[發明專利]一種高速電機模擬器控制系統和高速電機模擬器

有效

• 申請號: 202110426152.8
• 申請日: 2021-04-20
• 公開（公告）號: CN113193801B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 蔣棟;謝元浩
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02P6/34
• 分類號: H02P6/34;H02P21/14;H02P21/18
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 胡秋萍

1.一種高速電機模擬器控制系統，其特征在于，所述高速電機模擬器控制系統包括：補償控制模塊、電機模型計算模塊、電流控制模塊、虛擬編碼器、同步信號發生模塊和PWM模塊；

所述補償控制模塊，用于對所測量的待測電機驅動變流器輸出三相電流和開關周期內三相電壓平均值進行補償，生成dq坐標系下的補償電壓和補償電流傳遞給電機模型計算模塊，補償電流傳遞給電流控制模塊；

所述電機模型計算模塊，用于使用補償電壓和補償電流實時計算電機模型，生成參考電流傳遞給電流控制模塊，生成所模擬電機的轉速和轉子位置傳遞給虛擬編碼器；

所述電流控制模塊，用于根據參考電流和補償電流執行電流控制算法，生成PWM占空比，傳遞給PWM模塊；

所述虛擬編碼器，用于模擬光電編碼器，對所模擬電機的轉子位置和轉速進行編碼，輸出正交編碼信號給電機驅動控制器；

所述同步信號發生模塊，用于產生PWM載波同步脈沖信號，將PWM載波同步脈沖信號同時輸出到電機驅動控制器和PWM模塊，以保證電機驅動控制器和電機模擬器控制系統的PWM載波相位同步；

所述PWM模塊，用于根據同步信號和PWM占空比，調制生成驅動脈沖并傳遞給電機模擬變流器。

2.如權利要求1所述的高速電機模擬器控制系統，其特征在于，所述補償控制模塊，用于接收測量到的三相電壓平均值和三相電流，執行補償控制算法，生成dq坐標系下的補償電壓、第一補償電流和第二補償電流，補償電壓、第一補償電流和第二補償電流傳遞給電機模型計算模塊，第二補償電流傳遞給電流控制模塊；

所述電機模型計算模塊包括電路模型計算模塊和機械模型計算模塊，所述電路模型計算模塊用于接收補償電壓和第一補償電流，生成參考電流傳遞給電流控制模塊，所述機械模型計算模塊用于接收第二補償電流，生成所模擬電機的轉速和轉子位置傳遞給虛擬編碼器；

所述電流控制模塊，用于根據參考電流和第二補償電流執行電流控制算法，生成PWM占空比，傳遞給PWM模塊；

所述虛擬編碼器，用于模擬光電編碼器，對所模擬電機的轉子位置和轉速進行編碼，輸出A、B、Z三路編碼信號給電機驅動控制器。

3.如權利要求1或2所述的高速電機模擬器控制系統，其特征在于，待測電機驅動變流器開關周期內三相電壓平均值通過三相電壓脈寬捕獲模塊計算，所述三相電壓脈寬捕獲模塊包括：分壓電阻、差分放大器、比較器、脈寬捕獲模塊和計算處理模塊；

所述分壓電阻，用于對待測電機驅動變流器輸出的三相斬波電壓進行分壓，得到信號級電壓量傳遞給差分放大器；

所述差分放大器，用于將分壓后浮地差分電壓轉換為單端電壓傳遞給比較器；

所述比較器，用于比較單端電壓與閾值電壓，當對應橋臂的上管導通時比較器輸出邏輯信號1，當對應橋臂下管導通時比較器輸出邏輯信號0，輸出信號傳遞給脈寬捕獲模塊；

所述脈寬捕獲模塊，用于對比較器輸出的每一相信號的脈寬進行捕獲，遇到信號上升沿時定時器開始工作，遇到下降沿時停止計數，保存當前的定時器計數值，傳遞給補償控制模塊后清除當前定時器計數值等待下一個上升沿到來；

所述計算處理模塊，用于根據當前開關周期的定時器計數值進行計算當前開關周期的電壓平均值，在下一個開關周期開始時將電壓平均值傳遞給補償控制模塊。