四种基于电机控制的简化设计系统模型北京赛车

日期:2019-11-08编辑作者:北京赛车官方正版投注

ADI开发了四种基本类型,以整合各种可能的电机控制架构: 1区 配置说明:* 以直流电轨为基准的控制器;* 低边分流检测( * 低速通信协议 – 易于隔离。典型应用:逆变器。2区 配置说明:* 以直流电轨为基准的控制器;* 基于传感器/变压器的相位电流检测(25A);* 低速通信协议 – 易于隔离。典型应用:简单功能伺服和驱动。3区 配置说明:* 以接地为基准的控制器和通信;* 隔离式控制和反馈,性能更佳;* 基于传感器/变压器的相位电流检测(25A);* 高速通信协议。典型应用:高级功能伺服和驱动。4区 配置说明:* 以接地为基准的控制器和通信;* 隔离式控制和反馈,性能更佳;* 分流式相位电流检测* 高速通信协议。

传感器标有CE标识,符合EN 50178标准。

主要特点:

北京赛车官方正版投注 1

流入电网的逆变器输出电流(15-50ARMS)由一台传感器进行测量,以便反馈回至控制器进行脉宽调制(PWM)正弦波控制。控制器主要基于供有 5V电压并与电子控制系统其他有源元件共享基准电压的微处理器或DSP(数字信号处理器)。LEM公司的HMS电流传感器通过一个 5V电源来运行。其内部基准电压(2.5V)由一个单独的端子提供,允许通过DSP或微处理器轻松使用传感器。但是,传感器还能接受来自这些相同DSP的外部基准电压(2V到2.8V之间),传感器从这些DSP上获得其自身基准电压。控制系统所有电子元件之间的这种共生使得整个应用效率更高(错误计算中的基准漂移消除)。HMS电流传感器非常适合太阳能逆变器所需要的所有电流测量。

脉冲分配技术实现20KHz高开关频率

基于电机控制系统模型的设计价值旨在帮助简化使用传统非自动化方法进行控制系统设计时所遭遇的固有困难与复杂性。为设计人员提供可视化设计环境,让开发人员为整个系统使用单一模型,实现数据分析、模型可视化、测试、验证和最终的产品部署。 一旦模型完成构建和测试,便会自动生成精确的实时软件,相比传统的手动编码能节省时间并降低总开发成本。 可自动生成代码的基于模型的设计还可用于快速原型制作,进一步缩短设计周期。本身提供软件再利用结构,允许将已完成的设计根据所需应用有效地调高或调低复杂性,从而以更简单、更具性价比的方式可靠地完成升级。通过减少设计时间,并提供性能、系统功能性以及特性和调度等方面更精确且更接近预设计期望的最终设计,从而节省宝贵的设计资源。基于电机控制系统模型设计的优势* 更快的设计调整,获得所需性能、功能和能力;* 设计周期具有更高的可预测性,产品发货速度更快;* 减少设计、开发和部署。

北京赛车官方正版投注 2

可考核验证驱动器在真实电流环境下的性能;

除了诸如《京都协议书》等政治策略所带来的动力和压力之外,多种形式能源不断增长的成本以及“更洁净”动力源的搜寻也在推动着对诸如太阳能等替代能源的关注。许多新设计不断涌现,从而最有效和高效地利用这些能源。这些设计具有当今电子技术的支持,其中包括电流传感器。

电机功率级HIL特点:

而且,当印刷电路板上用于电流测量的空间很紧张时,理想情况是将初级导体进行集成。将这些模块直接表面贴装到印刷电路板上,从而降低制造成本,同时也避免混淆各种焊接工艺。除了外形尺寸小之外,HMS设计还实现了8mm漏电和间隙距离。通过一个600 CTI对其塑料管壳进行累积,使得HMS具有高隔离性能(测试隔离电压:4.3 kVRMS/50 Hz/1分钟)。

某型号飞机工作环境动态特性大,主机厂为了保证其供应商设计提供的环控高/低温泵电机控制器满足快速性、稳定性、可靠性的指标要求,需要对电机控制器进行功率级仿真测试。

将逆变器直接与电网连接,避免使用变压器(无变压器系统)(图2)。

客户收益:

HMS电流传感器外形尺寸仅仅为16 (长) x 13.5(宽) x 12(高)mm

高动态测试控制器的控制算法和所有传感器性能;

可提供涵盖标称交流、直流、脉冲和混合隔离电流测量的四种标准模块,这些模块可在宽至± 3 x IPN的测量范围内测量高达50kHz的5、10、15或20 ARMS电流。四种模块的机械设计完全相同,因此这些模块可用于测量整个最终产品范围的电流。增益和偏移为固定值并进行了设定,因此,在lpn,输出电压等于输入或输出基准电压± 0.625 V。

占地面积小,实施周期短

尽管各国都有自己各自不同的接受值,但是共同要求都是标称输出电流的0.5%或1%,或者在一些国家是一个限定值(英国为20mA,德国和比荷卢三国关税同盟为1A,日本为100mA,中国和美国为50mA)。如果直流电流大于这个限定值,则必须将系统与电网断开。对于是否需要测量直流电流或只是检测临界值,现在还没有清晰的界定。

无需额外开发信号级电流反馈接口;

* 将太阳能电池组件与逆变器连接,经变压器(图1)接入电网,或者

北京赛车官方正版投注 3

电流传感器可用于峰值电流检测,用于真实值与设定点的对比。逆变器还在控制输出频率的系统中使用电流传感器。实际上,无论频率何时移出预选范围,逆变器都会停止运行一会儿(短于两秒)。

复合高动态控制算法;

另外一个解决方案是不将电能送进电网,而是对用于自动化装置加电的电池进行充电。这就是“离网”。对于偏僻建筑的应用,如开采沉陷、澳大利亚或加拿大或第三世界国家村庄内的偏僻沉陷,以及路标和地下光等。

PowerHIL主要由HiGale实时仿真子系统和电机电力模拟子系统两部分组成。HiGale实时仿真子系统负责电机模型与电流复合控制模型的实时解算;电机电力模拟负载子系统通过变流技术实现对三相负载电流的模拟。电机功率级HIL原理如下图:

当太阳能电池板所产生的电能反馈回电网时(一个“电网连接”系统),可以采用两种连接方式:

电机控制系统广泛应用于航空航天、轨道、兵器、船舶、工业自动化等领域,随着电机控制系统交流化、数字化、集成化的发展趋势,利用半实物仿真提高系统的开发效率越来越受到重视。在针对伺服控制器成品的测试验证阶段,HIL半实物仿真可以根据测试对象、测试方法的不同,分为信号级、功率级和机械级三种形式。

现在,市场上可供应处理从500W到10KW功率的太阳能逆变器,以及高达500KW能力的装置也有可能,例如大型体育馆地下停车场的连续照明。系统使用寿命可能长达20年。两种类型的系统(有变压器和无变压器)均可提供一个单相输出(用于较小功率系统)或三相输出(用于大功率系统),这取决于目标电网和电力装置。

多种保护逻辑防止设备发生损坏

通常在刚好在PV 方阵后使用最大功率点跟踪(MPPT)组件来确保方阵工作在其最大功率运行水平。通过使用用于跟踪功能的电流和电压传感器,应用一种特殊软件算法和专用电子元件一起来控制电池板(电池)的工作点。一般来说,一台电流传感器可用于测量单相输出(供到电网的电流),而另一台传感器可用于测量输入直流电流(10-25A)。在三相输出的情况下,两台传感器可用于测量三相输出的交流电流。接入电网的DC/AC逆变器是一台将直流信号转换为正弦波的全桥逆变器。

基本原理及组成

由于无变压器设计中不会产生变压器损失,因此是最有效的类型。在这种配置中,有时在光伏(PV)方阵和逆变器(DC/AC)之间使用一台升压转换器来将组件的电压转换成逆变器的输入电压。

润科通用与航天某所合作,展开空间机械臂关节伺服控制系统稳定性分析与试验验证平台的建设。该平台可以完成对直流28V供电,300W的直流无刷电机控制器的功率级测试,并且仿真模型中可以模拟负载的实时变化。此平台可以实现故障注入功能,其中,软故障包括电阻电感热性能变化、传感器精度降低、电机卡死等;硬故障包括电机绕组断路、位置传感器信号断路故障、硬故障通过实时仿真系统的DO接口控制继电器实现。

由于在电网上(交流侧)需要不能超出的低直流值,因此偏移和温度漂移必须尽可能最好。对电网连接的另一个要求是不能将直流电流供进电网。由传感器偏移或IGBT通信产生的直流电流可能会引起网络麻烦。该电流可能会使变压器产生饱和,这样会使网络产生更多损失和更多谐波。对于无变压器配置,这不是个大问题。

基于FPGA的100ns级电机 逆变器高速动态仿真;

设计与开环霍尔效应技术共同使用的独特LEM ASIC已经用于改善性能。除了与传统离散技术相比更宽的工作温度范围(-40到 85°C)之外,这些性能改善还包括更好的偏移和增益漂移以及线性度。

多并联桥臂 脉冲分配技术实现20KHz高开关频率;

这些传感器可用于诸如电力逆变器(太阳能、风力等)等工业场合以及家用电器、变速驱动器、UPS、开关电源(SMPS)和空调,使这些装置的效率更高。

由润科通用负责研制开发的电机功率级HIL项目也是首例由国内供应商实现的功率级HIL仿真。

根据系统设计目的不同(包括尺寸、重量、稳固性、与电网的电气分离、价格、效率和损失),现在大多使用两种或三种不同的逆变器。为了帮助提高效率和保护系统,对所有类型太阳能逆变器内的电流进行测量很重要。

提供基于反射内存的自动化测试功能

在未来的太阳能设计中,该电流可能会予以补偿。直流元件会通过测量交流电流的平均值来计算;这代表直流元件。因此,逆变器控制环路中所使用的电流传感器直流偏移应该尽可能的低。而且,应避免由于逆变器IGBT切换延迟而产生的直流偏移或使其尽可能的小。该直流偏移可导致网络分配变压器产生饱和。为了减小这个直流偏移,正在开发新的逆变器拓扑技术。

具有旋转变压器、光电编码器、霍尔信号模拟,同一平台可模拟多种类型、多种参数的电机,使得同一平台可以完成多种控制器成品的测试任务借助丰富的故障注入功能,可充分测试控制器成品的故障保护功能。

功率级HIL:测试系统利用FPGA高速实时仿真技术、变频器对拖技术模拟电动机和机械负载。测试对象为控制器和驱动器。该方法可以实现针对控制系统更全面测试,但由于其技术难度很高,长期被国外厂商垄断,价格居高不下。功率级HIL不需要待测控制器成品提供电流反馈接口,可通过调节参数改变电机负载大小,在测试电机控制器逻辑及驱动器在真实电流条件下的性能时可选用功率级HIL。

270V高母线电压;

功率级HIL的优点:

定制化实验监控界面

自带能量回馈技术,电源母线电流小,耗能低;

硬故障:电机绕组短路,传感器信号断路

不需要任何接口改造即可最大限度测试控制器成品的控制器 驱动器 全部传感器,快速暴露产品问题,提升效率仅通过调参即可完成电机参数、负载力矩的改变。

应用案例

系统特点:

电机电力模拟子系统又包括创新型主电路、对拖电抗器、信号采集单元、电流传感器、电压传感器。应用脉冲分配技术、多桥臂并联技术、复合控制技术实现高带宽、高精度的三相电流控制,从而实现对电机电气特性的高动态模拟。

不需对控制器成品进行接口改造即可测试控制器成品的控制算法 驱动器

创新型主电路 脉冲分配技术,基于FGPA电机仿真板卡的对拖逆变器单相PWM频率可达20KHz;

考核验证驱动器在20A,350Hz电流环境下的性能。

信号级HIL:测试系统利用基于FPGA的高速实时仿真技术来模拟逆变器、电动机、机械负载。测试对象为伺服控制器。信号级HIL已经在国内各行业得到广泛应用,具有造价低、组建灵活等特点。但是,由于控制器成品往往将控制器与驱动器做成一体,信号级HIL必须由待测控制器提供电流反馈接口,否则无法完成电流闭环,同时,信号级HIL也无法实现对逆变器(驱动放大部分电路)的测试,所以其测试对象覆盖面窄,可在单独测试电机控制器控制逻辑时选用信号级HIL。

某关节伺服控制系统稳定性分析与验证平台

可测试控制器成品的全部传感器在高频大电流环境下的性能

国内首套6KW级电机功率级仿真系统;

某数字化智能供配电技术研究系统

一个功率级HIL平台可覆盖多种电机控制器的测试,通过修改模型参数即可实现对不同电机、负载的模拟

可以实现针对控制器 驱动器的电机控制器成品的整体测试;

不存在机械级HIL的安全隐患,也可模拟多自由度负载

润科通用与兵器某所合作,开展数字化智能供配电技术研究系统的建设,其中包括伺服系统的功率级半实物仿真平台。此平台可实现对270V、56V、28V直流供电、最大功率为10KW的的待测控制器的功率级仿真。支持多种传感器类型,包括旋转变压器、增量式编码器、霍尔传感器等。

高性能的信号调理系统;

不存在机械级HIL中的同轴度问题

创新型谐波吸收主电路减少谐波

针对性滤波电路 保护逻辑;

定制化实验监控界面

软故障:电机参数热性能变化、电机卡死、传感器精度降低等

定制化实验监控界面;

多种保护逻辑防止设备发生损坏。

多种保护逻辑防止设备发生损坏

润科通用功率级HIL:PowerHIL

下图为国产某小功率控制器功率级HIL的效果图和实验监控界面,效果图中,黑色曲线代表电机转速,红、绿、蓝色曲线分别代表U、V、W相电流。

可实现多种故障注入;

机械级HIL:利用仿真设备通过电机拖动台架子系统与待测电机及控制器进行机械连接,实现对机械负载的模拟。测试对象为包括控制器、驱动器、电机、传动的完整伺服控制系统。该方法是针对伺服系统的最完整测试方法,也常常作为出厂检测的手段,但是也有造价高、周期长、占地大等局限,并且难以模拟多自由度负载。在测试整套电机传动系统对负载的响应特性时可选用机械级HIL。

电机控制系统半实物仿真简介

某环控高/低温泵电机功率级仿真测试系统;

可实现故障注入

占地面积小,不存在机械安全隐患。

除HiGale实时仿真子系统和电机电力模拟子系统外,PowerHIL包括信号适配单元和断线测试单元。信号适配单元用于理线,对接控制器成品接口;断线测试单元用于实时仿真机输出信号测量和断线测试。其机柜布局如下图:

本文由北京赛车官方正版投注发布于北京赛车官方正版投注,转载请注明出处:四种基于电机控制的简化设计系统模型北京赛车

关键词: 控制器 模型 基准 相位

关于降低电机噪声的工艺措施探讨北京赛车官方

北极星环境监测网讯:前言电机设备所产生的噪声由于设备的大小和型号不同,其噪声污染级别也不尽相同。电机噪声产...

详细>>

影响电机功效的开始和结果及升高电机功效的主

高效电机是符合国家节能减排政策趋势的必然发展方向;但如何能把握好高效电机性能及成本承受能力,是每一家电...

详细>>

51个知识,帮助你快速了解电机【北京赛车官方正

温升是指电动机在额定运行状态下,定子绕组的温度高出环境温度的数值(环境温度规定为35℃或40℃以下,如果铭牌上未...

详细>>

维修电工普通组试题库之问答题北京赛车官方正

黄金时代种是说教说在起步瞬间(即起步进度的开端时刻)电机的转变为零时,那时的电流值应该是它的堵转电流值。对...

详细>>