CN207924499U - 一种电机的功率级模拟系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电机的功率级模拟系统，包括电源模块、第一整流电路、第二整流电路、功率级电机模拟器和被测控制器，所述功率级电机模拟器与所述被测控制器通过电阻与电感相连接。其中电源模块分别与第一整流电路、第二整流电路相连，第一整流电路与功率级电机模拟器相连接、第二整流电路与被测控制器相连接。第一整流电路用于利用电源模块输出的三相交流电输出电压为第一电压值的直流电；第二整流电路用于利用该三相交流电输出电压为第二电压值的直流电；其中，第一电压值等于或大于第二电压值。本实施例的系统由于能够使被测控制器和功率级电机模拟器的输入电压不同，因此能够实现对电机制动工况下的模拟。

Description

一种电机的功率级模拟系统

技术领域

本实用新型涉及功率级仿真技术领域，更具体地说，涉及一种电机的功率模拟系统。

背景技术

在对电机进行功率级仿真过程中，多数采用逆变器对拖的方式来实现，即将功率级模拟器与被测驱动控制器通过电阻与电感相连接，功率级模拟器与被测控制器的输入电压采自同一母线，当被测控制器工作在驱动的情况下时，通过控制功率级电机模拟器中逆变器的输出电压，实现对加载到上述电阻与电感上的电压的控制，从而能够产生所期望的电流，实现模拟电机真实的工作状况。

本实用新型的发明人在实践中发现，上述的电源供电方式在该被测控制器工作在驱动情况下时没有问题；当被测控制器工作在制动的情况下时，由于真实情况下电机这时是将机械能转换为电能，然而由于功率级电机模拟器与被测控制器的输入电压采自同一母线，因此输入电压相同，从而导致无法实现对电流的控制，也就无法实现对电机制动工况下的模拟。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种电机的功率级模拟系统，用于实现对对电机进行制动工况下的模拟。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

一种电机的功率级模拟系统，包括电源模块、第一整流电路、第二整流电路、功率级电机模拟器和被测控制器，所述功率级电机模拟器与所述被测控制器通过电阻与电感相连接，其中：

所述电源模块用于与市电网络相连接，并通过主交流母线输出三相交流电；

所述第一整流电路与所述主交流母线相连接，用于利用所述三相交流电输出电压为第一电压值的直流电；

所述第二整流电路与所述交流母线相连接，用于利用所述三相交流电输出电压为第二电压值的直流电，所述第一电压值等于或大于所述第二电压值；

所述功率级电机模拟器的电压输入端通过第一直流母线与所述第一整流电路的电压输出端相连接；

所述被测控制器的电压输入端通过第二直流母线与所述第二整流电路的电压输出端相连接。

可选的，所述电源模块包括三相调压器。

可选的，所述电源模块还包括与所述三相调压器相连接的三相隔离变压器。

可选的，所述电源模块还包括与所述三相隔离变压器相连接的滤波电路。

可选的，所述第一整流电路包括第一控制器、第一传感器、第二传感器和第一四象限整流电路，其中：

所述第一传感器设置在所述主交流母线上，用于检测所述三相交流电的交流电压值和交流电流值；

所述第二传感器设置在所述第一直流母线上，用于检测所述第一直流母线的第一电压值和第一电流值；

所述第一控制器分别与所述第一传感器、所述第二传感器相连接，用于根据所述交流电压值、所述交流电流值、所述第一电压值、所述第一电流值和所述被测驱动器的工作模式输出第一整流控制信号；

所述第一四象限整流电路用于根据所述第一整流控制信号将所述三相交流电变换为直流电。

可选的，所述第二整流电路包括第二控制器、第三传感器、第四传感器和第二四象限整流电路，其中：

所述第三传感器设置在所述主交流母线上，用于检测所述三相交流电的交流电压值和交流电流值；

所述第四传感器设置在所述第二直流母线上，用于检测所述第二直流母线的第二电压值和第二电流值；

所述第二控制器分别与所述第三传感器、所述第四传感器相连接，用于根据所述交流电压值、所述交流电流值、所述第二电压值、所述第二电流值和所述被测驱动器的工作模式输出第二整流控制信号；

所述第二四象限整流电路用于根据所述第二整流控制信号将所述三相交流电变换为直流电。

可选的，所述功率级电机模拟器包括第一逆变电路、第五传感器、电阻电感连接电路、信号采集板和脉冲分配电路，其中：

所述第一逆变电路的电压输入端与所述第一直流母线相连接，用于将所述第一直流母线上的直流电进行逆变处理，并通过模拟器交流母线将得到的交流电输出到所述电阻电感连接电路；

所述第五传感器设置在所述模拟器交流母线上，用于检测所述模拟器交流母线上的模拟器交流电压值和模拟器交流电压值，并输出到所述信号采集板；

所述电阻电感连接电路用于将所述模拟器交流母线与所述被测驱动器相连接；

所述信号采集板用于将所述模拟器交流电压值和所述模拟器交流电流值反馈到仿真机，还用于向所述仿真机反馈所述第一逆变电路发送的故障信号；

所述脉冲分配电路用于接收所述仿真机根据所述模拟器交流电压值与所述模拟器交流电流值输出的逆变控制信号，并将所述逆变控制信号输出到所述第一逆变电路。

可选的，所述第一逆变电路包括四并联逆变器。

可选的，所述被测驱动器包括第二逆变电路和第三控制器，其中：

所述第二逆变电路的电压输入端与所述第二直流母线相连接、电压输出端与所述功率级电机模拟器相连接；

所述第三控制器用于向所述第二逆变电路输出逆变控制信号。

从上述的技术方案可以看出，本实用新型公开了一种电机的功率级模拟系统，包括电源模块、第一整流电路、第二整流电路、功率级电机模拟器和被测控制器，所述功率级电机模拟器与所述被测控制器通过电阻与电感相连接。其中电源模块分别与第一整流电路、第二整流电路相连，第一整流电路与功率级电机模拟器相连接、第二整流电路与被测控制器相连接。第一整流电路用于利用电源模块输出的三相交流电输出电压为第一电压值的直流电；第二整流电路用于利用该三相交流电输出电压为第二电压值的直流电；其中，第一电压值等于或大于第二电压值。本实施例的系统由于能够使被测控制器和功率级电机模拟器的输入电压不同，因此能够实现对电机制动工况下的模拟。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的一种电机的功率级模拟系统的结构框图；

图2为本实用新型提供的另一种电机的功率级模拟系统的结构框图；

图3为本实用新型提供的又一种电机的功率级模拟系统的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

图1为本实用新型实施例提供的一种电机的功率级模拟系统的结构框图。

如图1所示，本实施例提供的电机的功率级模拟系统用于实现对电机在驱动工况下和制动工况下的模拟。该系统具体包括电源模块10、第一整流电路20、第二整流电路30、功率级电机模拟器40和被测驱动器50。

电源模块用于连接市电网络，从市电网络接收380伏的交流市电，并通过主交流母线100输出经过调压滤波后的三相交流市电，该电压一般也为380伏。

第一整流电路的电压输入端与主交流母线相连接，用于对电源模块输出的三相交流电进行整流处理，并通过第一直流母线200输出直流电，其输出的直流电的电压为第一电压值。

第二整流电路的电压输入端也与主交流母线相连接，用对电源模块输出的三相交流电进行整流处理，并通过第二直流母线300输出直流电，其输出的直流电的电压为第二电压值。

功率级电机模拟器的电压输电端与第一直流母线相连接，用于利用第一直流母线上的直流电对电机进行模拟；被测控制器的电压输入端与第二直流母线相连接，用于利用第二直流母线上的直流电进行模拟输出。

在被测控制器工作在驱动工况时，第一直流母线的第一电压值与第二直流母线的第二电压值相等；当被测控制器工作在制动工况时，即这时功率级电机模拟器模拟电机处于制动工况，模拟利用机械能输出电能的状态，此时第一直流母线的第一电压值与第二直流母线的第二电压值不相等，具体来说是控制第一电压值大于第二电压值。

从上述技术方案可以看出，本实施例提供了一种电机的功率级模拟系统，包括电源模块、第一整流电路、第二整流电路、功率级电机模拟器和被测控制器，所述功率级电机模拟器与所述被测控制器通过电阻与电感相连接。其中电源模块分别与第一整流电路、第二整流电路相连，第一整流电路与功率级电机模拟器相连接、第二整流电路与被测控制器相连接。第一整流电路用于利用电源模块输出的三相交流电输出电压为第一电压值的直流电；第二整流电路用于利用该三相交流电输出电压为第二电压值的直流电；其中，第一电压值等于或大于第二电压值。本实施例的系统由于能够使被测控制器和功率级电机模拟器的输入电压不同，因此能够实现对电机制动工况下的模拟。

实施例二

图2为本实用新型实施例提供的另一种电机的功率级模拟系统的结构框图。

如图2所示，本实施例提供的功率级模拟系统具体包括电源模块10、第一整流电路20、第二整流电路30、功率级电机模拟器40和被测驱动器50。

其中，该电源模块具体包括三相调压器TU、三相隔离变压器TM和滤波电路12，其中三相调压器用于供用户调节其输出电压，从而可以使本实用新型的技术方案适应更为广泛的场合。三相隔离变压器实现电气的隔离，保护本系统的安全，避免市电网络中的冲击电流对本系统造成损坏。滤波电路用于实现对主交流母线的三相交流电进行初步滤波。

第一整流电路20包括第一控制器21、第一传感器22、第二传感器23和第一四象限整流电路24。

其中，第一传感器22设置在主交流母线上，且与第一控制器21相连接，用于对主交流母线上的三相交流电的电压和电流进行检测，并向第一控制器21输出反映电压的交流电压值和反映电流的交流电流值；第二传感器23设置在第一直流母线上，用于对直流母线的电压和电流进行检测，即对第一四象限整流电路24输出的电压和电流进行检测，并将检测到的第一电压值和第一电流值输出到第一控制器21。

第一控制器21用于接收上述第一传感器22输出的交流电压值和交流电流值，同时也接收第二传感器23输出的第一电压值和第一电流值。并根据交流电压值、交流电流值、第一电压值、第一电流值和被测控制器的工况向第一四象限整流电路24输出相应的整流控制信号。

第一四象限整流电路24用于根据第一控制器21输出的整流控制信号对三相交流电进行整流处理，得到并向第一直流母线输出该电压为第一电压值的直流电。

第二整流电路30包括第二控制器31、第三传感器32、第四传感器33和第二四象限整流电路34。

其中，第三传感器32设置在主交流母线上，且与第二控制器31相连接，用于对主交流母线上的三相交流电的电压和电流进行检测，并向第二控制器31输出反映电压的交流电压值和反映电流的交流电流值；第四传感器33设置在第二直流母线上，用于对直流母线的电压和电流进行检测，即对第二四象限整流电路34输出的电压和电流进行检测，并将检测到的第二电压值和第二电流值输出到第二控制器31。

第二控制器31用于接收上述第三传感器32输出的交流电压值和交流电流值，同时也接收第四传感器33输出的第二电压值和第二电流值。并根据交流电压值、交流电流值、第二电压值、第二电流值和被测控制器的工况向第二四象限整流电路输出相应的整流控制信号。

第二四象限整流电路34用于根据第二控制器31输出的整流控制信号对三相交流电进行整流处理，得到并向第二直流母线输出该电压为第二电压值的直流电。

上述第一传感器22和第三传感器32因为均设置在主交流母线上，都是用于对主交流母线的电压和电流进行检测，因此这两个传感器实际为同一传感器。另外，第一控制器22和第二控制器32可以采用同一传感器，在同一传感器上利用不同的功能模块对第一四象限整流电路和第二四象限整流电路进行控制。

功率级电机模拟器具体包括第一逆变电路41、第五传感器42、电阻电感连接电路43，信号采集板44和脉冲分配电路45。第一逆变器41的电压输入端与第一直流母线相连接，用于将第一直流母线上的直流电逆变为三相交流电。其电压输出端设置有模拟器交流母线，用于传输其逆变得到的三相交流电，该模拟器交流母线与电阻电感连接电路相连接，该电阻电感连接电路用于将该三相交流电与被测驱动器相连接。

第五传感器42设置在该模拟器交流母线上，用于对该三相交流电的电压和电流进行检测，从而得到该模拟器交流母线上的模拟器交流电压值和模拟器交流电流值，并将该模拟器交流电压值和模拟器交流电流值发送至该信号采集板。信号采集板44还用于接收第一逆变器发送的故障信号。信号采集板还用于将模拟器交流电压值、模拟器交流电流值和故障信号发送至与该功率级电机模拟器相连接的仿真机上。仿真机则用于根据上述电流值和电压值向该模拟器发送逆变控制信号，该逆变控制信号包括PWM信号。

脉冲分配电路45用于接收仿真机发送的逆变控制信号，并将该逆变信号变换为多路逆变控制信号，同时将相应的每路逆变控制信号发送至第一逆变电路的相应的输入端口，以实现对第一逆变电路的驱动控制。

该第一逆变电路41具体包括四并联逆变器，从而能够实现更高频率的电力跟踪，同时也会得到更高的电流跟踪精度。

被测驱动器包括第二逆变电路51和第三控制器52，第二逆变电路51的电压输入端与第二直流母线相连接，电压输出端与功率级电机模拟器相连接，用于根据第二直流母线的直流电输出相应的三相交流电。第三控制器52则用于根据被测控制器的工况向第二逆变电路51输出相应的逆变控制信号。

实施例三

图3为本实用新型实施例提供的又一种电机的功率级模拟系统的结构框图。

如图3所示，本实施例提供的功率级模拟系统具体包括电源模块10、整流电路60、功率级电机模拟器40和被测驱动器50。

其中，该电源模块10具体包括三相调压器TU、三相隔离变压器TM和滤波电路12，其中三相调压器用于供用户调节其输出电压，从而可以使本实用新型的技术方案适应更为广泛的场合。三相隔离变压器实现电气的隔离，保护本系统的安全，避免市电网络中的冲击电流对本系统造成损坏。滤波电路用于实现对主交流母线的三相交流电进行初步滤波。

整流电路包括主控制器61、主传感器62、第二传感器23、第四传感器33、第一四象限整流电路24和第二四象限整流电路34。

其中，主传感器62设置在主交流母线上，且与主控制器61相连接，用于对主交流母线上的三相交流电的电压和电流进行检测，并向主控制器61输出反映电压的交流电压值和反映电流的交流电流值；第二传感器23设置在第一直流母线上，用于对直流母线的电压和电流进行检测，即对第一四象限整流电路24输出的电压和电流进行检测，并将检测到的第一电压值和第一电流值输出到主控制器61。

第四传感器33设置在第二直流母线上，用于对该第二直流母线的电压和电流进行检测，即对第二四象限整流电路34输出的电压和电流进行检测，并将检测到的第二电压值和第二电流值输出到主控制器61。

主控制器61用于接收上述主传感器62输出的交流电压值和交流电流值，同时也接收第二传感器23输出的第一电压值和第一电流值，还接收第四传感器33输出的第二电压值和第二电流值。并根据交流电压值、交流电流值、第一电压值、第一电流值、第二电压值、第二电流值和被测控制器的工况分别向第一四象限整流电路24、第二四象限整流电路34输出相应的整流控制信号。

第一四象限整流电路24用于根据主控制器61输出的整流控制信号对三相交流电进行整流处理，得到并向第一直流母线输出该电压为第一电压值的直流电。

第二四象限整流电路34用于根据主控制器61输出的整流控制信号对三相交流电进行整流处理，得到并向第二直流母线输出该电压为第二电压值的直流电。

功率级电机模拟器具体包括第一逆变电路41、第五传感器42、电阻电感连接电路43，信号采集板44和脉冲分配电路45。第一逆变电路41的电压输入端与第一直流母线相连接，用于将第一直流母线上的直流电逆变为三相交流电。其电压输出端设置有模拟器交流母线，用于传输其逆变得到的三相交流电，该模拟器交流母线与电阻电感连接电路相连接，该电阻电感连接电路用于将该三相交流电与被测驱动器相连接。

第五传感器42设置在该模拟器交流母线上，用于对该三相交流电的电压和电流进行检测，从而得到该模拟器交流母线上的模拟器交流电压值和模拟器交流电流值，并将该模拟器交流电压值和模拟器交流电流值发送至该信号采集板。信号采集板还用于接收第一逆变器41发送的故障信号。信号采集板还用于将模拟器交流电压值、模拟器交流电流值和故障信号发送至与该功率级电机模拟器相连接的仿真机上。仿真机则用于根据上述电流值和电压值向该模拟器发送逆变控制信号，该逆变控制信号包括PWM信号。

脉冲分配电路45用于接收仿真机发送的逆变控制信号，并将该逆变信号变换为多路逆变控制信号，同时将相应的每路逆变控制信号发送至第一逆变电路的相应的输入端口，以实现对第一逆变电路的驱动控制。

该第一逆变电路41具体包括四并联逆变器，从而能够实现更高频率的电力跟踪，同时也会得到更高的电流跟踪精度。

被测驱动器50包括第二逆变电路51和第三控制器52，第二逆变电路51的电压输入端与第二直流母线相连接，电压输出端与功率级电机模拟器相连接，用于根据第二直流母线的直流电输出相应的三相交流电。第三控制器52则用于根据被测控制器的工况向第二逆变电路输出相应的逆变控制信号。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

尽管已描述了本实用新型实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本实用新型所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (9)

1.一种电机的功率级模拟系统，其特征在于，包括电源模块、第一整流电路、第二整流电路、功率级电机模拟器和被测控制器，所述功率级电机模拟器与所述被测控制器通过电阻与电感相连接，其中：

所述电源模块用于与市电网络相连接，并通过主交流母线输出三相交流电；

所述第一整流电路与所述主交流母线相连接，用于利用所述三相交流电输出电压为第一电压值的直流电；

所述第二整流电路与所述交流母线相连接，用于利用所述三相交流电输出电压为第二电压值的直流电，所述第一电压值等于或大于所述第二电压值；

所述功率级电机模拟器的电压输入端通过第一直流母线与所述第一整流电路的电压输出端相连接；

所述被测控制器的电压输入端通过第二直流母线与所述第二整流电路的电压输出端相连接。

2.如权利要求1所述的功率级模拟系统，其特征在于，所述电源模块包括三相调压器。

3.如权利要求2所述的功率级模拟系统，其特征在于，所述电源模块还包括与所述三相调压器相连接的三相隔离变压器。

4.如权利要求3所述的功率级模拟系统，其特征在于，所述电源模块还包括与所述三相隔离变压器相连接的滤波电路。

5.如权利要求1所述的功率级模拟系统，其特征在于，所述第一整流电路包括第一控制器、第一传感器、第二传感器和第一四象限整流电路，其中：

所述第一传感器设置在所述主交流母线上，用于检测所述三相交流电的交流电压值和交流电流值；

所述第二传感器设置在所述第一直流母线上，用于检测所述第一直流母线的第一电压值和第一电流值；

所述第一控制器分别与所述第一传感器、所述第二传感器相连接，用于根据所述交流电压值、所述交流电流值、所述第一电压值、所述第一电流值和所述被测驱动器的工作模式输出第一整流控制信号；

所述第一四象限整流电路用于根据所述第一整流控制信号将所述三相交流电变换为直流电。

6.如权利要求1所述的功率级模拟系统，其特征在于，所述第二整流电路包括第二控制器、第三传感器、第四传感器和第二四象限整流电路，其中：

所述第三传感器设置在所述主交流母线上，用于检测所述三相交流电的交流电压值和交流电流值；

所述第四传感器设置在所述第二直流母线上，用于检测所述第二直流母线的第二电压值和第二电流值；

所述第二控制器分别与所述第三传感器、所述第四传感器相连接，用于根据所述交流电压值、所述交流电流值、所述第二电压值、所述第二电流值和所述被测驱动器的工作模式输出第二整流控制信号；

所述第二四象限整流电路用于根据所述第二整流控制信号将所述三相交流电变换为直流电。

7.如权利要求1所述的功率级模拟系统，其特征在于，所述功率级电机模拟器包括第一逆变电路、第五传感器、电阻电感连接电路、信号采集板和脉冲分配电路，其中：

所述第一逆变电路的电压输入端与所述第一直流母线相连接，用于将所述第一直流母线上的直流电进行逆变处理，并通过模拟器交流母线将得到的交流电输出到所述电阻电感连接电路；

所述第五传感器设置在所述模拟器交流母线上，用于检测所述模拟器交流母线上的模拟器交流电压值和模拟器交流电压值，并输出到所述信号采集板；

所述电阻电感连接电路用于将所述模拟器交流母线与所述被测驱动器相连接；

所述信号采集板用于将所述模拟器交流电压值和所述模拟器交流电流值反馈到仿真机，还用于向所述仿真机反馈所述第一逆变电路发送的故障信号；

所述脉冲分配电路用于接收所述仿真机根据所述模拟器交流电压值与所述模拟器交流电流值输出的逆变控制信号，并将所述逆变控制信号输出到所述第一逆变电路。

8.如权利要求7所述的功率级模拟系统，其特征在于，所述第一逆变电路包括四并联逆变器。

9.如权利要求1所述的功率级模拟系统，其特征在于，所述被测驱动器包括第二逆变电路和第三控制器，其中：

所述第二逆变电路的电压输入端与所述第二直流母线相连接、电压输出端与所述功率级电机模拟器相连接；

所述第三控制器用于向所述第二逆变电路输出逆变控制信号。