永磁同步電機驅動系統(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、計算機技術和電機控制理論不斷發(fā)展，永磁同步電機因為其體積小、重量輕、可靠性好、效率高等特點，被廣泛應用于風力發(fā)電、電動汽車、電力船舶推進和航天航空等領域。在設計早期階段，常用離線仿真來完成永磁同步電機的設計和測試工作。但是離線仿真的缺點是，其結果不能對控制器軟件的實時參量進行評價，同時由于存在開關元器件的原因，系統(tǒng)的仿真時間過長。而半實物仿真技術，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)學模型來模擬被控對象，并與真實的控制器連接，進行整個系統(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，并且實驗可重復性好，可進行極端或故障條件下的實驗。隨著電機技術的提升，基于有限元分析的仿真軟件已成為電機設計和開發(fā)的必要工具。與傳統(tǒng)的永磁同步電機d-q數(shù)學模型相比，JMAG有限元分析模型能夠更好地模擬電機磁路的非線性特點，其結果更加精確。
　　首先，介紹了永磁同步電機的基本結構，建立了靜止三相坐標系和d

3、-q坐標系下永磁同步電機的數(shù)學模型，分析了目前常用的永磁同步電機矢量控制的不同方法，并詳細闡述了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;基于JMAG軟件，建立了永磁同步電機的有限元模型;有限元模型求解分析后，導出RTT文件，在Simulink中建立了永磁同步電機的JMAG-RT模型。
　　再次，設計了永磁同步電機驅動系統(tǒng)硬件在環(huán)半實物仿真平臺的組成結構，包括RT-LA

4、B實時仿真模型和DSP電機控制器。其中，實時仿真模型包括永磁同步電機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電機控制器的設計過程，包括硬件部分和軟件部分。
　　最后，本文進行了永磁同步電機驅動系統(tǒng)硬件在環(huán)半實物仿真平臺的實驗驗證。在Simulink中進行離線仿真，驗證了id=0的矢量控制方案;對離線模型進行編輯和調試后，完成了HIL半實物平臺的實時仿真;搭建了永磁同步電機驅動系統(tǒng)的全實物實驗平臺，通過