[发明专利]三相交流电机及其负载的模拟方法及装置

说明书

本发明公开了一种三相交流电机及其负载的模拟方法及装置，所述方法包括采集电机驱动器的三相输出端口电压和电机模拟器的主电路三相电流并分别进行派克变换，然后得到电机模拟器的三相端口输出模拟电压在两相旋转坐标系下的d和q轴分量，将前述分量经过PWM模块调制后生成的开关信号输入至三相逆变器，使电机模拟器的端口电压电流特性与模拟目标电机的端口电压电流特性一致，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，从而实现对位置传感器的模拟，复现模拟目标电机的运行特性。本发明计算量小，方法简单，易于实现，无需计算微分项，能够准确快速地实现电机端口特性的模拟。

技术领域

本发明涉及一种三相交流电机及其负载的模拟方法及装置，属于电力电子与电机技术领域。

背景技术

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，而电机负载的产生过程为通过复杂的机电系统来产生各种机械负载并作用于电机的机械轴，从而产生电机负载。这样的测试方案不仅限制了测试系统的动态特性，而且造成了测试平台成本高、可靠性差和电能利用效率低的缺点，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从而作为它的功率负载。因此，可以考虑将电机及其机械负载通过电气模拟来实现，这种用逆变器实现对实际电机的端口电压电流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均为纯数字量，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，便于测试电机驱动器驱动的各种不同参数的电机的电气端口特性。因此运用电机模拟器代替实际电机进行各种实验，不仅可以灵活改变电机的各项本体参数和机械负载转矩，还能有效地加快研发周期，既节省时间又节约成本。

现有的电机模拟器模拟实际电机端口电压电流特性的方法是对电机驱动器的端口电压和电机模拟器电路中的电流进行采样，通过电流的闭环控制使得电机模拟器的端口电压电流特性与模拟目标电机的端口电压电流特性一致。这种方法物理意义简单，但是实现起来较为复杂，并且这种方法中电机模拟器需要对电流进行闭环控制，由于滤波电感的存在，电流环的带宽受到限制，影响了模拟器的整体精度，且电流环PI参数如何选取也是一个问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种三相交流电机及其负载的模拟方法及装置，它计算量小，方法简单，易于实现，保证了模拟的准确性。

为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

第一方面，本发明提供了一种三相交流电机及其负载的模拟方法，所述方法包括如下步骤：

将电机模拟器和电机驱动器的直流端口分别与直流电源相连接，所述电机模拟器包括三相电感滤波器、三相逆变器和模拟侧控制器，将电机驱动器的三相输出端口与三相电感滤波器的一端连接，将三相逆变器的三相端口与三相电感滤波器的另一端连接；

在模拟侧控制器中输入模拟目标电机类型、模拟目标电机参数、负载转矩模型和滤波电路参数；

利用电压传感器采集电机驱动器的三相输出端口电压U_1a、U_1b和U_1c，利用电流传感器采集电机模拟器的主电路三相电流i_a、i_b和i_c；