[發明專利]一種嵌入式電機及負載功率級模擬系統

有效

• 申請號: 201210595151.7
• 申請日: 2012-12-28
• 公開（公告）號: CN103092081A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 張志;楊潔;張晉;王磊;余志鴻;李志平;陳建新;何健
• 申請（專利權）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

1.一種嵌入式電機及負載功率級模擬系統，其特征在于包括實時解算部分和電子負載部分，實時解算部分又包括FPGA和DSP，電子負載部分包括可控電流源和電壓采樣電阻；

通過電壓采樣電阻對待測部件驅動控制器輸出的PWM電壓進行采樣，對所述采樣電壓經過ADC變換后送入FPGA中，FPGA進行電流解算，得到電機各相電流值并送入DSP中，同時還將得到的電機各相電流值經過DAC變換之后輸入到所述可控電流源中，由可控電流源產生三相繞組的正反向電流并且輸出給待測部件驅動器進行負載功率模擬；

DSP根據輸入數據完成電機轉子位置和反電勢的計算并將計算結果返回給FPGA，同時還將預設參數繞組電阻和繞組電感發送給FPGA，FPGA根據所述轉子位置計算得到HALL信號和旋變信號并且輸出給待測部件驅動控制器用于模擬電機信號。

2.根據權利要求1所述的一種嵌入式電機及負載功率級模擬系統，其特征在于：所述FPGA進行電流解算是根據FPGA接收到的采樣電壓和DSP輸出的反電勢、繞組電阻和繞組電感，通過前向歐拉法對電壓方程進行解算，從而得到電機各相電流值。

3.根據權利要求1所述的一種嵌入式電機及負載功率級模擬系統，其特征在于：所述可控電流源包括線性光耦、第一運放A1、第二運放A2、電阻R1、R2、R3、R4和Rs，外部輸入經過線性光耦之后連接到電阻R3的一端，電阻R3的另一端連接到運放A1的輸入正端，同時還連接到電阻R4的一端；電阻R4的另一端連接到運放A2的輸出端，同時還連接到運放A2的輸入負端；運放A1的輸入負端通過電阻R1接地，同時還通過電阻R2與運放A1的輸出端連接在一起，運放A1的輸出端通過電阻Rs連接到運放A2的輸入正端，運放A2的輸入正端引出線作為所述可控電流源的輸出。

4.根據權利要求3所述的一種嵌入式電機及負載功率級模擬系統，其特征在于：電阻R1、R2、R3和R4的阻值相同。

5.根據權利要求1所述的一種嵌入式電機及負載功率級模擬系統，其特征在于：所述DSP根據輸入數據完成電機轉子位置和反電勢的計算具體為：

(1)根據FPGA輸入給DSP的電流信號，通過公式計算得到電機電磁轉矩T_e，其中，I_a、I_b、I_c分別為三相繞組電流，E_a、E_b、E_c分別為三相繞組空載反電勢，Ω為轉子轉速；

(2)通過公式計算轉子角加速度其中，T_L為電機負載轉矩，J為折算到電機軸上的轉動慣量，β為粘性摩擦系數；

(3)對所述轉子角加速度進行一次積分，得到電機轉速，將電機轉速乘以電機反電勢系數得到反電勢并輸出；

(4)對所述轉子角加速度進行二次積分，得到電機轉子位置并輸出。

6.根據權利要求1所述的一種嵌入式電機及負載功率級模擬系統，其特征在于：所述FPGA與DSP之間通過雙口RAM進行通信。