電機模拟系統KL-Emotor系統組成如(rú)下(xià):
電機模拟系統KL-Emotor由4部分構成。分别是試驗管理分系統、實時仿真分系統、功率接口和(hé)信号接口。
試驗管理分系統是上位機系統,通(tōng)過以太網控制實時仿真分系統的運行,運行專門為電機模拟系統KL-Emotor開發的軟件QuiK-Emotor,可(kě)以完成電機模型配置、試驗管理、自動(dòng)測試、數據監控、數據分析和(hé)數據存儲等功能。
實時仿真分系統是下(xià)位機系統,是整個(gè)系統的核心分系統。包括RT-LAB OP5600實時仿真器(qì)和(hé)各種IO闆卡,需要具備系統數學模型實時運行以及實時I/O端口配置等功能,通(tōng)過I/O采樣功率放大分系統輸出的電壓和(hé)電流信号,參與高精度電機模型的解算位置,獲得電機輸出電流的參考值Iabc*,再通(tōng)過電流控制器(qì)的調制生成功率放大設備的電壓參考值,控制功率放大設備的三相輸出端的電壓和(hé)電流特性和(hé)模拟的電機一緻;另外将轉速位置傳感器(qì)模型的解算結果,通(tōng)過适當的I/O闆卡輸出到被測設備的控制器(qì)端,參與電機控制。此部分的解算可(kě)以根據用戶不同的需求利用CPU完成或FPGA完成,其中(zhōng),CPU計算的仿真步長可(kě)達10μs,FPGA計算的仿真步長可(kě)達250ns,可(kě)仿真電機的諧波反電動(dòng)勢、齒槽效應、三相不對稱等現象。
功率接口實現與被測設備的功率連接,信号接口将三相輸出的電壓和(hé)電流經過傳感器(qì)采樣到實時仿真分系統中(zhōng),參與模型的解算。
KL-Emotor電機模拟系統的詳細技術(shù)參數如(rú)下(xià):
電機在現代工業(yè)的發展中(zhōng)起着舉足輕重的作用,包括航空、航天、船舶、電力和(hé)汽車(chē)等各個(gè)領域,尤其是在電動(dòng)汽車(chē)、風力發電、機車(chē)牽引、船舶電力推進等技術(shù)飛速發展的今天,研發人員對各種電機及電機控制器(qì)的設計、開發和(hé)測試手段依然比較單一。
傳統的測試方法為搭建電機測試台架,利用測功機做加載電機。該方法的優點是被常規工況的測試精度高,但是也帶來以下(xià)問(wèn)題:(1)測試台架本身占地面積大、成本昂貴;(2)高速旋轉的機械部件給試驗人員帶來了風險;(3)無法進行高轉速、電氣故障等工況試驗;(4)對負載電機的控制要求很高;(5)無法方便更換測試電機類型或型号。
當前比較流行的測試方法還包括硬件在環測試(Hardware in the loop, HIL)技術(shù),通(tōng)過實時仿真設備模拟電機、功率變換設備和(hé)各種電壓電流轉速等傳感器(qì),将真實電機控制闆通(tōng)過I/O接口與實時仿真模型完成信号的閉環交互,該方法可(kě)以方便的完成電機控制策略的開發和(hé)驗證,但是隻有信号級的數據交互,而真正的電機控制器(qì)是包括電機控制闆、驅動(dòng)電路(lù)和(hé)功率電路(lù)等一起的整套設備,該方法并不能完成真正意義上的電機控制器(qì)的測試,隻能叫控制器(qì)硬件在環測試(Contrllor hardware in the loop, CHIL)。
為了解決以上提到方法的問(wèn)題,上海科梁信息工程有限公司利用先進的功率硬件在環測試(Power Hardware in the loop, PHIL)技術(shù),定制開發了可(kě)用于各種領域各種類型的電機控制器(qì)或變頻器(qì)的電機模拟系統KL-Emotor,該設備是未來電機和(hé)電機控制器(qì)開發和(hé)設計的關(guān)鍵設備。
電機模型
本系統配置的電機模型包括CPU模型和(hé)FPGA模型,電機種類包括:永磁同步電機模型、交流異步電機、開關(guān)磁阻電機等,建模方式包括:固定DQ模型、變DQ模型、基于有限元分析的模型等;另外,可(kě)以根據用戶需求定制電機模型;
該功放采用線性技術(shù),相對于開關(guān)型的功率放大設備具有以下(xià)優勢: