摘要：针对三相永磁同步电机,设计了一种功率硬件在环的实时电机模拟器结构.提出了一种基于三相定子坐标系的永磁同步电机电流-磁链有限元反查表模型,建立了接口电路的数学模型,基于此提出了电压前馈电流反馈控制的接口算法,并针对电流反馈环节提出了一种模糊PI控制算法.通过Matlab/Simulink及其与JMAG-RT的联合仿真实验测试方法对接口控制算法和电机模拟器进行了测试与对比分析.仿真结果表明:在额定工况下,所提出的接口控制算法对期望相电流值的跟踪误差小于2%,所提出的电机模拟器对电机相电流及转速特性的模拟误差均小于3%,验证了其有效性.

摘要：为提高电机模拟器对实际电机的模拟精度,针对磁饱和、交叉耦合效应和转子磁场谐波3个电机磁特性以及损耗、温升两个电机热特性因素分析永磁同步电机电磁参数变化规律,建立了能够同时体现永磁同步电机磁特性和热特性的变参数磁热耦合电机模型,对比了定参数建模电机模拟器、变参数建模电机模拟器与实际永磁同步电机三者的输出端口特性。根据仿真结果,所用定离散周期的电机离散模型具备良好的模拟精度,电机模拟器电流跟踪算法能够对电机模型输出指令电流进行快速跟踪。实验结果表明,基于所设计变参数建模的电机模拟器相较于实际电机端口特性模拟精度高,且准确性高于基于定参数建模的电机模拟器。变参数建模是高精度电机模拟器发展的正确方向。

摘要：针对传统PI控制的低通滤波特性对电机模拟器动态控制效果的限制以及传统开环控制策略易受参数扰动影响的问题,该文提出一种基于滑模扰动观测器的开环电流控制策略。首先,根据目标电机数学模型以及接口电路模型推导出不带微分计算的开环控制电压方程;其次,为了解决传统开环控制易受参数扰动影响的问题,设计滑模扰动观测器进行扰动观测;最后,通过实验对比了该文所提控制策略与PI控制和传统开环控制的控制效果。实验结果表明,在存在参数扰动时,该文所提的控制策略无论在瞬态或稳态工况,均比基于传统PI控制和开环控制策略的电机模拟器系统具有更高的模拟精度与准确性。

摘要：面向具有LCL型接口电路的电机模拟器系统,针对常用的无差拍电流预测控制算法所存在的高度依赖模型、鲁棒性差、缺乏延迟补偿考虑、计算耦合度高等问题,结合卡尔曼滤波及状态观测器进行改进,提出一种基于卡尔曼观测器的自抗扰无差拍电流预测控制算法.首先基于电机模拟器LCL型接口电路数学模型,建立了考虑延迟补偿的无差拍电流预测控制模型,并对接口参数扰动造成的影响、延迟环节进行分析,并将接口参数扰动造成的影响抽象为补偿电流、补偿电压.进一步基于卡尔曼滤波算法对补偿电流、补偿电压及延迟环节分别设计状态观测器,将观测得到的延迟环节作为控制系统的输入、补偿电流及补偿电压前馈至控制系统,实现对接口电流的精确稳定控制.仿真及试验结果表明所提出的基于卡尔曼观测器的自抗扰无差拍电流预测控制算法能有效提高系统鲁棒性及模拟精度.

摘要：针对永磁同步电机(PMSM)的功率模拟提出一种新方法,即基于双脉宽调制(PWM)变换器的能量回馈型电子负载结构,其输入PWM变换器按照PMSM的特性采用滞环电流控制,使该变换器对外接口特性,如电压、电流、转速等信息与实际电机一致,达到模拟真实PMSM的目的。输出PWM变换器采用幅相控制达到能量回馈电网的目的。在Matlab/Simulink平台下搭建仿真模型,并与Simulink库中自带的PMSM模型进行对比仿真,验证该模型的正确性,并基于智能功率模块(IPM)制作实验样机,基于C语言进行控制算法编程。

摘要：电机模拟器耦合电感参数对系统性能影响大,但其参数选型被详细分析研究得较少。对此,文章提出电机模拟器耦合电感参数快速选型方法。其首先通过理论分析,计算出电感参数的大致选型范围;然后对系统控制器设计进行分析,同时在某典型电机上进行仿真验证,并结合计算参数范围及仿真结果选择最优电感参数;最后在选定电感参数下对不同开关频率对系统电流误差的影响进行研究,解决了开关频率的快速选择问题。仿真及分析结果显示,在合理选取解耦电感参数的前提下,当模拟器开关频率达到被测变流器开关频率的10~20倍时,能保证全速度段下的电流误差不超过5%。

摘要：针对传统电驱动系统测试方案中存在的系统复杂、硬件成本高、灵活性低等问题,设计了一种参数化永磁同步电机(PMSM)模拟器。建立了PMSM的参数化模型,在此基础上进行了电机模拟器电力电子装置拓扑结构及控制策略的设计。通过MATLAB/Simulink平台进行系统仿真分析,验证了在不同工况及驱动器故障时利用电力电子装置模拟实际电机端口特性的可行性及有效性,为电机模拟器的应用奠定了基础。

摘要：针对永磁同步电机模拟器在进行实际电机端口特性模拟时动态响应慢、模拟效果不佳的问题,提出了一种基于无差拍预测电流控制设计的电机模拟器。根据电机模型计算实际电机端口电流,无差拍预测电流控制器将其作为下一时刻的预测值,计算模拟变换器最优电压矢量,使模拟器端口电流能够迅速跟踪给定,提升电机模拟器动态性能与电机模拟效果。在MATLAB/Simulink平台搭建了基于PI控制与无差拍预测电流控制设计的两种永磁同步电机模拟器的仿真模型,将二者与Simulink库中自带的永磁同步电机模型进行仿真对比,验证所设计的电机模拟器在端口特性模拟方面的优越性。

摘要：针对电机驱动器的性能测试和功率考核需求,提出一种利用电力电子负载模拟电机端口特性的负载模拟系统,可取代交流传动试验平台用于各类电机供电电源的性能测试。采用实时数字仿真技术获得电机实际接入时的端口电流状态,并控制功率变换器准确跟踪上述电流,使变流器具有与实际电机相同的端口电压电流特性。在电机空载启动和突加机械负载两种典型工况下进行了模拟,仿真和实验结果表明,电机模拟器具有与实际电机一致的端口特性,从而验证了所提方案的有效性。

摘要：文章提出了一种基于逆变器的永磁同步电机模拟系统,该系统可在电机驱动测试中取代实际电机和机械测试平台。文章采用亚当斯法建立永磁同步电机的数学模型,模拟电机可实时计算出当前时刻电流和转速等电机状态量。采用改进内模控制器,控制逆变器准确跟踪指令电流,保证电机模拟器电流跟踪的快速性和准确性。设计的龙伯格转矩预估观测器,使电机产生高频脉动转矩以抵消电机转矩的波动。对设计的电机模拟器进行空载启动、突加负载两种典型运行状态的验证,仿真结果表明该电机模拟系统性能良好,能够准确高效地模拟永磁同步电机电机端口的电流特性。