[发明专利]基于电压信号传输的全带宽电驱系统工况模拟系统及方法

说明书

本发明提供了基于电压信号传输的全带宽电驱系统工况模拟系统及系统，采用驱动侧三相DC/AC变流器，在电路层面模拟电机驱动的端口电压；采用电机侧三相DC/AC变流器，在电路层面模拟电机的电流响应；采用电驱调速控制器，描述驱动侧的电气行为特性；通过电压信号传输模块和纹波抑制无源阻抗网络模块，传输驱动侧变流器的电压调制信号至电驱工况模拟数学模型模块，描述目标电机的电气和机械行为特性；采用电流全带宽控制模块，于全频段下控制目标电机的电流响应。本发明实现对于目标电驱系统的全带宽模拟，完全还原目标电驱系统的电气以及控制行为，提高了对目标电驱系统在高转速下工况模拟的准确性。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体地，涉及一种基于电压信号传输的全带宽电驱系统工况模拟系统及方法。

背景技术

随着电力互联、万物互联等概念的提出，电能的转换及其应用所处的地位变得尤为重要。自从可控硅技术的诞生以来，其所催生的电力电子技术渗透到了电力发展历史的各个角落。在风力新能源发电、电力拖动、电动汽车等将电力电子技术与电机控制相结合的领域，电力电子器件的可靠性直接与整个系统的稳定运行相关联。因此，在电驱系统的设计和出厂调试阶段，对电驱系统的系统可靠性以及电驱系统中电力电子器件的可靠性进行测试，可以有效地得到产品在特定工况下的使用寿命、可靠程度，从而找准定位，系统指导，节约成本。

电力电子系统工况模拟的概念随之提出，其通过电力电子器件以及相应的控制策略，对电力电子系统在特定工况下的电气与非电气因素进行模拟还原，从而实现预先可靠性测试。传统的电驱系统工况模拟方法，是将采样所得的母线电气量，通过所模拟电驱系统的数学模型后，加以闭环控制所实现的，其有着以下局限性：

1)通过电驱系统数学模型的电气量通常为经过硬件低通采样后的脉冲电压，其对电压基波的高频分量存在屏蔽作用，从而导致电驱系统工况模拟的带宽下降，导致系统于中、高频下的动态响应慢于实际系统。

2)传统电驱系统工况模拟方法额外引入了对于电驱系统响应物理量的闭环控制，与硬件低通采样的效果类似，其可视为低通滤波器，对电驱系统于高频下的控制产生扰动，从而也导致电驱系统工况模拟的带宽下降，导致系统于中、高频下的动态响应慢于实际系统。

3)电机运行于高速电机工况下时，前文所提到的硬件低通采样以及闭环控制环节共同限制了电驱系统工况模拟的最高电气频率，可能导致电驱系统于高速电机工况下的系统失稳。

目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了基于电压信号传输的全带宽电驱系统工况模拟系统及方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种基于电压信号传输的全带宽电驱系统工况模拟系统，包括：

驱动侧三相DC/AC变流器，用于在电路层面模拟电机驱动的端口电压；

电机侧三相DC/AC变流器，用于在电路层面模拟电机的电流响应；

纹波抑制无源阻抗网络模块，用于抑制电驱系统电机的电流纹波抑制，该模块所产生的工况电压压降可由电压信号传输模块补偿；

电流控制无源阻抗网络模块，用于抑制直流分量，并通过交流分量，与所述电机侧三相DC/AC变流器组成电流响应控制侧；

电驱调速控制器，用于描述目标电驱系统驱动侧的电气行为特性；其中：

所述电驱调速控制器包括控制器单元、第一输入端、第二输入端、第三输入端以及输出端；其中：

所述第一输入端，用于输入目标电机的机械转速参考信号；

所述第二输入端，用于输入目标电机的模拟转速信号；

所述第三输入端，用于输入电流采样信号；