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解决方案
The Solution
量身定制符合客户需求的仿真测试系统及解决方案。解决方案涉及电力、高端装备、新能源车及教育等领域。
电机控制器测试系统
系统组成

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上海科梁信息工程有限公司的电机模拟系统KL-Emotor系统组成如下:

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系统原理

上海科梁信息工程有限公司的电机模拟系统KL-Emotor由4部分构成。分别是试验管理分系统、实时仿真分系统、功率接口和信号接口。

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试验管理分系统是上位机系统,通过以太网控制实时仿真分系统的运行,运行专门为电机模拟系统KL-Emotor开发的软件QuiK-Emotor,可以完成电机模型配置、试验管理、自动测试、数据监控、数据分析和数据存储等功能。

 

实时仿真分系统是下位机系统,是整个系统的核心分系统。包括RT-LAB OP5600实时仿真器和各种IO板卡,需要具备系统数学模型实时运行以及实时I/O端口配置等功能,通过I/O采样功率放大分系统输出的电压和电流信号,参与高精度电机模型的解算位置,获得电机输出电流的参考值Iabc*,再通过电流控制器的调制生成功率放大设备的电压参考值,控制功率放大设备的三相输出端的电压和电流特性完全和模拟的电机一致;另外将转速位置传感器模型的解算结果,通过适当的I/O板卡输出到被测设备的控制器端,参与电机控制。此部分的解算可以根据用户不同的需求利用CPU完成或FPGA完成,其中,CPU计算的仿真步长可达10μs,FPGA计算的仿真步长可达250ns,可以精确的仿真电机的谐波反电动势、齿槽效应、三相不对称等现象。

 

功率接口实现与被测设备的功率连接,信号接口将三相输出的电压和电流经过传感器采样到实时仿真分系统中,参与模型的解算。

KL-Emotor电机模拟系统的详细技术参数如下:

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应用背景

电机在现代工业的发展中起着举足轻重的作用,包括航空、航天、船舶、电力和汽车等各个领域,尤其是在电动汽车、风力发电、机车牵引、船舶电力推进等技术飞速发展的今天,研发人员对各种电机及电机控制器的设计、开发和测试手段依然比较单一。

 

传统的测试方法为搭建电机测试台架,利用测功机做加载电机。该方法的优点是完全真实的被测环境,常规工况的测试精确度高,但是也带来以下问题:(1)测试台架本身占地面积大、成本昂贵;(2)高速旋转的机械部件给试验人员带来了风险;(3)无法进行高转速、电气故障等极限工况试验;(4)对负载电机的控制要求很高;(5)无法方便更换测试电机类型或型号。

 

当前比较流行的测试方法还包括硬件在环测试(Hardware in the loop, HIL)技术,通过实时仿真设备模拟电机、功率变换设备和各种电压电流转速等传感器,将真实电机控制板通过I/O接口与实时仿真模型完成信号的闭环交互,该方法可以方便的完成电机控制策略的开发和验证,但是只有信号级的数据交互,而真正的电机控制器是包括电机控制板、驱动电路和功率电路等一起的整套设备,该方法并不能完成真正意义上的电机控制器的测试,只能叫控制器硬件在环测试(Contrllor hardware in the loop, CHIL)。


为了解决以上提到方法的问题,上海科梁信息工程有限公司利用先进的功率硬件在环测试(Power Hardware in the loop, PHIL)技术,定制开发了可用于各种领域各种类型的电机控制器或变频器的电机模拟系统KL-Emotor,该设备是未来电机和电机控制器开发和设计的关键设备。

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技术亮点

电机模型

本系统配置的电机模型包括CPU模型和FPGA模型,电机种类包括:永磁同步电机模型、交流异步电机、开关磁阻电机等,建模方式包括:固定DQ模型、变DQ模型、基于有限元分析的模型等;另外,可以根据用户需求定制电机模型;

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上海科梁信息工程有限公司提供国际领先的功率放大器Spitzenberger  &  Spies的产品作为功率模拟部分

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该功放采用线性技术,相对于开关型的功率放大设备具有以下优势:

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