永磁同步電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的硬件在環(huán)半實物仿真平臺研究.pdf

1、隨著電力電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和電機(jī)控制理論不斷發(fā)展，永磁同步電機(jī)因為其體積小、重量輕、可靠性好、效率高等特點，被廣泛應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電、電動汽車、電力船舶推進(jìn)和航天航空等領(lǐng)域。在設(shè)計早期階段，常用離線仿真來完成永磁同步電機(jī)的設(shè)計和測試工作。但是離線仿真的缺點是，其結(jié)果不能對控制器軟件的實時參量進(jìn)行評價，同時由于存在開關(guān)元器件的原因，系統(tǒng)的仿真時間過長。而半實物仿真技術(shù)，如硬件在環(huán)(HIL)和快速控制原型(RCP)，可以解決這些問題。HIL半

2、實物仿真，用實時的數(shù)學(xué)模型來模擬被控對象，并與真實的控制器連接，進(jìn)行整個系統(tǒng)的實時仿真測試，可以降低研發(fā)成本，縮短系統(tǒng)開發(fā)周期，并且實驗可重復(fù)性好，可進(jìn)行極端或故障條件下的實驗。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)計和開發(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，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)計了永磁同步電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)硬件在環(huán)半實物仿真平臺的組成結(jié)構(gòu)，包括RT-LA

4、B實時仿真模型和DSP電機(jī)控制器。其中，實時仿真模型包括永磁同步電機(jī)JMAG-RT模型、帶時間戳的三相逆變橋和增量式編碼器實時模型。DSP電機(jī)控制器的設(shè)計過程，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)動系統(tǒng)硬件在環(huán)半實物仿真平臺的實驗驗證。在Simulink中進(jìn)行離線仿真，驗證了id=0的矢量控制方案;對離線模型進(jìn)行編輯和調(diào)試后，完成了HIL半實物平臺的實時仿真;搭建了永磁同步電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的全實物實驗平臺，通過