解決方案
随着電動(dòng)汽車(chē)、牽引機車(chē)、風力發電、航空電力等領域電機應用技術(shù)的飛速發展，對各種電機及控制器(qì)的性能測試也提出了更高要求。
當前比較流行的開發和(hé)測試方法包括快速控制原型（Rapid Control Prototyping, RCP）測試和(hé)硬件在環測試（Hardware in the loop, HIL），但這兩種方法隻是信号級的數據交互。而真正的電機控制器(qì)是集控制電路(lù)、驅動(dòng)電路(lù)和(hé)功率電路(lù)為一體的控制系統，僅憑信号級的在環測試不能反映電機控制器(qì)的功率控制性能，無法完成真正意義上的電機控制器(qì)的全面測試。
為了解決以上提到的問(wèn)題，上海壹同科技發展股份有限公司結合傳統的“V”字型開發流程，在HIL測試階段之後加入一個(gè)新的測試手段──功率硬件在環測試（Power Hardware in the loop, PHIL）。PHIL技術(shù)是一種以測試功率型電力設備為目标的混合仿真技術(shù)，結合了數字仿真和(hé)物理仿真的優點，已經在風電、分布式發電技術(shù)等領域得到應用。
公司利用該技術(shù)定制開發了可(kě)用于測試各種領域多種類型的電機控制器(qì)的電機模拟器(qì)KLME，該系統結合了半實物仿真測試和(hé)台架測試的優勢，填補了信号級HIL測試與功率級電機台架測試之間的空白。該系統利用其準确的電機模拟功能，可(kě)靈活模拟不同類型、不同場景的電機特性，能高效、全面的測試電機控制器(qì)的功能及性能，完成真正意義上的電驅動(dòng)系統功率級測試，是未來電機和(hé)電機控制器(qì)開發和(hé)設計的關(guān)鍵設備。
本系統由電機模拟監控軟件和(hé)電機模拟功率設備構成，以太網通(tōng)訊連接。功率設備主要由雙向直流單元、操控單元、核心控制單元、高頻功率變換單元、濾波單元等部分構成，通(tōng)過操作監控軟件可(kě)以方便實現電機參數設置、故障模拟、在線調參、波形查看、數據存儲、波形反演、報告生成等功能，以實現對電機控制系統的功率級測試。
電機模拟器(qì)一端功率連接電機控制器(qì)，一端連接電網。核心控制單元主要由FPGA實現，負責解算電機模型和(hé)負載模型，通(tōng)過對功率變換單元和(hé)雙向直流單元的控制，實現功率的流動(dòng)。系統架構圖如(rú)下(xià)圖所示
核心控制單元包括采樣電路(lù)、比較電路(lù)、保護電路(lù)、驅動(dòng)電路(lù)等硬件模塊，采樣電機驅動(dòng)系統的實時信息，比較、計算電機本體需要産生的特征電流，輸出PWM信号，驅動(dòng)功率變換單元執行動(dòng)作，實現整個(gè)電機模拟裝置對電機電氣外特性的模拟。系統控制流程圖如(rú)下(xià)圖所示。
■ 功能融合：模拟電機的四象限運行特性；1套設備即可(kě)替代傳統電機對拖台架中(zhōng)的驅動(dòng)電機、負載電機以及負載變頻器(qì)（或者測功機）；融合負載特性模型，如(rú)新能源汽車(chē)的整車(chē)負載特性；
■ 通(tōng)用性強：通(tōng)過用戶界面設置電機類型及參數，可(kě)以精确模拟無刷直流電機、永磁同步電機、異步電機等多種類型電機的特性，包含電特性、機械特性以及磁場的非線性特性等；
■ 覆蓋面廣：可(kě)以進行傳動(dòng)系統常規測試，亦可(kě)進行特定工況點測試，如(rú)轉矩突變、電機堵轉等測試；可(kě)工作在固定位置、固定轉速、驅動(dòng)器(qì)控制等模式；
■ 節省投資(zī)：僅僅通(tōng)過設置不同的電機參數即可(kě)實現不同類型的電機對拖台架，避免重複投資(zī)及場地占用；
■ 操作便利：通(tōng)過電機監控軟件可(kě)以方便實現電機參數設置、在線調參、波形查看、數據存儲、波形反演、報告打印等操作；
■ 位置/速度傳感器(qì)模拟：可(kě)模拟輸出編碼器(qì)、旋轉變壓器(qì)、霍爾位置傳感器(qì)等傳感器(qì)信号；
■ 故障模拟：機械故障、傳感器(qì)故障、線路(lù)或電機相間短(duǎn)路(lù)/開路(lù)故障；
■ 電網接入性好：與被測設備組成功率循環環路(lù)，耗能低，由電網供給的能量少(shǎo)；
■ 安全性高：無旋轉機械部件，用戶可(kě)自定義電壓、電流保護的阈值，領先于被測設備保護動(dòng)作，保障被測設備的安全性。
■ 适用于電動(dòng)汽車(chē)、風力發電、航空航天、牽引機車(chē)等電機驅動(dòng)領域的開發、測試；
■ 電機控制器(qì)控制策略的開發、中(zhōng)試及其滿功率、全工況的耐久性測試；
■ 電機本體設計的實驗驗證，優化開發。
應用：30 kVA電機驅動(dòng)系統測試平台
基于30kVA電機模拟器(qì)KLME-A30構建特種電機驅動(dòng)系統測試平台，該平台支持電機驅動(dòng)系統的全數字仿真、RCP、HIL、PHIL等多種測試場景，為該電機驅動(dòng)系統的研發提供全生命周期的測試服務，提高了産品開發效率和(hé)測試靈活性，降低了開發成本。
應用：200 kVA電機驅動(dòng)器(qì)測試平台
基于200kVA電機模拟器(qì)KLME-A200構建新能源汽車(chē)電機驅動(dòng)器(qì)測試平台，該電機模拟器(qì)的實際模拟輸出電流與期望控制輸出電流誤差<1%。該測試平台還配置了載荷分析軟件和(hé)實時仿真軟件，具備新能源車(chē)輛仿真、主減速器(qì)仿真、車(chē)輛動(dòng)力學仿真等功能，為新能源汽車(chē)驅動(dòng)器(qì)的開發提供了全方位的測試環境。
