[发明专利]永磁同步电动机模拟器

权利要求书

1.一种永磁同步电动机模拟器，其特征在于：该模拟器包括绕组模拟电路（2）、旋转变压器信号模拟模块（3）、光电码盘信号模拟模块（4）、电流调理电路（5）、反电势调理电路（6）、系统算法模块（7）、USB通信模块（8）和上位机管理模块（9）。

绕组模拟电路（2）由继电器（21）、电流传感器（22）、绕组电阻（23）、绕组电感（24）和可控电压源（25）等组成；继电器（21）在线圈绕组过压或过流时，切断驱动器与模拟器的连接；电流传感器（22）采集绕组电流i_a(t)、i_b(t)、i_c(t)，并传递至电流调理电路（5）；绕组电阻（23）和绕组电感（24）由物理电感和电阻组成，对永磁同步电动机绕组电阻、绕组电感进行模拟；可控电压源根据接收到的反电势模拟控制信号e_a(t)、e_b(t)、e_c(t)产生反电势信号E_a(t)、E_b(t)、E_c(t)，且满足:[E_a(t) E_b(t) E_c(t)]=K_v[e_a(t) e_b(t) e_c(t)]，K_v为可控电压源放大倍数。

旋转变压器信号模拟模块（3）由D/A转换器（31）、乘法器A（32）、乘法器B（33）组成；接收系统计算模块（7）输出的转子机械角度θ(j)的数字正弦值sinθ_j与数字余弦值cosθ_j，对其进行D/A转换后与电动机驱动器（1）输出的载波信号相乘，得到模拟旋变输出调幅信号V_s(t)、V_c(t)。

光电码盘信号模拟模块（4）根据参数计算模块（7）输出的转子机械角度θ(j)，输出光电码盘A相、B相、Z相信号A、B、Z。

电流调理电路（5）由差分放大器（51）、滤波电路（52）及A/D转换器（53）组成。绕组模拟电路（2）中的电流传感器（22）输出的电流信号模拟值i_a(t)、i_b(t)、i_c(t)，经差分放大器（51）、滤波电路（52）滤除共模及高频干扰后，经A/D转换器（53），得到三相绕组电流数字值i_a(j)、i_b(j)、i_c(j)。

反电势调理电路（6）完成对参数计算模块（7）输出的反电势数字控制信号的D/A转换，输出反电势模拟控制信号e_a(t)、e_b(t)、e_c(t)。

系统计算模块（7）包括：磁通密度计算单元（71）、电磁转矩计算单元（72）、反电势计算单元（73）、转子角速度计算单元（74）、除法器（75）、积分器（76）、乘法器C（77）和三角函数运算单元A（78）组成；完成反电势波形函数（u_a(j)、u_b(j)、u_c(j)）、电磁转矩T_e(j)、转子机械角速度ω(j)、下一时刻转子机械角度θ(j+1)及其正余弦值（sinθ_j+1、cosθ_j+1）、下一时刻转子电角度θ_e(j+1)、反电势控制信号数字值e_a(j)、e_b(j)、e_c(j)的计算。

USB通信模块（8）完成永磁同步电动机模拟器与上位机控制软件（9）的通信工作。

上位机管理模块（9）完成对永磁同步电动机模拟器参数、反电势波形函数选择位actual_en的配置以及电磁转矩T_e、转子机械角度θ(j)、转子机械角速度ω(j)、三相绕组电流数字值i_a(j)、i_b(j)、i_c(j)的实时波形显示。

2.根据权利要求1所述的永磁同步电动机模拟器，其特征在于：绕组电阻（23）、绕组电感（24）采用物理电阻、电感实现，根据所模拟永磁同步电动机参数不同，进行更换；系统具有故障诊断功能，继电器（21）在线圈绕组过压或过流时，切断驱动器与模拟器的连接。