的磁链，ω为转速，θ
k
为k时刻转子的位置角，为θ
k+1
＝θ
k
+ω
k+1
·
ΔT。
[0010]进一步的，k时刻的转速ω为：
[0011]ω
k+1
＝ω
k
+[(T
e
‑
T
L
‑
B
·
ω
k
)/J]·
ΔT；
[0012]其中，T
e
为电磁转矩，T
L
为负载转矩，B为粘滞摩擦系数，J为转动惯量。
[0013]进一步的，k+1时刻的电磁转矩为：
[0014][0015]其中，A、B是与L
d
、L
q
有关的常数，A＝ψ
m
‑
L
dast
I
m
，B＝(L
d
‑
L
q
)/(ψ
m
‑
L
dast
I
m
)，L
dsat
为饱和电感，L
q
为相不饱和电感，L
d
为饱和线性电感，I
m
为定子电流最大值，ψ
m
为I
m
处磁链值。
[0016]本专利技术另一方面提供了一种SRM电力电子负载模拟系统，用以实现一种SRM电力电子负载模拟方法，包括：
[0017]受测电机控制器，用以生成三相电压；
[0018]电机模拟单元，包括三组模拟变换器；
[0019]控制单元，包括指令电流计算模块和PI模块，指令电流计算模块用以根据受测电机侧的相电压生成指令电流，指令电流与所述三组模拟变换器的相电流的差值通过PI模块得到PWM驱动信号，用以调节三组模拟逆变器的开关管，使得模拟变换器侧三相电流跟踪受测电机的三相电流。
[0020]进一步的，所述模拟变换器为背靠背双PWM变换器。
[0021]进一步的，所述SRM电力电子负载模拟系统包括采样单元，所述采样单元包括电压采样模块和电流采样模块。
[0022]进一步的，所述SRM电力电子负载模拟系统包括能量处理单元，所述能量处理模块包括并网逆变器和阻感负载。
[0023]本专利技术与现有技术相比，其效果为：
[0024]本专利技术能够模拟SRM电力电子负载数值量反应电机的机械端口特性，实现电机机械负载的数字给定；利用电力电子变换器来模拟电机与驱动电源间的电气端口特性；通过电机模拟单元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实验，测试电机驱动器带动各种不同参数电机，拖动各种机械负载时的适用性。
[0025]以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。
附图说明
[0026]图1是本专利技术的SRM电力电子负载模拟系统结构原理图；
[0027]图2是本专利技术的SRM电力电子负载模拟系统的控制原理图。
具体实施方式
[0028]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施
例中的特征可以相互组合。
[0029]需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图示中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0030]为了阐释的目的而描述了本专利技术的一些示例性实施例，需要理解的是，本专利技术可通过附图中没有具体示出的其他方式来实现。
[0031]如图1所示，在一具体实施例中，提供了一种SRM电力电子负载模拟系统，包括受测电机控制器、电机模拟单元、驱动模块、控制单元、采样单元、能量处理单元和人机交互模块，所述受测电机控制器与电机模拟单元连接，控制单元通过驱动模块与电机模拟单元建立连接，由控制单元进行信号处理和相关计算并输入给驱动模块，驱动模块对电机模拟器输送驱动信号。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种SRM电力电子负载模拟方法，其特征在于，根据受测电机侧的相电压生成指令电流，指令电流与所述三组模拟变换器的相电流的差值通过PI控制得到PWM驱动信号，用以调节三组模拟逆变器的开关管，使得模拟变换器侧三相电流跟踪受测电机的三相电流，所述指令电流的生成方法包括：根据SRM的数学模型得到磁链
‑
电流关系模型，所述SRM数学模型包括电压模型、机械方程和电联系方程；根据磁链
‑
电流关系模型得到转矩方程得到电流方程，采用欧拉方程对其进行离散化处理得到指令电流。2.根据权利要求1所述一种SRM电力电子负载模拟方法，其特征在于，所述指令电流为：其中，U
k
为k时刻的输入电压，ψ
k
为k时刻的磁链，ω为转速，θ
k
为k时刻转子的位置角，为θ
k+1
＝θ
k
+ω
k+1
·
ΔT。3.根据权利要求2所述一种SRM电力电子负载模拟方法，其特征在于，k时刻的转速ω为：ω
k+1
＝ω
k
+[(T
e
‑
T
L
‑
B
·
ω
k
)/J]
·
ΔT；其中，T
e
为电磁转矩，T
L
为负载转矩，B为粘滞摩擦系数，J为转动惯量。4.根据权利要求3所述一种SRM电力电子负载模拟方法，其特征在于，k+1时刻的电磁转矩为：其中，A、B是与L
d
、L
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文娟，梁树威，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：