[发明专利]一种直流无刷电机模拟设备及其控制方法

权利要求书

1.一种直流无刷电机模拟设备，包括电机驱动器功率级(1)、负载模拟电感(2)、电压电流模拟电路(3)、母线电容(4)、DC-DC模块(5)、电压电流控制器(6)、电机仿真器(7)、电路开合装置(8)、电压电流测量单元(9)以及真实电机控制器(10)，其特征在于：

在电路拓扑方面，所述电机驱动器功率级(1)的输出端与负载模拟电感(2)的一端相连，所述负载模拟电感(2)的另一端与电压电流模拟电路(3)的电流控制端相连，所述电机驱动器功率级(1)的输出端又与电路开合装置(8)的一端相连，所述电路开合装置(8)的另一端与电压电流模拟电路(3)的电压控制端相连，所述电压电流模拟电路(3)与直流母线电容(4)并联，所述直流母线电容(4)与DC-DC模块(5)的输出端并联；

在数据回路方面，所述电压电流测量单元(9)的数据输入端与电机驱动器功率级(1)的输出端相连，而其数据输出端与电机仿真器(7)的数据输入端相连，所述电机仿真器(7)的数据输出端分别与DC-DC模块(5)、电压电流控制器(6)以及真实电机控制器(10)相连，所述电压电流控制器(6)的数据输出端与电压电流模拟电路(3)相连，所述真实电机控制器(10)的数据输出端与电机驱动器功率级(1)相连。

2.根据权利要求1所述的一种直流无刷电机模拟设备，其特征在于：所述电机驱动器功率级(1)由六个绝缘栅双极型晶体管T1-T6构成，其中T1的发射极与T4的集电极相连形成桥臂1，T2的发射极与T5的集电极相连形成桥臂2，T3的发射极与T6的集电极相连形成桥臂3，T1、T2、T3的集电极相互连接形成上桥端，T4、T5、T6的发射极相互连接形成下桥端；所述桥臂1、桥臂2、桥臂3分别与负载模拟电感(2)的一端相连，所述上桥端与直流电源V_dc的一端相连，所述下桥端与直流电源V_dc的另一端相连；所述电机驱动器功率级(1)用于接收真实电机控制器(10)发送的控制指令，驱动T1-T6六个绝缘栅双极型晶体管的开启与闭合。

3.根据权利要求1所述的一种直流无刷电机模拟设备，其特征在于：所述电压电流模拟电路(3)由六个绝缘栅双极型晶体管Q1-Q6、运算放大器模块A1以及数字模拟转换器A2构成，其中Q1的发射极与Q4的集电极相连形成电流控制端1，Q2的发射极与Q5的集电极相连形成电流控制端2，Q3的发射极与Q6的集电极相连形成电流控制端3，Q1、Q2、Q3的集电极相互连接形成上桥端，Q4、Q5、Q6的发射极相互连接形成下桥端，运算放大器模块A1的一端分为电压控制端1、电流控制端2和电流控制端3，所述运算放大器模块A1的数据输入端与数字模拟转换器A2的数据输出端相连；所述电流控制端1、电流控制端2、电流控制端3分别与负载模拟电感(2)远离电机驱动器功率级(1)的一端相连，所述上桥端与母线电容(4)的一端相连，所述下桥端与母线电容(4)的另一端相连，所述电压控制端1、电流控制端2、电流控制端3分别与电路开合装置(8)远离电机驱动器功率级(1)的一端相连，所述电压电流模拟电路(3)用于接收电流电压控制器(6)发送的控制指令，驱动Q1-Q6六个绝缘栅双极型晶体管的开启与闭合并控制运算放大器模块A1的输出电压。

4.一种直流无刷电机模拟设备的控制方法，用于对权利要求1所述的直流无刷电机模拟设备进行控制，其特征在于：控制程序包含1）、所述电机仿真器(7)的功能为实时解算已知电机参数的直流无刷电机模型，求解电机状态量并传递给电压电流控制器(6)用于控制电压与电流，同时将电机状态量传递给真实电机控制器(10)用于真实电机的闭环控制，并且求解DC-DC模块(5)的电压指令；2）、所述电压电流控制器(6)根据接收电机仿真器(7)求解得到的电机状态量作为电机模拟的指令值，通过给电压电流跟踪算法控制电压电流模拟电路(3)输出期望的电压与电流。