CN108075698A - 永磁同步电机转子初始位置硬件在环仿真检测平台 - Google Patents

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    • H02P2207/05—Synchronous machines, e.g. with permanent magnets or DC excitation

Abstract

永磁同步电机转子初始位置硬件在环仿真检测平台，其特征在于：包括上位机、CompactRIO控制器和PXI实时仿真系统，所述上位机通过网络分别与CompactRIO控制器和PXI实时仿真系统连接，所述PXI实时仿真系统包括多核CPU、第一FPGA芯片和第一数据采集单元，所述多核CPU包括永磁同步发电机模型和逆变器模型，该永磁同步电机转子初始位置硬件在环仿真检测平台能够在实验的环境下快速的开发和验证控制算法，全面的闭环测试，节省测试成本，提高运行的安全性，使得控制器在进行真实机组测试之前就能够测试出永磁同步发电机模型转子初始位置。

Description

永磁同步电机转子初始位置硬件在环仿真检测平台
技术领域
本发明涉及电机转子初始位置检测技术领域，具体涉及一种永磁同步电机转子初始位置硬件在环仿真检测平台。
背景技术
永磁同步电机具有结构简单，损耗小，重量轻，效率高，可靠性好等特点，常应用于电动汽车，航空航天等场合，在未知转子的初始位置的情况下，直接启动永磁同步电动机有可能出现所不期望的现象，所以为了更好地控制永磁同步电机，应该确定转子的初始位置后再启动。
对于永磁同步电机这样的大功率电力电子设备，直接在物理设备上做实验，有着很多不便之处。在设计早期阶段，常采用离线仿真来完成设计和测试工作。但离线仿真的缺点是，不能快速的开发和验证控制算法，成本高，系统开发周期长，因此，如何搭建有效、快速、成本低廉的永磁同步电机控制器初始位置检测硬件在环仿真，是本领域内技术人员需要解决的技术问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种永磁同步电机转子初始位置硬件在环仿真检测平台。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
永磁同步电机转子初始位置硬件在环仿真检测平台，包括上位机、CompactRIO控制器和PXI实时仿真系统，所述上位机通过网络分别与CompactRIO控制器和PXI实时仿真系统连接，所述PXI实时仿真系统包括多核CPU、第一FPGA芯片和第一数据采集单元，所述多核CPU包括永磁同步发电机模型和逆变器模型，所述第一FPGA芯片包括第一PWM脉冲计数器和编码器模型，所述第一数据采集单元分别与多核CPU和第一FPGA芯片接口连接，所述编码器模型与永磁同步发电机模型接口连接，所述CompactRIO控制器包括用于测量转子初始位置角的CPU、第二FPGA芯片和第二数据采集单元，所述第二数据采集单元分别与用于测量转子初始位置角的CPU和第二FPGA芯片接口连接，所述第二FPGA芯片包括第二PWM脉冲计数器和PWM脉冲发生器。
优选的，所述CompactRIO控制器与PXI实时仿真系统通过I/O接口连接。
优选的，所述上位机为PLC控制器。
本发明具有以下有益效果：
该永磁同步电机转子初始位置硬件在环仿真检测平台能够快速的开发和验证控制算法，全面的闭环测试，节省测试成本，提高运行的安全性，使得控制器在进行真实机组测试之前就能够测试出永磁同步发电机模型转子初始位置。
附图说明
图1为本发明提出的实用型永磁同步电机转子初始位置硬件在环仿真检测平台的结构示意图；
图中：1、上位机，2、PXI实时仿真系统，21、多核CPU，211、永磁同步发电机模型，212、逆变器模型，22、第一FPGA芯片，221、编码器模型，222、第一PWM脉冲计数器，23、第一数据采集单元，3、CompactRIO控制器，31、用于测量转子初始位置角的CPU，32、第二FPGA芯片，321、第二PWM脉冲计数器，322、PWM脉冲发生器，33、第二数据采集单元。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明实施例提供的永磁同步电机转子初始位置硬件在环仿真检测平台，包括上位机1、CompactRIO(美国国家仪器所生产的可重新配置嵌入式测控系统)控制器3和PXI(坚固的基于计算机的测量和自动化平台)实时仿真系统2，上位机1通过网络分别与CompactRIO控制器3和PXI实时仿真系统2连接，PXI实时仿真系统2包括多核CPU21、第一FPGA(现场可编程门阵列)芯片22和第一数据采集单元23，多核CPU21包括永磁同步发电机模型211和逆变器模型212，第一FPGA芯片22包括第一PWM(脉冲宽度调制)脉冲计数器222和编码器模型221，第一数据采集单元23分别与多核CPU21和第一FPGA芯片22接口连接，编码器模型221与永磁同步发电机模型211接口连接，CompactRIO控制器3包括用于测量转子初始位置角的CPU31、第二FPGA芯片32和第二数据采集单元33，第二数据采集单元33分别与用于测量转子初始位置角的CPU31和第二FPGA芯片接口32连接，第二FPGA芯片32包括第二PWM脉冲计数器321和PWM脉冲发生器322，CompactRIO控制器3与PXI实时仿真系统2通过I/O(输入/输出)接口连接，上位机1为PLC控制器。
本具体实施的工作原理为：
上位机1通过网络连接控制CompactRIO控制器3和PXI实时仿真系统2连接，用于开发构建仿真和控制系统，同时可以实时监控电机运行的参数，第一PWM脉冲计数器用于统计PWM脉冲在一个CPU仿真周期内的占空比的计数器，第二PWM脉冲计数器用于统计PWM脉冲在一个CPU仿真周期内的脉冲计数器，CompactRIO控制器3从PXI实时仿真系统2中通过I/O接口采集到永磁同步发电机模型211的转子位置信息，通过永磁同步发电机模型211的转子位置信息，经过CompactRIO控制器3实时处理器增量法计算得到的电流幅值和通过择半查找算法得到的在下一个时间周期新的永磁同步发电机模型211转子位置角大小，PXI实时仿真系统2从compactRIO控制器3采集到PWM脉冲，PWM脉冲驱动逆变器模型212使永磁同步发电机模型211的转子发生抖动，本发明能够快速的开发和验证控制算法，全面的闭环测试，节省测试成本，提高运行的安全性，使得控制器在进行真实机组测试之前就能够测试出永磁同步发电机模型211转子初始位置。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.永磁同步电机转子初始位置硬件在环仿真检测平台，其特征在于：包括上位机、CompactRIO控制器和PXI实时仿真系统，所述上位机通过网络分别与CompactRIO控制器和PXI实时仿真系统连接，所述PXI实时仿真系统包括多核CPU、第一FPGA芯片和第一数据采集单元，所述多核CPU包括永磁同步发电机模型和逆变器模型，所述第一FPGA芯片包括第一PWM脉冲计数器和编码器模型，所述第一数据采集单元分别与多核CPU和第一FPGA芯片接口连接，所述编码器模型与永磁同步发电机模型接口连接，所述CompactRIO控制器包括用于测量转子初始位置角的CPU、第二FPGA芯片和第二数据采集单元，所述第二数据采集单元分别与用于测量转子初始位置角的CPU和第二FPGA芯片接口连接，所述第二FPGA芯片包括第二PWM脉冲计数器计数器和PWM脉冲发生器。
2.根据权利要求1所述的永磁同步电机转子初始位置硬件在环仿真检测平台，其特征在于：所述CompactRIO控制器与PXI实时仿真系统通过I/O接口连接。
3.根据权利要求1所述的永磁同步电机转子初始位置硬件在环仿真检测平台，其特征在于：所述上位机为PLC控制器。
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