[发明专利]永磁同步电动机模拟器

摘要

本发明公开了一种永磁同步电动机模拟器，其包括绕组模拟电路、旋转变压器信号模拟模块、光电码盘信号模拟模块、电流调理电路、反电势调理电路、系统计算模块、uSB通信模块和上位机管理模块。上位机管理模块完成对永磁同步电动机模拟器参数的配置及显示，通过uSB通信模块与参数计算模块完成参数传递；系统计算模块完成永磁同步电机功能参数的计算；绕组模拟电路模拟永磁同步电动机的绕组电阻、绕组电感及反电势；旋转变压器与光电码盘信号模拟模块产生旋转变压器与光电码盘模拟输出信号。本发明是一种可以替代永磁同步电动机本体的电子负载，在驱动器的驱动下，可模拟永磁同步电动机特性运行，客观反映永磁同步电动机的基本特性。

主权项

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ia(t)、ib(t)、ic(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ea(t)、eb(t)、ec(t)产生反电势信号Ea(t)、Eb(t)、Ec(t)，且满足:[Ea(t) Eb(t) Ec(t)]=Kv[ea(t) eb(t) ec(t)]，Kv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sinθj与数字余弦值cosθj，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Vs(t)、Vc(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ia(t)、ib(t)、ic(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ia(j)、ib(j)、ic(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ea(t)、eb(t)、ec(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（ua(j)、ub(j)、uc(j)）、电磁转矩Te(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（sinθj+1、cosθj+1）、下一时刻转子电角度θe(j+1)、反电势控制信号数字值ea(j)、eb(j)、ec(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Te、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ia(j)、ib(j)、ic(j)的实时波形显示。