基于电子负载的永磁同步电机模拟研究

【摘要】：永磁同步电机具有结构简单、体积小、损耗小、功率因数高等优点,在军事、航天、工业生产等领域应用广泛。永磁同步电机运行需要连接驱动电源,高性能的驱动电源有利于电机的精确控制,因此需要对驱动电源进行检测与考核。目前的检测方式比较传统,主要采用“驱动器-被控电机-机械负载”的机械检测平台。该检测平台存在设计复杂、成本高、参数不易调节等缺点。针对上述驱动电源检测装置存在的缺点,本文提出了利用电子负载模拟永磁同步电机端口特性的电机模拟实验平台研究。该电机模拟实验平台包括待测驱动电源、具有电机特性的电子负载和电机仿真器。电机仿真器通过计算得到电机的状态量,电子负载负责模拟真实电机的定子电流。本文首先在多种坐标系下建立永磁同步电机的数学模型,为MATLAB中搭建电机模型提供依据。选择交-直-交PWM变换器结构的电子负载作为电机模拟器的主功率电路。电子负载包括模拟变换器和并网逆变器两部分,模拟变换器选择电流PI控制方式,快速跟踪电流指令以模拟电机的端口特性;并网逆变器选择电压-电流PI控制方式,将模拟侧吸收的电能并网,实现能量的回馈流动。在MATLAB/Simulink环境下搭建电机模拟器的仿真模型,进行永磁同步电机模拟离线仿真。依据仿真模型搭建永磁同步电机模拟实验平台,在NI仿真器中运行主功率电路,对电机模型与模拟变换器控制器模型编写控制算法,将其导入DSP28335控制器中,进行永磁同步电机模拟系统的硬件在环(DSP-HIL)仿真实验。实验结果表明:该电机模拟方案在驱动电源检测试验中可行有效,能够模拟真实电机的端口电气特性。