基于HIL仿真试验平台的动车组电机缺相故障研究

牵引控制系统中异步电机定子绕组发生故障,导致定子绕组不对称连接,严重影响动车组(EMU)牵引控制系统的安全稳定运行。针对牵引控制系统中异步电机定子一相绕组缺相故障,考虑端电压约束条件,推导电机一相缺相的数学模型,并基于硬件在环(HIL)仿真试验平台对数学模型进行验证。详细阐述了HIL测试平台的系统框架,设计实现方法,软硬件连接配置。将Xilinx软件下搭建的电机缺相数学模型下载至dSPACE仿真机上运行,与牵引控制单元(TCU)连接,进行HIL仿真,通过检测算法对电机缺相故障作出判断与处理。结果表明该仿真测试平台的有效性,可提供接近真实的测试环境,为牵引控制系统电机缺相故障诊断与算法功能开发提供了理论基础和设计依据。     

车载电源性能测试平台驱动电机调速系统控制策略研究

纯电动汽车电源性能测试平台是研究电动汽车综合性能的必备条件。为研究纯电动汽车电源性能,提出由直流电机-飞轮组成的车载电源性能测试方案,直流电机用来模拟电动汽车驱动电机,飞轮用来模拟电动汽车的负载和惯量。建立了驱动电机直流调速系统的控制模型,运用Simulink和Psim软件对驱动电机的直流调速系统进行联合仿真,分析并比较了PID控制和模糊-PID控制两种控制策略下驱动电机的直流调速效果;建立了基于dSPACE的车载电源性能测试硬件在环测试平台,以简单循环工况为直流调速系统的参考转速,通过实验对两种控制策略下的仿真结果进行了实验验证。仿真和实验结果均表明模糊-PID控制策略在控制精度和动态性能方面优于PID控制策略。     

车用电机硬件在环实时仿真与测试平台

车用内置式永磁电机功率密度高,参数非线性变化显著.针对此情况,本文在高速FPGA芯片上建立车用永磁电机的非线性模型,与真实控制器连接,构建了硬件在环半实物实时仿真与测试平台(HIL-bench).利用两台产品级车用永磁电机组成共直流母线互馈对拖平台(M/G-bench),与所构建的实时仿真测试平台进行对比.测试转速范围从恒转矩区到弱磁区,测试转矩从轻载到额定负载.对比结果表明,在高速指标方面,HIL-bench系统仿真步长已达到1μs;在逼近现实工况指标方面,两个平台的平均误差为4.15％.     

基于HIL的光伏发电系统自动化测试

在通过准确建立模型来分析光伏发电系统运行特性、大规模光伏接入对电力系统影响中,参数辨识与模型验证成为基础和关键.两者均需进行多组测试试验,消耗大量时间和人力.因此在此针对上述问题,提出了一种基于硬件在环(HIL)仿真平台的自动测试方法.首先介绍了HIL仿真平台的基本架构.其次针对GB/T32892-2016中的交流侧小...     

纯电动汽车加速转矩补偿控制策略及硬件在环测试

为了更好的表现驾驶员加速意图,解决线性踏板控制策略下纯电动汽车驱动转矩偏弱的问题,提出了一种基于模糊控制的转矩补偿方法.在线性踏板控制策略基础上确定电机基准转矩,采用模糊控制算法构建了以加速踏板开度及其变化率为输入参数、补偿转矩为输出参数的驾驶员加速意图控制器,对基准转矩进行叠加优化.搭建Cruise整车动力模型与MA...     

电动汽车用电机控制器过电流保护方法

系统地分析了电机控制器过电流故障产生的原因,建立了基于TM S320 LF2407A的电控平台,搭建了电流的检测、采样、硬件过流保护电路和软件过流保护策略,从而有效地解决了电机控制器过电流故障的保护问题,并且提出了减少过流故障的几点建议.     

基于矢量控制的纯电动汽车电机控制器的研制

设计了针对纯电动汽车开发的一款5k W电机控制器。硬件设计上采用低电压、大电流的MOSFET并联技术,以高性价比的ARM核CPU为主控单元;软件设计上以高性能的电流矢量控制来实现对交流异步电机的精准控制,并加入整车控制逻辑;具有成本低、工艺简单、可靠性高、可以实现批量生产的特点。目前通过实验充分验证了其实用性和可靠性,并已实现批量生产。     

基于数字化虚拟电机硬件在环实时仿真测试

提出了一种基于数字化虚拟电机闭环控制的半实物仿真测试平台。为了更精确地模拟内置式永磁同步电机(IPMSM)宽调速、高转矩的运行特性,基于现场可编程门阵列(FPGA),构建一种考虑电感饱和效应的IPMSM硬件在环(HIL)数字化电机仿真平台。利用有限元计算及Verilog语言编程,建立IPMSM及逆变器模型,整个系统的仿真步长为1μs,逼近真实工况。控制器方面使用与Simulink无缝连接的快速控制原型,对数字化电机采用传统的最大转矩电流比(MTPA)与弱磁控制相结合的控制策略。得到了数字化电机闭环控制的试验波形,讨论了电感饱和效应对传统定参数模型控制效果的影响,体现了这种半实物仿真测试平台作为一种测试控制器算法的可行性和优越性。     

基于HIL的永磁同步电机矢量控制系统的开发

汽车电控系统研发中,很长一段时间内都是使用传统的开发模式,不仅需要手工编写大量代码,而且需要设计相应的接口电路及驱动检测装置,时间长、重复性工作多,本文采用基于V流程的模式进行电机控制系统的开发,对永磁同步电机矢量控制进行了研究。通过在Simulink上搭建永磁同步电机矢量控制算法模型并且实现自动生成代码下载到DSP中,然后在Typhoon HIL电力电子半实物仿真平台上搭建逆变器、永磁同步电机模型,连接DSP对PMSM矢量控制算法进行测试,完成永磁同步电机控制器的开发。     

基于OPAL-RT的电机模拟器仿真方法

针对传统电机控制器测试方案存在灵活性低、成本高等问题,本文提出一种电机模拟器硬件在环仿真测试方法。该方法利用功率变换器模拟电机的电气特性,基于OPAL-RT电力电子解算器的电机半实物仿真,可以更好地模拟电机电气特性,解决了无真实电机情况下的电机功率器件仿真问题。仿真结果表明,电机模拟器能够很好地跟踪电机的运行电流,从而模拟电机运行状态。     

用于开发车辆MCU的变参数电机硬件在环测试方法

分析了电机驱动控制器硬件在环(HIL)仿真技术的关键点,基于NI平台和OPAL-RT电机和电力电子仿真工具包建立了完整的用于开发、测试和验证车辆微控制单元(MCU)的HIL仿真测试系统,功能涵盖试验配置和管理、模型自定义、非线性特征定义和在线调参等。详细介绍了试验中各部分模型的建立方法。结合电机标定测试工况,分别基于电机定参数模型和变参数模型进行仿真测试。测试结果表明,变参数电机模型的试验结果与真实台架的测试结果近似,误差小于15%。通过软件故障注入功能,方便地实现了功率管失效、桥臂直通和相间短路等电气故障注入测试。     

基于dSPACE和三菱IPM的电机控制平台保护

电机控制中常见的控制芯片有DSP、ARM、单片机等。这些都需要根据设计的算法进行手工编程,开发周期较长。半实物仿真系统dSPACE针对这类问题提出了很好的解决方案,大大缩短了开发周期。从原理上介绍了电机控制的硬件保护和软件保护,并分析了智能功率模块IPM死区保护和dSPACE死区模块具体实现时产生的冲突。提出一种协调电路解决此问题。理论分析与制作的控制板试验结果表明,此方法可同时满足死区保护和硬件保护要求,实现IPM的正常工作。     

基于RT-LAB的柔性直流配电保护系统的硬件在环测试

基于PSCAD/EMTDC等纯数字仿真软件对柔性直流配电保护系统进行的研究不能真实模拟保护装置的响应特性、也不便于保护方案的开发和扩展。鉴于此,通过实时数字仿真器RT-LAB以及保护装置的无缝连接,在国内首次搭建出基于深圳典型四端柔性直流配电网的硬件在环测试平台。该平台采用独有的e HS技术解决了实时模拟高频直流变压器的难题,可显著提升测试的时效性和实用性,具有较高的置信度。利用该平台对柔性直流配电网的三种典型故障进行了硬件在环故障测试,验证了所配置保护策略的性能。结果表明:所配置的保护方案功能全、性能好,在故障时动作准确可靠,无死区;实验结果可以直接应用到一次动模实验中,可为柔性直流配电工程的建设研究提供参考。     

基于FPGA的永磁同步电机谐波电流实时仿真研究

针对传统永磁同步电机(PMSM)线性集中参数模型在仿真阶段无法描述谐波电流的问题,构建基于现场可编程门阵列(FPGA)的PMSM分布参数模型。利用该模型反映齿槽转矩、气隙磁场等特点,通过搭建硬件在环(HIL)平台,进行试验验证。通过对模型公式的分析,进行离散化描述,编写Verilog语言程序并在FPGA上运行该模型,再通过与真实控制器连接,进行试验测试,验证了该模型在不同工况点下反映谐波电流的情况。结果表明:该仿真平台能够较好地反映电机谐波电流情况。     

基于无刷直流电机的电动车控制器研究与设计

传统的电动车用无刷直流电机(BLDCM)控制器功率逆变电路,为实时检测相电流,通过电阻进行相电流采样并反馈给微控制单元(MCU)进行电流环闭环控制,然而,在功率较大的控制器电路应用中,大电流会导致功率损耗增加。为解决这一问题,以STM32系列微型单片机为核心,设计了一套电动车控制器控制电路。重点阐述BLDCM硬件控制。为改进电源短路保护电路,提出了一种新型的MOS管内阻采样方法,并制作铝基板PCB。测试结果表明:该控制电路测控性能稳定,能够应用于工业生产中。     

基于数字信号控制器的电动车用开关磁阻电机控制系统设计

以一台三相12/8结构开关磁阻电机(SRM)为对象,设计了一套基于dsPIC30f20l0数字信号控制器( DSC)的电动车用SRM控制系统,根据电动车的性能指标给出了系统的功率变换器、控制策略和软硬件设计,最后进行了装车试验.试验表明该系统运行可靠,性能优良.     

基于CAN总线的电动汽车电机驱动系统测试平台开发

以电动汽车电机驱动系统的测试为背景,针对现有测试仪器存储容量有限和不能定制功能的缺陷,提出了基于GPIB和CAN总线技术的集散测试系统方案。基于此方案,设计了整个测试平台的通信系统以及面向测试任务的测试软件,实现了测试数据的采集、保存、分析和自动报表。实际测试结果表明,平台的开发能满足电动汽车电机驱动系统的测试要求。