[发明专利]电压响应型三相永磁同步电机的模拟系统

说明书

本发明提供了一种电压响应型三相永磁同步电机的模拟系统，包括：三相DC/AC电力电子变流器、直流供电端口、电机行为处理器、电压控制环节；三相DC/AC电力电子变流器用于模拟输入电流时三相永磁同步电机的端口电压响应，并与外接电机驱动系统进行电能交换；电机行为处理器用于描述永磁同步电机的电气和机械行为特性；电压控制环节用于以电机行为处理器中计算所得永磁同步电机端口电压信号为参考，控制三相DC/AC变流器的交流端输出电压。本发明可直接与真实的电机驱动系统相连并进行电能交换，有效模拟电机驱动系统输入电流时三相永磁同步电机的端口电压响应，实现了全电化电机驱动测试，节省了测试成本，提高了测试效率和安全性。

技术领域

本发明涉及电力电子和电机技术领域，具体地，涉及一种电压响应型三相永磁同步电机的模拟系统。

背景技术

永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Machine，PMSM)及其配套的驱动系统正广泛应用于风力发电、工业控制、电动汽车等重要的电能变换和电力拖动领域。在这些应用中，永磁同步电机的功率等级和功率密度正不断提升，负载特性也变得越来越复杂。在设计研发以及出厂调试时，往往需要对永磁同步电机及其驱动系统进行一系列功能性和可靠性的测试及验证。

传统的永磁同步电机测试方法，除了真实的永磁同步电机和与之配套的电机驱动外，还包括与永磁同步电机机械转轴相连的另一套对拖电机系统，以对被测永磁同步电机施加负载转矩。而当面对越来越复杂的运行工况，以及越来越高的可靠性和功能性要求时，传统的电机测试方法会有一系的列局限性：

1、对拖电机系统很难模拟一些复杂、高动态、长时间的负载转矩特性；

2、测试系统的参数，特别是电机特性难以自由改变；

3、机械环节大大增加了测试系统的损耗，并带来测试安全性和准确性等问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种电压响应型三相永磁同步电机的模拟系统。

根据本发明提供的三相永磁同步电机模拟系统，包括：三相DC/AC电力电子变流器、直流供电端口、电机行为处理器、电压控制环节；其中：

所述三相DC/AC变流器，用于模拟在电机驱动系统输入电流的作用下，所述三相永磁同步电机的电压响应特性，并通过模拟系统的三相交流功率端口(3ph-AC)与外接电机驱动系统进行电能交换；

所述电机行为处理器，用于描述所述永磁同步电机的电气和机械行为特性；根据所述驱动系统输入的驱动电流(i_s)和外部输入的负载转矩信号(T_load)，产生所模拟永磁同步电机的端口电压响应信号(u_s)、转速信号(机械转速ω_mech)以及电机转子位置信号(机械角度θ_mech和/或电角度θ_e)；

所述电压控制环节，用于将所述电机行为处理器生成的电压响应信号(u_s)，转换成所述三相DC/AC变流器中的器件开关信号，以在所述三相交流功率端口(3ph-AC)处模拟所述永磁同步电机的端口电压响应。

可选地，所述三相DC/AC变流器，包括至少一组直流端口和至少一组三相交流端口，具有全控或半控型功率半导体器件所构成的DC/AC电路拓扑结构；其中：

所述三相DC/AC变流器的直流端构成所述模拟系统的直流功率端口，并与直流供电端相连；所述三相DC/AC变流器的交流端直接构成所述模拟系统的交流功率端口(3ph-AC)，或者经由三相变压器构成所述模拟系统的交流功率端口，所述交流功率端口与外接电机驱动系统相连。

可选地，所述三相变压器具体用于：对所述三相DC/AC电力电子变流器的输出电压进行变换，或者抑制所述模拟系统中的三相交流端零序电流；