[发明专利]一种模拟开绕组永磁同步电机的电力电子负载系统

说明书

本发明公开了一种模拟开绕组永磁同步电机的电力电子负载系统。包括：电机模拟模块，进行开绕组永磁同步电机端口特性的模拟；能量处理模块，包含耗能电阻和馈网逆变电路，可切换耗能或馈网回收两种能量处理模式；信号采集模块，对系统内的电压电流参数、电网电压相位等信息进行采集；控制模块，采用DSP28335作为主控芯片进行信号处理及相关计算并控制整个系统工作；驱动模块，由控制模块控制对系统中的电力电子器件发送驱动信号。本系统可模拟开绕组永磁同步电机的端口特性从而对双逆变器型电机驱动器进行测试，能量处理方式由系统即时采集馈网功率后自动切换最经济的模式。本系统模拟的开绕组电机参数灵活可调、经济性好、可靠性高、自动化操作便利。

技术领域

本发明涉及电力电子负载领域，具体涉及一种模拟开绕组永磁同步电机的电力电子负载系统。

背景技术

电力电子负载通过控制电力电子器件的通断可以模拟各种特性的负载，弥补了电源的传统带载放电测试无法灵活调节负载、通用性不强和成本高等缺点，模拟电机的电力电子负载通过在控制器内建立虚拟电机模型来控制电力电子负载使其具备需要的电机端口特性，每一种电机控制器在投入生产前都要连接电机进行大量测试，然而实际电机一旦出厂，本体参数就基本固定不易调节；加载给电机的机械负载也要依靠复杂的机电系统来产生和控制。而用电力电子负载模拟的虚拟电机参数和机械负载转矩为纯数字量，可以人为设定和修改，用于电机控制器的测试实验，让电机控制器控制各种不同参数的电机带动不同的机械负载，使电机驱动器的测试更加简便灵活。馈能式电力电子负载还可通过馈网逆变将测试放出的能量回馈给三相电网，实现能量回收，使测试过程更加节能。

开绕组永磁同步电机是一种新型的永磁电机结构，将永磁同步电机的定子三相绕组连接点打开形成三个新的出线端称为打开端，连接第二个控制器供电。这种开放式绕组结构将原来单控制器所需要承受的功率和电压分配到了两个控制器上，有效降低了供电电压的大小和开关器件的电压应力。同时，原端控制器和打开端控制器协调控制可以实现更高电平的供电效果，另外提高了电机控制的容错性，灵活可靠。近年来，越来越多的学者进行了开绕组永磁同步电机控制器的设计和相关控制策略的研究，而开绕组永磁同步电机的实机存量少，且多为大功率电机，不便于控制器的实机测试，因此提出一种能模拟开绕组永磁同步电机的电力电子负载是解决上述问题的有效途径。

发明内容

本发明提供了一种模拟开绕组永磁同步电机的电力电子负载系统。能够模拟开绕组永磁同步电机包含谐波反电动势的端口特性，用于对双逆变器型的电机控制器进行测试。并且能将控制器测试释放的能量馈网回收。

本发明的技术方案如下：

模拟开绕组永磁同步电机的电力电子负载系统，其特征在于：包括电机模拟模块、能量处理模块、信号采集模块、控制模块、驱动模块。

所述电机模拟模块有六个输入端口连接需测试的双逆变器型电机控制器；所述能量处理模块输出端与三相电网相连；所述信号采集模块的信号采集端口与电机模拟模块输入端、共用直流母线侧、能量处理模块输出端以及三相电网连接，输出端和控制模块相连；所述控制模块与人机交互模块相连，输出端与驱动模块相连；所述驱动模块输出端与电机模拟模块、能量处理模块IGBT的控制端相连。

进一步地，所述模拟开绕组永磁同步电机的电力电子负载系统模拟开绕组永磁同步电机的原理采用了一种新型的带有指令电流矢量换算的控制方法，控制模块接收到两个控制器的输出端电压后进行abc-dq0的坐标变换，代入离散化后的开绕组永磁同步电机数学模型，将电机打开端控制器和开绕组永磁同步电机虚拟数学模型等效为一个复杂非线性负载，进行原端控制器输出指令电流的计算，利用开绕组永磁同步电机原端与打开端电流矢量方向相反，大小相同的特性进行矢量换算直接得到打开端控制器的输出指令电流，转换为电压参考信号后进行电流前馈解耦和dq0-αβ坐标变换，最后对两对电压参考信号进行SVPWM调制产生开关信号控制电机模拟模块的IGBT通断。