CN116382251B - 一种电机驱动系统本体类功能安全测试装置 - Google Patents

一种电机驱动系统本体类功能安全测试装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种电机驱动系统本体类功能安全测试方法及装置,包括电机驱动系统、实时仿真平台、故障注入单元、实时数据采集与监控单元;实时仿真平台与故障注入单元连接,电机驱动系统分别与故障注入单元、实时数据采集与监控单元连接;测试装置用于提供电机驱动控制系统的正常运行工况和模拟故障工况。本发明有益效果:一种电机驱动系统本体类功能安全测试方法及装置,提出的测试方法与装置可实现电机驱动控制正常与故障运行状态的模拟。特别是对电机本体类故障进行故障注入、模拟与仿真,对电机驱动产品的开发及功能安全性能提升有益。

Description

一种电机驱动系统本体类功能安全测试装置
技术领域
本发明属于电动机领域,尤其是涉及一种电机驱动系统本体类功能安全测试装置。
背景技术
随着电动汽车的普及与整体水平提升,整车及系统级功能呈现出多样化、智能化趋势。电驱动系统作为电动汽车的核心关键部件,其本体和电力电子系统的集成度不断提升,系统性故障和部件失效的风险不断增加,因而,电机驱动系统的故障安全性受到了广大生产企业、整车企业以及消费者的广泛关注。
为了确保电机驱动系统的功能安全性,广泛使用ISO26262与T/CSAE263-2022两项标准用于测试流程和管理指导标准;同时,大部分主机厂商已全面开展功能安全的流程认证和产品认证工作。电机驱动系统本体类故障大致可以分为电机三相绕组故障、永磁电机转子失效、轴系失效、绝缘及冷却故障等。
在电机驱动系统开发阶段,一般无法直接模拟本体类故障,进而无法直接实现在线功能安全测试。因此,亟需一种基于半实物仿真的本体类功能安全测试平台,对电机控制系统进行模拟本体类故障用例注入,检测分析电机驱动系统在故障模式下的响应结果,并以此评价系统的功能安全性能。
发明内容
有鉴于此,本发明旨在提出一种电机驱动系统本体类功能安全测试装置,进行电机本体类实时故障注入与模拟测试,实现故障模式下响应结果分析。
为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:
一种电机驱动系统功能安全测试装置,包括电机驱动系统、实时仿真平台、故障注入单元、实时数据采集与监控单元;
实时仿真平台与故障注入单元连接,电机驱动系统分别与故障注入单元、实时数据采集与监控单元连接;
测试装置用于提供电机驱动控制系统的正常运行工况和模拟故障工况。
进一步的,所述电机驱动系统包括驱动电机、电机控制器、高低压线束及配套通讯器件,利用电机模拟器代替驱动电机,用于模拟驱动电机的三相负载,配置电机模拟器的参数使其与实际驱动电机对应参数保持一致;
三相模拟负载相电阻参数和相电感参数可独立可调。
进一步的,实时仿真平台包括上位机硬件与仿真软件,其中上位机硬件用于通讯信号采集和模拟控制系统部件;仿真软件用于电机控制系统中功率电路、电机模型、控制策略、故障模型的仿真模型搭建。
进一步的,所述故障注入单元包括虚拟与实物两个部分,其中虚拟部分为实时仿真平台中的仿真故障模型;实物部分为模拟部分故障类型所需的外加电路,通过外加电路所模拟的电信号实现各部件各类故障的故障注入、信号转换功能。
进一步的,所述实时数据采集与监控单元,包括实时仿真状态监控与测试信号采集,用于完成对整个平台的数据监测、存储控制、历史数据查看。
进一步的,本方案公开了一种电机驱动系统本体类功能安全测试方法,基于一种电机驱动系统功能安全测试装置,包括基于控制器端及故障注入单元的电机本体类故障注入测试方法,通过电机驱动系统功能安全测试装置进行电机本体类故障注入测试,并检查样机状态并记录转矩指令、输出转速、输出转矩、电机温度、三相电流值及报警信息。
进一步的,电机本体类故障注入类型包括本体过温与冷却异常、过电流、三相匝间绕组故障、转子失磁、绝缘异常、电机轴卡滞,具体测试方法包括:
电机本体过温与冷却异常测试方法:通过设定电机控制器中的控制指令,使驱动电机系统在限定转速模式下达到最大电流输出,通过故障注入单元模拟电机温度过高信号或修改电机温度保护阈值,以激发电机温度保护功能;
过电流测试方法:在实时仿真平台中设定最大转矩指令,或通过故障注入单元改变电流环反馈信号,使相电流超过过流检测阈值,激发电机过电流保护功能;
三相匝间绕组故障测试方法:调节电机控制器,在设定转速条件下的最大输出电流范围内,按照特定电流输出目标值设定驱动电机系统目标状态;记录驱动电机系统在目标状态的三相电流输出值,调节三相模拟负载的相参数,减少某一相设定值,以此达到电机三相匝间绕组故障;
转子失磁测试方法:通过设定电机控制器中的控制指令,使电机模拟器在限定转速模式下达到最大输出转矩;在运行稳定后,通过在实时仿真平台中设定永磁体磁链值为正常状态时的50%,以实现转子失磁故障注入与模拟;
绝缘异常测试方法:首先设置驱动电机系统的工作模式为空载最高转速,通过设定实时仿真平台中电机模型的参数或故障注入单元的参数,设定绝缘电阻通路的电阻值小于绝缘异常判定值,以实现绝缘异常模拟;
电机轴卡滞测试方法:调节电机控制器,使被测样品在设定的转速、转矩工作状态下保持稳定;通过故障注入单元设定电机模拟装置输出转速为零,并保证转速转换时间≤10ms,以实现电机轴卡滞模拟。
进一步的,本方案公开了一种电子设备,包括处理器以及与处理器通信连接,且用于存储所述处理器可执行指令的存储器,所述处理器用于执行一种电机驱动系统本体类功能安全测试方法。
进一步的,本方案公开了一种服务器,包括至少一个处理器,以及与所述处理器通信连接的存储器,所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令,所述指令被所述处理器执行,以使所述至少一个处理器执行一种电机驱动系统本体类功能安全测试方法。
进一步的,本方案公开了一种计算机可读取存储介质,存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现一种电机驱动系统本体类功能安全测试方法。
相对于现有技术,本发明所述的一种电机驱动系统本体类功能安全测试装置具有以下有益效果:
(1)本发明所述的一种电机驱动系统本体类功能安全测试装置,提出的测试方法与装置可实现电机驱动控制正常与故障运行状态的模拟。特别是对电机本体类故障进行故障注入、模拟与仿真,对电机驱动产品的开发及功能安全性能提升有益;
(2)本发明所述的一种电机驱动系统本体类功能安全测试装置,通过建立电机本体类故障及功能失效模式,可为电机控制器功能安全提供全面且具体的测试场景分析库,对电机驱动系统的功能安全测评体系及测试规范有益。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1(a)为电机本体过温与冷却异常故障与功能安全测试结果中运行时间与输出转矩关系示意图;
图1(b)为电机本体过温与冷却异常故障与功能安全测试结果中运行时间与d-q轴电流分量示意图;
图1(c)为电机本体过温与冷却异常故障与功能安全测试结果中运行时间与模拟转速关系示意图;
图2(a)为过电流故障与功能安全测试结果中运行时间与输出转矩关系示意图;
图2(b)为过电流故障与功能安全测试结果中运行时间与d-q轴电流分量示意图;
图2(c)为过电流故障与功能安全测试结果中运行时间与模拟转速关系示意图;
图3(a)为运行时间与输出转矩关系示意图;
图3(b)为三相匝间绕组故障与功能安全测试结果中运行时间与d-q轴电流分量示意图;
图3(c)为三相匝间绕组故障与功能安全测试结果中运行时间与模拟转速关系示意图;
图3(d)为三相匝间绕组故障与功能安全测试结果中运行时间与转子位置示意图;
图4(a)为转子失磁故障与功能安全测试结果中运行时间与输出转矩关系示意图;
图4(b)为转子失磁故障与功能安全测试结果中运行时间与d-q轴电流分量示意图;
图4(c)为转子失磁故障与功能安全测试结果中运行时间与模拟转速关系示意图;
图5(a)为绝缘异常故障与功能安全测试结果中运行时间与输出转矩关系示意图;
图5(b)为绝缘异常故障与功能安全测试结果中运行时间与d-q轴电流分量示意图;
图5(c)为绝缘异常故障与功能安全测试结果中运行时间与模拟转速关系示意图;
图6(a)为电机轴卡滞故障与功能安全测试结果中运行时间与输出转矩关系示意图;
图6(b)为电机轴卡滞故障与功能安全测试结果中运行时间与d-q轴电流分量示意图;
图6(c)为电机轴卡滞故障与功能安全测试结果中运行时间与模拟转速关系示意图;
图6(d)为电机轴卡滞故障与功能安全测试结果中运行时间与转子位置示意图。
实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
在说明书附图中,图1(a)为电机本体过温与冷却异常故障与功能安全测试结果中运行时间与输出转矩关系示意图;图1(b)为电机本体过温与冷却异常故障与功能安全测试结果中运行时间与d-q轴电流分量示意图;图1(c)为电机本体过温与冷却异常故障与功能安全测试结果中运行时间与模拟转速关系示意图;图2(a)为过电流故障与功能安全测试结果中运行时间与输出转矩关系示意图;图2(b)为过电流故障与功能安全测试结果中运行时间与d-q轴电流分量示意图;图2(c)为过电流故障与功能安全测试结果中运行时间与模拟转速关系示意图;图3(a)为运行时间与输出转矩关系示意图;图3(b)为三相匝间绕组故障与功能安全测试结果中运行时间与d-q轴电流分量示意图;图3(c)为三相匝间绕组故障与功能安全测试结果中运行时间与模拟转速关系示意图;图3(d)为三相匝间绕组故障与功能安全测试结果中运行时间与转子位置示意图;图4(a)为转子失磁故障与功能安全测试结果中运行时间与输出转矩关系示意图;图4(b)为转子失磁故障与功能安全测试结果中运行时间与d-q轴电流分量示意图;图4(c)为转子失磁故障与功能安全测试结果中运行时间与模拟转速关系示意图;图5(a)为绝缘异常故障与功能安全测试结果中运行时间与输出转矩关系示意图;图5(b)为绝缘异常故障与功能安全测试结果中运行时间与d-q轴电流分量示意图;图5(c)为绝缘异常故障与功能安全测试结果中运行时间与模拟转速关系示意图;图6(a)为电机轴卡滞故障与功能安全测试结果中运行时间与输出转矩关系示意图;图6(b)为电机轴卡滞故障与功能安全测试结果中运行时间与d-q轴电流分量示意图;图6(c)为电机轴卡滞故障与功能安全测试结果中运行时间与模拟转速关系示意图;图6(d)为电机轴卡滞故障与功能安全测试结果中运行时间与转子位置示意图。
为了克服电机本体类故障无法进行模拟与测试的缺陷,本发明提供一种电机驱动系统本体类功能安全测试装置,即发明内容中包含测试方法和测试装置两个方面。
第一方面,本发明提供一种电机驱动系统功能安全测试装置,具体为一种电机驱动控制系统故障注入测试装置,能够实现电机驱动控制系统正常运行和模拟故障工作状态。
所述电机驱动控制系统故障注入测试装置,包括但不限于电机驱动系统、实时仿真平台、故障注入单元、实时数据采集与监控单元等部分。
所述电机驱动系统,主要包括驱动电机、电机控制器、高低压线束及其配套通讯器件等。鉴于电机本体类故障形式,优选的,使用电机模拟器代替驱动电机模拟三相负载,配置相关参数使其与实际驱动电机对应参数保持一致,驱动电机系统控制器与电机模拟装置匹配运行。具体的,三相模拟负载相电阻参数和相电感参数应独立可调。
所述实时仿真平台包括上位机硬件与仿真软件,其中,上位机硬件用于通讯信号采集和模拟控制系统部件;仿真软件用于电机控制系统中功率电路、电机模型、控制策略、故障模型等仿真模型搭建。
优选的,实时仿真平台选用dSPACE及其实时仿真软件;仿真软件相关开发环境优选MATLAB/Simulation、Configurationdesk与测试环境软件Controldesk、ECU-TEST,用于模型开发以及对dSPACE中的实时仿真进行上位机监控;
所述故障注入单元,包括虚拟与实物两个部分,其中,虚拟部分为实时仿真平台中的仿真故障模型;实物部分为模拟部分故障类型所需的外加电路,通过外加电路所模拟的电信号,以实现各部件各类故障的故障注入、信号转换等功能。
优选的,所述故障注入单元为实物模式,由故障注入命令接口、故障注入控制器、输入输出接口、电源接口等组成。用于接收上位机的故障注入命令,同时上传故障注入单元当前的工作状态;
优选的,所述故障注入单元用于故障代码的存储及注入,实现对电机驱动控制系统各部件各类故障进行故障注入与模拟,并实现“电机控制器、上位机、dSPACE”三者之间不同类型信号之间的电平转换;
所述实时数据采集与监控单元,包括实时仿真状态监控与测试信号采集,应具备整个平台数据监测、存储控制、历史数据查看等功能。
优选的,实时数据采集与监控单元由上位机、示波器及传感器等构成。
第二方面,本发明提供一种电机驱动系统本体类功能安全测试方法,具体为基于控制器端及故障注入单元的电机本体类故障注入测试方法。通过第一方面中所述的电机驱动系统功能安全测试装置,进行电机本体类故障注入测试,并检查样机状态并记录转矩指令、输出转速、输出转矩、电机温度、三相电流值及报警信息。
优选的,电机驱动系统及功能安全测试平台,应在限定直流母线电压的工作模式下,系统处于电动或馈电工作状态下进行测试。
所述电机本体类故障注入类型包括本体过温与冷却异常、过电流、三相匝间绕组故障、转子失磁、绝缘异常、电机轴卡滞,具体测试方法如下:
(1)电机本体过温与冷却异常
通过设定电机控制器中的控制指令,使驱动电机系统在限定转速模式下达到最大电流输出,通过故障注入单元模拟电机温度过高信号或修改电机温度保护阈值,以激发电机温度保护功能。
(2)过电流
在实时仿真平台中设定最大转矩指令,或通过故障注入单元改变电流环反馈信号,使相电流超过过流检测阈值,激发电机过电流保护功能。
(3)三相匝间绕组故障
调节电机控制器,使其在设定转速条件下的最大输出电流范围内,按照特定电流输出目标值设定驱动电机系统目标状态;记录驱动电机系统在目标状态的三相电流输出值,调节三相模拟负载的相参数,减少某一相设定值,以此达到电机三相匝间绕组故障。
(4)转子失磁
通过设定电机控制器中的控制指令,使电机模拟器在限定转速模式下达到最大输出转矩;在运行稳定后,通过在实时仿真平台中设定永磁体磁链值为正常状态时的50%,以实现转子失磁故障注入与模拟。
(5)绝缘异常
优选的,驱动电机系统的工作模式为空载最高转速。
通过设定实时仿真平台中电机模型的参数或故障注入单元的参数,设定绝缘电阻通路的电阻值小于绝缘异常判定值,以实现绝缘异常模拟。
(6)电机轴卡滞
调节电机控制器,使被测样品在设定的转速、转矩工作状态下保持稳定;通过故障注入单元设定电机模拟装置输出转速为零,并保证转速转换时间≤10ms,以实现电机轴卡滞模拟。
在具体实施过程中,本发明为一种电机驱动系统本体类功能安全测试装置,通过电机驱动系统功能安全测试装置,将电机本体类故障测试方法注入测试样机;并依据测试数据,检验样机工作状态及功能安全性能。以下结合具体实施方法对本发明的技术方案进行详细说明,并不用于限定本申请的保护范围。在本实施例中,具体包括以下内容:
(1)选取测试样品,初步确定被测样品的基本参数,参数如表1所示。本具体实施例选用电机模拟器代替驱动电机模拟三相负载,并确保配置相关参数使其与实际驱动电机对应参数保持一致,电机模拟器参数如表2所示;实时仿真平台选用dSPACE及其实时仿真软件,参数如表3所示。
表1 驱动电机及控制器测试样品基本参数
表2 电机模拟器基本参数
表3 实时仿真平台基本参数
(2)电机本体过温与冷却异常故障与功能安全测试
驱动电机控制器处于额定电压340V、最低工作电压250V的工作条件下,通过设定电机控制器中的控制指令,使驱动电机系统在额定转速4700r/min和峰值转速16000r/min分别达到最大电流550A输出。通过测试设备模拟电机温度过高信号,激发电机温度保护功能;测试结果如图,电机驱动系统能进入3级故障,无异常现象,故障条件消失后系统可以在持续功率对应的额定转速点下正常运行。
(3)过电流故障与功能安全测试
驱动电机控制器处于额定电压340V、最低工作电压250V的电动、馈电工作条件下,并设定最大转矩指令。通过故障注入单元改变电流环反馈信号,使相电流超过过流检测阈值500A,激发电机过电流保护功能。测试结果如图所示,电机驱动系统能进入2级故障,无异常现象,故障条件消失后系统可以在持续功率对应的额定转速点下正常运行。
(4)三相匝间绕组故障与功能安全测试
调节电机控制器,使系统保持在5200r/min转速条件下,并且最大输出电流在550A以内。按照表4所示的特定电流输出目标值,设定驱动电机系统目标状态并记录驱动电机系统在目标状态的三相电流输出值。在实时仿真平台上位机软件中,调节三相模拟负载的相参数为178.5uH,使电机三相不平衡。测试结果如图所示,驱动电机系统进入3级故障,无异常现象,故障条件消失后系统可以在持续功率对应的额定转速点下正常运行。
表4 三相匝间绕组故障模拟特定电流目标值
(5)转子失磁故障与功能安全测试
驱动电机控制器处于额定电压340V、最低工作电压250V的工作条件下,通过设定电机控制器中的控制指令,使驱动电机系统在额定转速4700r/min和峰值转速16000r/min分别达到最大电流550A输出。系统运行稳定后,将驱动电机模拟器的永磁体磁链值设定为初始值0.0675Wb的50%,即0.03375Wb。测试结果如图所示,驱动电机系统进入1级故障,需对永磁电机进行维修来消除故障。
(6)绝缘异常故障与功能安全测试
驱动电机控制器处于额定电压340V的电动工作条件下,在驱动电机系统绝缘检测处并联接入可变电阻。设定电机控制器中的控制指令,使驱动电机系统在最高工作转速模式下空载运行,通过设定实时仿真平台中电机模型的并联电阻值为开路,即远小于绝缘异常判定值。测试结果如图所示,驱动电机系统进入2级故障,无异常现象,故障条件消失后系统可以在持续功率对应的额定转速点下正常运行。
(7)电机轴卡滞故障与功能安全测试
驱动电机控制器处于额定电压340V、最低工作电压250V的电动、馈电工作条件下,设定系统为转矩模式。当系统保持稳定后,将电机模拟装置输出转速设定为零,转速转换时间为10ms。测试结果如图所示,驱动电机系统进入3级故障,故障条件恢复后系统可以正常执行转矩控制功能,并且不再发生故障。
本领域普通技术人员可以意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及方法步骤,能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现,为了清楚地说明硬件和软件的可互换性,在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的方法和系统,可以通过其它的方式实现。例如,以上所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。上述单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围,其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种电机驱动系统功能安全测试装置,其特征在于:包括电机驱动系统、实时仿真平台、故障注入单元、实时数据采集与监控单元;
实时仿真平台与故障注入单元连接,电机驱动系统分别与故障注入单元、实时数据采集与监控单元连接;
测试装置用于提供电机驱动控制系统的正常运行工况和模拟故障工况;
所述电机驱动系统包括驱动电机、电机控制器、高低压线束及配套通讯器件,利用电机模拟器代替驱动电机,用于模拟驱动电机的三相负载,配置电机模拟器的参数使其与实际驱动电机对应参数保持一致;
三相模拟负载相电阻参数和相电感参数可独立可调;
实时仿真平台包括上位机硬件与仿真软件,其中上位机硬件用于通讯信号采集和模拟控制系统部件;仿真软件用于电机控制系统中功率电路、电机模型、控制策略、故障模型的仿真模型搭建;
所述故障注入单元包括虚拟与实物两个部分,其中虚拟部分为实时仿真平台中的仿真故障模型;实物部分为模拟部分故障类型所需的外加电路,通过外加电路所模拟的电信号实现各部件各类故障的故障注入、信号转换功能;
测试方法包括:
基于控制器端及故障注入单元的电机本体类故障注入测试方法,通过电机驱动系统功能安全测试装置进行电机本体类故障注入测试,并检查样机状态并记录转矩指令、输出转速、输出转矩、电机温度、三相电流值及报警信息;
电机本体类故障注入类型包括本体过温与冷却异常、过电流、三相匝间绕组故障、转子失磁、绝缘异常、电机轴卡滞,具体测试方法包括:
电机本体过温与冷却异常测试方法:通过设定电机控制器中的控制指令,使驱动电机系统在限定转速模式下达到最大电流输出,通过故障注入单元模拟电机温度过高信号或修改电机温度保护阈值,以激发电机温度保护功能;
过电流测试方法:在实时仿真平台中设定最大转矩指令,或通过故障注入单元改变电流环反馈信号,使相电流超过过流检测阈值,激发电机过电流保护功能;
三相匝间绕组故障测试方法:调节电机控制器,在设定转速条件下的最大输出电流范围内,按照特定电流输出目标值设定驱动电机系统目标状态;记录驱动电机系统在目标状态的三相电流输出值,调节三相模拟负载的相参数,减少某一相设定值,以此达到电机三相匝间绕组故障;
转子失磁测试方法:通过设定电机控制器中的控制指令,使电机模拟器在限定转速模式下达到最大输出转矩;在运行稳定后,通过在实时仿真平台中设定永磁体磁链值为正常状态时的50%,以实现转子失磁故障注入与模拟;
绝缘异常测试方法:首先设置驱动电机系统的工作模式为空载最高转速,通过设定实时仿真平台中电机模型的参数或故障注入单元的参数,设定绝缘电阻通路的电阻值小于绝缘异常判定值,以实现绝缘异常模拟;
电机轴卡滞测试方法:调节电机控制器,使被测样品在设定的转速、转矩工作状态下保持稳定;通过故障注入单元设定电机模拟装置输出转速为零,并保证转速转换时间≤10ms,以实现电机轴卡滞模拟。
2.根据权利要求1所述的一种电机驱动系统功能安全测试装置,其特征在于:所述实时数据采集与监控单元,包括实时仿真状态监控与测试信号采集,用于完成对整个平台的数据监测、存储控制、历史数据查看。
3.一种电子设备,包括处理器以及与处理器通信连接,且用于存储所述处理器可执行指令的存储器,其特征在于:所述处理器用于执行上述权利要求1中所述的测试方法。
4.一种服务器,其特征在于:包括至少一个处理器,以及与所述处理器通信连接的存储器,所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令,所述指令被所述处理器执行,以使所述至少一个处理器执行如权利要求1中所述的测试方法。
5.一种计算机可读取存储介质,存储有计算机程序,其特征在于:所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1中所述的测试方法。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103033704A (zh) * 2012-12-11 2013-04-10 上海汽车集团股份有限公司 电动汽车高压电气故障动态模拟试验系统及方法
CN105628406A (zh) * 2015-12-28 2016-06-01 中南大学 高速列车牵引传动控制系统故障注入方法及仿真系统
KR20170052205A (ko) * 2015-11-04 2017-05-12 한국전기연구원 공작기계용 모터 드라이브 제어기 성능 시험 시스템 및 방법
CN110309535A (zh) * 2019-05-23 2019-10-08 中南大学 一种永磁体局部失磁故障模拟方法及故障注入器
CN209513933U (zh) * 2018-11-30 2019-10-18 北京经纬恒润科技有限公司 一种纯电动汽车三电控制器测试系统
CN111123900A (zh) * 2020-01-21 2020-05-08 厦门金龙联合汽车工业有限公司 四轮分布式驱动电动客车整车控制器硬件在环测试系统
CN111123105A (zh) * 2020-02-14 2020-05-08 东南大学 基于高频信号注入的电机匝间短路故障诊断方法
CN115729224A (zh) * 2022-12-13 2023-03-03 重庆青山工业有限责任公司 电驱动系统故障注入硬件在环仿真测试方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103033704A (zh) * 2012-12-11 2013-04-10 上海汽车集团股份有限公司 电动汽车高压电气故障动态模拟试验系统及方法
KR20170052205A (ko) * 2015-11-04 2017-05-12 한국전기연구원 공작기계용 모터 드라이브 제어기 성능 시험 시스템 및 방법
CN105628406A (zh) * 2015-12-28 2016-06-01 中南大学 高速列车牵引传动控制系统故障注入方法及仿真系统
CN209513933U (zh) * 2018-11-30 2019-10-18 北京经纬恒润科技有限公司 一种纯电动汽车三电控制器测试系统
CN110309535A (zh) * 2019-05-23 2019-10-08 中南大学 一种永磁体局部失磁故障模拟方法及故障注入器
CN111123900A (zh) * 2020-01-21 2020-05-08 厦门金龙联合汽车工业有限公司 四轮分布式驱动电动客车整车控制器硬件在环测试系统
CN111123105A (zh) * 2020-02-14 2020-05-08 东南大学 基于高频信号注入的电机匝间短路故障诊断方法
CN115729224A (zh) * 2022-12-13 2023-03-03 重庆青山工业有限责任公司 电驱动系统故障注入硬件在环仿真测试方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
大功率交直交冶金轧机主传动系统半实物仿真研究;谭娟;张宇;陈柳松;;大功率变流技术(第06期);全文 *

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