图1电机模拟器基本结构图.doc

Error!,苏建徽,汪海宁,徐华电,施永(合肥工业大学电气与自动化工程学院,合肥)摘要:电机模拟器主要用于电机驱动变频器的性能测试,其端口电压常为变频器的输出电压,电机的模型计算需要实时采样模拟器的端口电压,而直接对电压进行采样,则需较高的采样频率才能满足模型计算的准确性要求。针对该问题,文中提出一种基于积分复位的模数结合平均值采样方法,该方法可以有效降低采样频率,实现模型计算对电压采样的精度要求。此外,文中对该采样方法进行了误差分析和采样频率的优化,得到了采样频率的最优选择范围。仿真结果验证了该方法的有效性与优越性。关键词:积分复位;电机模拟器;电压;采样频率;直接采样中图分类号:文献标识码:文章编号:(),,,,((,,,,)):....,,.,..,,.,.:,,,,引言调速系统的广泛应用对变频器性能的改善及测试提出了更高的要求。传统测试平台中,变频器通常需要和电机及其机械负载一起构成实验平台,但是这种测试方案存在系统复杂、硬件成本高、灵活性差、电能利用率低等缺点[]。事实上,变频器性能测试时关注的是各种工况下电机的端口特性,而不是电机的机电能量转换情况。文献[]提出了一种基于逆变器的电机模拟器,可实现对不同参数电机及负载特性的模拟,具有很高的灵活性。电机模拟器的基本原理如下:首先,采样其端口电压作为电机动态数学模型的输入变量;然后,基于模型求解得到电机的端口电流,并将其作为逆变器电流环的指令电流;最后,通过控制系统实现对该指令电流的无静差跟踪。其中,准确采样端口电压是保证电机模拟器端口特性与实际电机端口特性一致的基础。电机模拟器主要用于测试变频器的驱动性能,其端口电压波形常为数千甚至数万赫兹的波,如果直接采样,需要采样频率远高于开关频率才能满足模型计算的准确性要求,在实际中会受限于硬件的采样频率及处理器的运算速率,难以实现。为此,文章提出了一种基于积分复位的电机模拟器端口电压采样方法,并对其采样误差进行了分析。最后,通过仿真对比与分析,验证了所提方法的有效性和优越性,同时得到了采样频率的最优范围。电机模拟器工作原理电机模拟器的结构如图所示,主电路部分主要包括滤波电感、逆变器、直流电源;算法部分主要由电机数学模型及电流跟踪算法构成;端口所接电源为待测试变频器。图电机模拟器基本结构图电机模拟器的核心在于指令电流的准确获取,以及对端口电流的跟踪控制。首先,在αβ坐标系下建立电机的动态数学模型,实时采集电机模拟器的端口电压;然后,基于电机数学模型计算出电机在当前输入电压和负载时的定子电流,并将其作为指令,同时得到电机的转速、磁链等;最后,将采样得到的电机模拟器端口电流和指令电流分解成直流分量,在坐标系下采用调节器实现端口电流的闭环跟踪控制,使电机模拟器的电压电流外特性与实际电机保持一致[]。必须指出的是,无论电机模拟器系统采取何种控制策略,电机数学模型的输入量都是定子电压。基于积分复位的采样法采样原理分析上述分析从电机模拟器的基本工作原理出发,指出了准确采样其端口电压的重要性。考虑到波电压的特点及直接采样时存在的问题[],提出了基于积分复位的采样方法,即在一定时间内,对所采样的实际电压信号进行积分,用一个采样周期内的电压平均值来代替被采电压的瞬时值。不仅可以有效