永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的硬件在環(huán)半實(shí)物仿真平臺(tái)研究.pdf

1、隨著電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和電機(jī)控制理論不斷發(fā)展，永磁同步電機(jī)因?yàn)槠潴w積小、重量輕、可靠性好、效率高等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電、電動(dòng)汽車(chē)、電力船舶推進(jìn)和航天航空等領(lǐng)域。在設(shè)計(jì)早期階段，常用離線仿真來(lái)完成永磁同步電機(jī)的設(shè)計(jì)和測(cè)試工作。但是離線仿真的缺點(diǎn)是，其結(jié)果不能對(duì)控制器軟件的實(shí)時(shí)參量進(jìn)行評(píng)價(jià)，同時(shí)由于存在開(kāi)關(guān)元器件的原因，系統(tǒng)的仿真時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。而半實(shí)物仿真技術(shù)，如硬件在環(huán)(HIL)和快速控制原型(RCP)，可以解決這些問(wèn)題。HIL半

2、實(shí)物仿真，用實(shí)時(shí)的數(shù)學(xué)模型來(lái)模擬被控對(duì)象，并與真實(shí)的控制器連接，進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)仿真測(cè)試，可以降低研發(fā)成本，縮短系統(tǒng)開(kāi)發(fā)周期，并且實(shí)驗(yàn)可重復(fù)性好，可進(jìn)行極端或故障條件下的實(shí)驗(yàn)。隨著電機(jī)技術(shù)的提升，基于有限元分析的仿真軟件已成為電機(jī)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)的必要工具。與傳統(tǒng)的永磁同步電機(jī)d-q數(shù)學(xué)模型相比，JMAG有限元分析模型能夠更好地模擬電機(jī)磁路的非線性特點(diǎn)，其結(jié)果更加精確。
　　首先，介紹了永磁同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，建立了靜止三相坐標(biāo)系和d

3、-q坐標(biāo)系下永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，分析了目前常用的永磁同步電機(jī)矢量控制的不同方法，并詳細(xì)闡述了id=0矢量控制策略的原理框圖和各組成部分的實(shí)現(xiàn)方法。
　　其次，介紹了有限元分析方法的理論基礎(chǔ);基于JMAG軟件，建立了永磁同步電機(jī)的有限元模型;有限元模型求解分析后，導(dǎo)出RTT文件，在Simulink中建立了永磁同步電機(jī)的JMAG-RT模型。
　　再次，設(shè)計(jì)了永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)硬件在環(huán)半實(shí)物仿真平臺(tái)的組成結(jié)構(gòu)，包括RT-LA

4、B實(shí)時(shí)仿真模型和DSP電機(jī)控制器。其中，實(shí)時(shí)仿真模型包括永磁同步電機(jī)JMAG-RT模型、帶時(shí)間戳的三相逆變橋和增量式編碼器實(shí)時(shí)模型。DSP電機(jī)控制器的設(shè)計(jì)過(guò)程，包括硬件部分和軟件部分。
　　最后，本文進(jìn)行了永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)硬件在環(huán)半實(shí)物仿真平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。在Simulink中進(jìn)行離線仿真，驗(yàn)證了id=0的矢量控制方案;對(duì)離線模型進(jìn)行編輯和調(diào)試后，完成了HIL半實(shí)物平臺(tái)的實(shí)時(shí)仿真;搭建了永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的全實(shí)物實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，通過(guò)