CN103616637A - 永磁同步电动机模拟器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种永磁同步电动机模拟器，其包括绕组模拟电路、旋转变压器信号模拟模块、光电码盘信号模拟模块、电流调理电路、反电势调理电路、系统计算模块、uSB通信模块和上位机管理模块。上位机管理模块完成对永磁同步电动机模拟器参数的配置及显示，通过uSB通信模块与参数计算模块完成参数传递；系统计算模块完成永磁同步电机功能参数的计算；绕组模拟电路模拟永磁同步电动机的绕组电阻、绕组电感及反电势；旋转变压器与光电码盘信号模拟模块产生旋转变压器与光电码盘模拟输出信号。本发明是一种可以替代永磁同步电动机本体的电子负载，在驱动器的驱动下，可模拟永磁同步电动机特性运行，客观反映永磁同步电动机的基本特性。

Description

永磁同步电动机模拟器

技术领域

本发明涉及一种永磁同步电动机模拟器，更确切的说，是指一种具备永磁同步电动机基本特性（如：阻尼系数、转动惯量、极对数、反电势系数、力矩方程、运动方程等）的电子负载。本发明具有与实际永磁同步电动机绕组相同或者相似的电感、电阻等电气参数；可在驱动器驱动下运行；运行过程客观体现永磁同步电动机的基本特性。 

背景技术

永磁同步电动机是交流伺服系统中常用的执行机构。永磁同步电动机采用正弦波电流驱动，具有电动机转矩脉动小，在低速工况下运行更稳定，速度和位置控制精度高的特点。在一些高精度、高性能要求的场合，如在数控机床、工业机器人、柔性制造系统、石油化工设备、载人宇宙飞船等方面，得到了广泛的应用。 

对于使用永磁同步电动机作为执行机构的交流伺服系统，在驱动器的研制、调试、老化测试过程中，经常会使永磁同步电动机工作在过压、过流以及非期望的运行状态。若采用实际系统进行实验，往往会造成不可预想的后果，严重可能会造成设备性能下降甚至损坏。这在某些应用领域（如航天）将造成不可估量的损失。 

采用永磁同步电动机模拟器除能克服以上问题外，对于实际电动机测定困难甚至难以测定的参数（如电磁转矩，无误差的转子电角度等）均有明确的数字表达，可有效缩短驱动器的研制周期以及控制算法的调试时间。 

发明内容

本发明的目的是提供一种永磁同步电动机模拟器，是一种具备永磁同步电动机的基本特性（如：阻尼系数、转动惯量、极对数、反电势系数、力矩方程、运动方程等）的电子负载，并模拟工程应用中常用的两种传感器（旋转变压器与光电码盘）的输出信号；永磁同步电动机模拟器的虚拟绕组具有与实际电动机相似的绕组电阻和绕组电感；在驱动器的驱动下，永磁同步电动机模拟器能模拟永磁同步电动机的工作状态，客观的反应永磁同步电动机的基本特性；永磁同步电动机模拟器的各项参数均通过上位机管理模块配置；上位机管理模块可实时显示转子机械角度、转子机械角速度、电磁转矩。 

本发明的永磁同步电动机模拟器，其包括绕组模拟电路（2）、旋转变压器信号模拟 模块（3）、光电码盘信号模拟模块（4）、电流调理电路（5）、反电势调理电路（6）、系统算法模块（7）、USB通信模块（8）和上位机管理模块（9）； 

绕组模拟电路（2）由继电器（21）、电流传感器（22）、绕组电阻（23）、绕组电感（24）和可控电压源（25）组成；继电器（21）在线圈绕组过压或过流时可切断永磁同步电动机模拟器与控制器的连接；电流传感器（22）输出三相绕组电流模拟值i_a(t)、i_b(t)、i_c(t)；绕组电阻（23）、绕组电感（24）模拟永磁同步电动机的绕组电阻、绕组电感；可控电压源（25）根据接收的反电势模拟控制信号e_a(t)、e_b(t)、e_c(t)，产生永磁同步电动机反电势E_a(t)、E_b(t)、E_c(t)； 

旋转变压器信号模拟模块（3）接收系统算法模块（7）输出的转子机械角度θ(j)的数字正弦值sinθ_j与数字余弦值cosθ_j，对其进行D/A转换后与电动机驱动器（1）输入的旋转变压器载波信号V_ex(t)相乘，得到旋转变压器输出信号V_s(t)、V_c(t)； 

光电码盘信号模拟模块（4）根据系统算法模块（7）输出的转子机械角度θ(j)，输出光电码盘信号A、B、Z，其可由CPU的I/O引脚直接产生； 

电流调理电路（5）将绕组模拟电路（2）输出的三相绕组电流模拟值i_a(t)、i_b(t)、i_c(t)放大、滤波及A/D转换，输出三相绕组电流数字值i_a(j)、i_b(j)、i_c(j)，并传递至系统算法模块（7）； 

反电势调理电路（6）对系统算法模块（7）输出的反电势控制信号数字值e_a(j)、e_b(j)、e_c(j)进行D/A转换，输出反电势控制信号模拟值e_a(t)、e_b(t)、e_c(t)； 

USB通信模块（8）完成系统算法模块（7）与上位机管理模块（9）的通信工作；将电动机转动惯量J、阻尼系数D、负载转矩T_L、力矩/反电势系数K_m/e、极对数P、反电势波形函数选择位actual_en传递至系统算法模块（7）；并实时的将系统算法模块（7）计算得到的电磁转矩T_e(j)、转子机械角度θ(j)、转子机械角速度ω(j)以及系统算法模块（7）接收到的三相绕组电流数字值i_a(j)、i_b(j)、i_c(j)传递至上位机管理模块（9）； 

上位机管理模块（9）完成对电动机转动惯量J、阻尼系数D、负载转矩T_L、力矩/反电势系数K_m/e、极对数P、反电势波形函数选择位actual_en的配置以及电磁转矩T_e、转子机械角度θ(j)、转子机械角速度ω(j)、三相绕组电流数字值i_a(j)、i_b(j)、i_c(j)的实时波形显示工作。 

系统算法模块（7）由CPU完成，是系统的核心；系统算法模块（7）根据接收到的电流调理电路（5）输出的三相绕组电流数字值（i_a(j)、i_b(j)、i_c(j)）、自身计算所得的转子电角度值θ_e(j)以及上位机管理模块（9）通过USB通信模块（8）传递的电动机参数，完成反电势波形函数（u_a(j)、u_b(j)、u_c(j)）、电磁转矩T_e(j)、转子机械角速度ω(j)、 下一时刻转子机械角度θ(j+1)及其正余弦值（sinθ_j+1、cosθ_j+1）、下一时刻转子电角度θ_e(j+1)、反电势控制信号数字值e_a(j)、e_b(j)、e_c(j)的计算；反电势波形函数u_a(j)、u_b(j)、u_c(j)可通过理想正弦波法或实测法产生；所谓理想正弦波法是指：u_a(j)、u_b(j)、u_c(j)为相位差为120°的标准正弦信号；所谓实测法是指：首先，离线将与转子电角度θ_e(j)相对应的实际永磁同步电动机的反电势波形实测数据，存储于存储器（711）中，当系统工作时，根据转子电角度值θ_e(j)，通过对存储器（711）数据查表获取反电势波形函数；电磁转矩T_e(j)由公式T_e(j)=K_m/e(u_a(j)i_a(j)+u_b(j)i_b(j)+u_c(j)i_c(j))获取；转子角速度ω(j)、转子机械角度θ(j)初始时刻值均设为零；系统运行后，通过求解微分方程Jdω/dt=T_e-Dω-T_L，获取转子角速度ω(j)；通过对转子角速度ω(j)积分，获取下一时刻转子机械角度θ(j+1)；对下一时刻转子机械角度θ(j+1)分别取正余弦，得到下一时刻转子机械角度正余弦值sinθ_j+1、cosθ_j+1；下一时刻转子电角度值θ_e(j+1)通过对下一时刻转子机械角度θ(j+1)与电动机极对数P相乘得到；反电势控制信号数字值e_a(j)、e_b(j)、e_c(j)由公式[e_a(j) e_b(j) e_c(j)]=K_m/eω(j)[u_a(j) u_b(j) u_c(j)]/K_v获取。 

本发明涉及的永磁同步电动机模拟器优点在于：（1）可直接与永磁同步电动机驱动器连接，方便永磁同步电动机驱动系统的研发（2）可以对驱动电流、反电势、电磁转矩等重要参数进行实时监测，为永磁同步电动机驱动器的设计与改进提供重要的试验依据；（3）具有故障自主诊断与处理能力，可以在驱动电压或电流过大时自动切断系统回路，保护驱动器与永磁同步电动机模拟器；（4）可以对永磁同步电动机电气特性及机械特性参数进行离线设定或在线调整；（5）对机械特性的模拟是通过数字算法进行的，没有机械噪声，不会污染试验环境； 

附图说明

图1为本发明的永磁同步电动机模拟器原理框图； 

图2为本发明的绕组模拟电路原理框图。 

图3为本发明的旋转变压器信号产生模块原理框图。 

图4为本发明的电流调理电路原理框图。 

图5为本发明的系统计算模块原理框图。 

图6为本发明的磁通密度计算单元原理框图。 

图中：1.电动机驱动器  2.绕组模拟电路  21.继电器  22.电流传感器23.绕组电阻  24.绕组电感  25.可控电压源  3.旋转变压器信号模拟模块 31.D/A转换器A  32.乘法器A  33.乘法器B  4.光电码盘信号模拟模块5.电流调理电路  51.差分放大器  52.滤波电路  53.A/D转换器  6.反电势调理电路7.参数计算模块  71.磁通密度计算单元  711.存储器712.三角函数运算单元A  72.电磁转矩计算单元  73.反电势计算单元74.转子角速度计算单元  75.除法器  76.数字积分器77.乘法器C  78.三角函数运算单元B 

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。 

本发明的永磁同步电动机模拟器，如图1所示，包括绕组模拟电路（2）、旋转变压器信号模拟模块（3）、光电码盘信号模拟模块（4）、电流调理电路（5）、反电势调理电路（6）、系统算法模块（7）、USB通信模块（8）和上位机管理模块（9）； 

在本发明中，如图1所示，光电码盘信号产生单元（4）根据系统算法模块（7）输出的转子机械角度数字值θ_j，输出光电码盘的A、B、Z信号；在本实施例中，通过DSP28335的I/O口完成；反电势调理电路（6）完成对系统算法模块（7）输出的反电势数字控制信号的D/A转换，输出反电势控制信号模拟值e_a(t)、e_b(t)、e_c(t)，实质为DA转换器；本实施例中，反电势调理电路（6）采用一片DA7664完成；USB通信模块（8）完成系统算法模块（7）与上位机管理模块（9）的通信工作；将电动机转动惯量J、阻尼系数D、负载转矩T_L、力矩/反电势系数K_m/e、极对数P以及反电势波形函数选择位actual_en传递至系统算法模块（7）；并实时的将系统算法模块（7）计算得到的电磁转矩T_e(j)、转子机械角度θ(j)、转子机械角速度ω(j)以及系统算法模块（7）接收到的三相绕组电流数字值i_a(j)、i_b(j)、i_c(j)传递至上位机管理模块（9）；本实施例中，USB通信模块（8）采用专用USB芯片CY7C68013实现；上位机管理模块（9）完成对永磁同步电动机模拟器参数（包括：电动机转动惯量J、阻尼系数D、负载转矩T_L、力矩/反电势系数K_m/e、极对数P）、反电势波形函数选择位actual_en的配置以及电磁转矩T_e、转子机械角度θ(j)、转子机械角速度ω(j)、三相绕组电流数字值i_a(j)、i_b(j)、i_c(j)的实时波形显示；本实施例中，上位机管理模块（9）采用VC编程实现； 

在本发明中，如图2所示，绕组模拟电路（2）由继电器（21）、电流传感器（22）、绕组电阻（23）、绕组电感（24）和可控电压源（25）组成；继电器（21）在线圈绕组过压或过流时，切断驱动器与模拟器的连接；电流传感器（22）采集绕组电流模拟值i_a(t)、i_b(t)、i_c(t)，并传递至电流调理电路（5）；绕组电阻（23）和绕组电感（24） 由物理电感和电阻组成，对永磁同步电动机绕组电阻、绕组电感进行模拟；可控电压源根据接收到的三相反电势控制信号模拟值e_a(t)、e_b(t)、e_c(t)产生三相反电势模拟值E_a(t)、E_b(t)、E_c(t)，且满足:[E_a(t) E_b(t) E_c(t)]=K_v[e_a(t) e_b(t) e_c(t)]，式中K_v为可控电压源放大倍数；在本实施例中，电流传感器（12）采用高精度、低温漂线绕电阻实现，阻值为0.1Ω；可控电压源采用功率运放OPA551为主芯片设计为推挽输出结构完成； 

在本发明中，如图3所示，旋变信号产生电路（3）由D/A转换器（31）、乘法器A（32）、乘法器B（33）组成；D/A转换器（31）将接收到的转子机械角度θ_j的数字正弦值sinθ_j与数字余弦值cosθ_j进行D/A转换，得到转子机械角度θ的模拟正弦值sinθ与模拟余弦值cosθ；乘法器A（32）、乘法器B（33）将D/A转换器（31）输出的转子机械角度θ的模拟正弦值sinθ与模拟余弦值cosθ分别与电动机驱动器（1）输入的旋转变压器载波信号相乘，得到旋转变压器输出信号V_s(t)=V_exsinθ、V_c(t)=V_excosθ；在本实施例中D/A转换器采用一片DA7664完成，乘法器采用AD734； 

在本发明中，如图4所示，电流调理电路（5）由差分放大器（51）、滤波电路（52）及A/D转换器（53）组成；其将绕组模拟电路（2）中电流传感器（22）输出的电流信号，经差分放大器（51）、滤波电路（52）滤除共模及高频干扰后，经A/D转换器（53），得到三相绕组电流数字值i_a(j)、i_b(j)、i_c(j)，并送往系统计算模块（7）；本实施例中，差分放大器（51）采用高压差动放大器AD8206完成；A/D转换器（53）为DSP28335内置AD； 

在本发明中，如图5所示，系统算法模块（7）由磁通密度计算单元（71）、电磁转矩计算单元（72）、反电势计算单元（73）、转子角速度计算单元（74）、除法器（75）、积分器（76）、乘法器C（77）和三角函数运算单元（78）组成； 

如图6所示，磁通密度计算模块（71）根据转子电角度数字值θ_e(j)，得到反电势波形函数数字值u_a(j)、u_b(j)、u_c(j)；根据所接收到的反电势波形函数选择位actual_en数值，选择采用实测法或理想正弦波法产生反电势波形； 

当actual_en为1时，采用实测法对产生反电势波形；首先，离线测得与转子电角度θ_e(j)相对应的实际永磁同步电动机的反电势波形，并以数据列表的形式存储于存储器（711）中；永磁同步电动机模拟器工作时，磁通密度计算模块（71）根据前一时刻的转子电角度值θ_e(j-1)，通过对存储器（711）中数据查表，得到反电势波形函数数字值u_a(j)、u_b(j)、u_c(j)； 

当actual_en为0时，采用理想正弦波法对反电势波形进行模拟；反电势波形函数数字值u_a(j)、u_b(j)、u_c(j)由三角函数运算单元B（712）完成公式（1）运算得到； 

$\left\{\begin{array}{c}{u}_a\left(j\right)=\sin \left({\mathrm{\θ}}_e\left(j\right)\right)\\ u_b\left(j\right)=\sin ({\mathrm{\θ}}_e\left(j\right)+2\mathrm{\π}/3)\\ u_c\left(j\right)=\sin ({\mathrm{\θ}}_e\left(j\right)-2\mathrm{\π}/3)\end{array}\right.---\left(1\right)$

如图5所示，电磁转矩计算单元（72）根据反电势波形函数数字值（u_a(j)、u_b(j)、u_c(j)）、电流调理电路（4）输出的绕组电流数字值（i_a(j)、i_b(j)、i_c(j)）以及力矩/反电势系数K_m/e，完成公式（2）运算，得到电磁转矩T_e(j)； 

T_e(j)=K_m/e(u_a(j)i_a(j)+u_b(j)i_b(j)+u_c(j)i_c(j))   （2） 

反电势计算单元（73）根据反电势波形函数（u_a(j)、u_b(j)、u_c(j)）、转子电角速度值ω_e(j)以及力矩/反电势系数K_m/e，完成公式（3）运算，得到反电势数字值E_a(j)、E_b(j)、E_c(j)； 

$\left\{\begin{array}{c}{E}_a\left(j\right)=K_{m/e}{u}_a\left(j\right)\mathrm{\ω}\left(j\right)\\ E_b\left(j\right)=K_{m/e}{u}_b\left(j\right)\mathrm{\ω}\left(j\right)\\ E_c\left(j\right)=K_{m/e}{u}_c\left(j\right)\mathrm{\ω}\left(j\right)\end{array}\right.---\left(3\right)$

转子角速度计算单元（74）根据负载转矩T_L、电磁转矩计算单元（72）输出的电磁转矩T_e(j)以及转动惯量J，实现公式（4）的数字运算，得到转子角速度数字值ω(j)； 

Jdω/dt=T_e-Dω-T_L   （4） 

式中，ω为转子机械角速度，T_e为电动机输出电磁转矩；对公式（4）微分方程，采用数值算法求解，为提高计算效率，本实施例中采用ode45算法； 

除法器（75）接收反电势计算单元（73）输出的与反电势数字值E_a(j)、E_b(j)、E_c(j)，实现公式（5）运算，得到转子机械角速度数字值ω(j)； 

$\left\{\begin{array}{c}{E}_a\left(j\right)=E_a\left(j\right)/K_v\\ E_b\left(j\right)=E_b\left(j\right)/K_v\\ E_c\left(j\right)=E_c\left(j\right)/K_v\end{array}\right.---\left(5\right)$

式中，K_v为可控电压源放大倍数； 

积分器（76）对接收的转子机械角速度数字值ω(j)积分，得到下一时刻转子机械角度数字值θ(j+1)；本实施例中此数值积分的算法仍采用ode45算法； 

乘法器（77）将积分器（76）输出的转子机械角度数字值θ(j)与电动机极对数P相乘，得到转子电角度数字值θ_e(j)； 

三角函数运算单元A（78）实现对下一时刻转子机械角度数字值θ(j+1)的正余弦运算，得到下一时刻转子机械角度θ(j+1)的数字正余弦值sinθ_j+1、cosθ_j+1； 

在本发明中，设计了一种永磁同步电动机模拟器；通过上位机管理模块对其参数进行配置；在驱动器的驱动下，可模拟永磁同步电动机特性，客观反映永磁同步电动机的 基本特性；上位机管理模块可实时显示永磁同步电动机模拟器的电磁转矩、电角度、电角加速度等信息。 

实施例：

本发明永磁同步电动机模拟器，电流采样传感器采用高精度、低温漂线绕电阻；电流信号差分放大器采用AD8206；D/A转换器采用DA7664；USB模块采用CY7C68013；参数模块的计算采用德州仪器DSP芯片TMS320F28335实现；上位机管理模块采用VC实现； 

实施例1：以瑞士瑞诺BLS-30伺服电动机为原型，其位置传感器为旋转变压器，供电电源为36V，参数为：K_m/e=0.07、J=0.23*10^-5kgm²、K_v=1、P=4,绕组电阻5.51Ω，绕组电感1.86mH；反电势选择位actual_en=0，采用理想正弦波法；将以上参数通过上位机管理模块传递至永磁同步电动机模拟器；由自行研制的驱动器分别对瑞士瑞诺BLS-30伺服电动机实体与本发明进行100转/分的速度控制，在驱动器参数相同的条件下，两者转速误差均在1%以内；由自行研制的驱动器驱动本发明，上位机管理模块能实时显示电磁转矩T_e(j)、转子机械角度θ(j)、转子机械角速度ω(j)； 

实施例2：以珠海运控57BL-60伺服电动机为原型，其位置传感器为增量式光电码盘，供电电源为48V，参数为：K_m/e=0.411、J=0.138*10^-4kgm²、K_v=1、P=4,绕组电阻15.42Ω，绕组电感30.08mH；反电势选择位actual_en=1，采用实测法；将以上参数通过上位机管理模块传递至永磁同步电动机模拟器；由自行研制的驱动器分别对瑞士瑞诺57BL-60伺服电动机实体与本发明进行100转/分的速度控制，在驱动器参数相同的条件下，两者转速误差均在1%以内；由自行研制的驱动器驱动本发明，上位机管理模块能实时显示电磁转矩T_e(j)、转子机械角度θ(j)、转子机械角速度ω(j)； 

U	永磁同步电动机绕组U相
		V	永磁同步电动机绕组V相
W	永磁同步电动机绕组W相
		O	永磁同步电动机中线
Vs(t)	旋转变压器输出正弦信号
		Vc(t)	旋转变压器输出余弦信号
Ea(t)	U相反电势模拟值

[0053] 

Eb(t)	V相反电势模拟值
		Ec(t)	W相反电势模拟值
Ea(j)	第j时刻U相反电势数字值
		Eb(j)	第j时刻V相反电势数字值
Ec(j)	第j时刻W相反电势数字值
		A	光电码盘A相输出
B	光电码盘B相输出
		Z	光电码盘Z相输出
Te	电动机输出电磁转矩
		Te(j)	第j时刻电磁转矩数字值
TL	负载转矩
		Km/e	力矩/反电势系数
J	电动机转动惯量
		Kv	可控电压源放大倍数
ua(j)	第j时刻U相反电势波形函数数字值
		ub(j)	第j时刻V相反电势波形函数数字值
uc(j)	第j时刻W相反电势波形函数数字值
		θ(j)	第j时刻转子机械角度
θ(j+1)	第j+1时刻转子机械角度
		sinθj	第j时刻转子机械角度正弦值
cosθj	第j时刻转子机械角度余弦值
		sinθj+1	第j+1时刻转子机械角度正弦值
cosθj+1	第j+1时刻转子机械角度余弦值
		θe(j)	第j时刻转子电角度
θe(j+1)	第j+1时刻转子电角度
		ω	转子机械角速度
ω(j)	第j时刻转子机械角速度

[0054] 

ea(j)	第j时刻U相反电势控制信号数字值
		eb(j)	第j时刻V相反电势控制信号数字值
ec(j)	第j时刻W相反电势控制信号数字值
		ea(t)	U相反电势控制信号模拟值
eb(t)	V相反电势控制信号模拟值
		ec(t)	W相反电势控制信号模拟值
ia(j)	第j时刻U相电流数字值
		ib(j)	第j时刻V相电流数字值
ic(j)	第j时刻W相电流数字值
		ia(t)	U相电流模拟值
ib(t)	V相电流模拟值
		ic(t)	W相电流模拟值

Claims (4)

1.一种永磁同步电动机模拟器，其特征在于：该模拟器包括绕组模拟电路（2）、旋转变压器信号模拟模块（3）、光电码盘信号模拟模块（4）、电流调理电路（5）、反电势调理电路（6）、系统算法模块（7）、USB通信模块（8）和上位机管理模块（9）。

绕组模拟电路（2）由继电器（21）、电流传感器（22）、绕组电阻（23）、绕组电感（24）和可控电压源（25）等组成；继电器（21）在线圈绕组过压或过流时，切断驱动器与模拟器的连接；电流传感器（22）采集绕组电流i_a(t)、i_b(t)、i_c(t)，并传递至电流调理电路（5）；绕组电阻（23）和绕组电感（24）由物理电感和电阻组成，对永磁同步电动机绕组电阻、绕组电感进行模拟；可控电压源根据接收到的反电势模拟控制信号e_a(t)、e_b(t)、e_c(t)产生反电势信号E_a(t)、E_b(t)、E_c(t)，且满足:[E_a(t) E_b(t) E_c(t)]=K_v[e_a(t) e_b(t) e_c(t)]，K_v为可控电压源放大倍数。

旋转变压器信号模拟模块（3）由D/A转换器（31）、乘法器A（32）、乘法器B（33）组成；接收系统计算模块（7）输出的转子机械角度θ(j)的数字正弦值sinθ_j与数字余弦值cosθ_j，对其进行D/A转换后与电动机驱动器（1）输出的载波信号相乘，得到模拟旋变输出调幅信号V_s(t)、V_c(t)。

光电码盘信号模拟模块（4）根据参数计算模块（7）输出的转子机械角度θ(j)，输出光电码盘A相、B相、Z相信号A、B、Z。

电流调理电路（5）由差分放大器（51）、滤波电路（52）及A/D转换器（53）组成。绕组模拟电路（2）中的电流传感器（22）输出的电流信号模拟值i_a(t)、i_b(t)、i_c(t)，经差分放大器（51）、滤波电路（52）滤除共模及高频干扰后，经A/D转换器（53），得到三相绕组电流数字值i_a(j)、i_b(j)、i_c(j)。

反电势调理电路（6）完成对参数计算模块（7）输出的反电势数字控制信号的D/A转换，输出反电势模拟控制信号e_a(t)、e_b(t)、e_c(t)。

系统计算模块（7）包括：磁通密度计算单元（71）、电磁转矩计算单元（72）、反电势计算单元（73）、转子角速度计算单元（74）、除法器（75）、积分器（76）、乘法器C（77）和三角函数运算单元A（78）组成；完成反电势波形函数（u_a(j)、u_b(j)、u_c(j)）、电磁转矩T_e(j)、转子机械角速度ω(j)、下一时刻转子机械角度θ(j+1)及其正余弦值（sinθ_j+1、cosθ_j+1）、下一时刻转子电角度θ_e(j+1)、反电势控制信号数字值e_a(j)、e_b(j)、e_c(j)的计算。

USB通信模块（8）完成永磁同步电动机模拟器与上位机控制软件（9）的通信工作。

上位机管理模块（9）完成对永磁同步电动机模拟器参数、反电势波形函数选择位actual_en的配置以及电磁转矩T_e、转子机械角度θ(j)、转子机械角速度ω(j)、三相绕组电流数字值i_a(j)、i_b(j)、i_c(j)的实时波形显示。

2.根据权利要求1所述的永磁同步电动机模拟器，其特征在于：绕组电阻（23）、绕组电感（24）采用物理电阻、电感实现，根据所模拟永磁同步电动机参数不同，进行更换；系统具有故障诊断功能，继电器（21）在线圈绕组过压或过流时，切断驱动器与模拟器的连接。

3.根据权利要求1所述的永磁同步电动机模拟器，其特征在于：上位机控制软件（9）通过USB通信模块（8）可完成对永磁同步电动机模拟器参数的配置，并可实时显示转子机械角度θ(j)、转子机械角速度ω(j)、三相绕组电流数字值i_a(j)、i_b(j)、i_c(j)。

4.根据权利要求1所述的永磁同步电动机模拟器，其特征在于：磁通密度计算单元（71）根据转子电角度值θ(j)，利用理想正弦波法或实测法计算得到反电势波形函数u_a(j)、u_b(j)、u_c(j)；电磁转矩计算单元（72）实现运算；转子角速度计算单元（74）采用ode45算法对微分方程Jdω/dt=T_e-Dω-T_L求解，获取转子角速度ω(j)；反电势计算单元（73）实现运算[e_a(j) e_b(j) e_c(j)]=K_m/eω(j)[u_a(j) u_b(j) u_c(j)]/K_v。

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