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    用于測(cè)試汽車逆變器的主動(dòng)電機(jī)仿真

    發(fā)布時(shí)間:2024-09-15 責(zé)任編輯:lina

    【導(dǎo)讀】作為電池模擬器,可以使用標(biāo)準(zhǔn)電源。通過適當(dāng)控制電機(jī)模擬器,相電流通過相線圈從 DUT 流向模擬器,并通過 DC-Link 流回 DUT,反之亦然。因此,DC-Link受到實(shí)際電流的壓力,但由于能量在兩個(gè)逆變器之間流動(dòng),因此電池模擬只需為整個(gè)系統(tǒng)的損耗提供能量。這是重要的好處之一:可以使用相對(duì)較小的電源,而無需向電網(wǎng)反饋能量。僅使用 20kW 的電源,就可以模擬約 250kW 的電機(jī)。


    顯示了 IRS 電動(dòng)機(jī)模擬器針對(duì)作為被測(cè)設(shè)備 (DUT) 的三相逆變器的基本設(shè)置:該概念基于直接讓兩個(gè)逆變器相互運(yùn)行的想法 - 三相和 DC-Link 都直接耦合。

    作為電池模擬器,可以使用標(biāo)準(zhǔn)電源。通過適當(dāng)控制電機(jī)模擬器,相電流通過相線圈從 DUT 流向模擬器,并通過 DC-Link 流回 DUT,反之亦然。因此,DC-Link受到實(shí)際電流的壓力,但由于能量在兩個(gè)逆變器之間流動(dòng),因此電池模擬只需為整個(gè)系統(tǒng)的損耗提供能量。這是重要的好處之一:可以使用相對(duì)較小的電源,而無需向電網(wǎng)反饋能量。僅使用 20kW 的電源,就可以模擬約 250kW 的電機(jī)。

    電池模擬器可以使用標(biāo)準(zhǔn)電源。通過適當(dāng)控制電機(jī)模擬器,相電流通過相線圈從 DUT 流向模擬器,并通過 DC-Link 流回 DUT,反之亦然。因此,DC-Link 受到實(shí)際電流的壓力,但由于能量在兩個(gè)逆變器之間流動(dòng),電池模擬只需提供整個(gè)系統(tǒng)損耗的能量。這是重要的好處之一:可以使用相對(duì)較小的電源,而無需向電網(wǎng)反饋能量。僅使用 20kW 的電源,就可以模擬約 250kW 的電機(jī)。


    用于測(cè)試汽車逆變器的主動(dòng)電機(jī)仿真圖 2:主動(dòng)電機(jī)模擬器概念


    在大多數(shù)設(shè)置中,模擬器會(huì)產(chǎn)生電機(jī)的感應(yīng)電壓,而 DUT 處于電流控制模式,定義施加到電機(jī)的扭矩。

    由于設(shè)置是對(duì)稱的,因此 DUT 可以作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行,模擬器可以作為電機(jī)負(fù)載運(yùn)行,反之亦然。因此,可以模擬標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)運(yùn)行和恢復(fù)。圖中顯示了 DUT 的三相電流和負(fù)直流電流。在這種情況下,負(fù)電流表示恢復(fù)。


    用于測(cè)試汽車逆變器的主動(dòng)電機(jī)仿真圖 3:典型相電流和高壓直流電流


    優(yōu)點(diǎn)和限制 與通常采用大型多級(jí)逆變器的復(fù)雜電機(jī)模擬器相比,此設(shè)置使用緊湊型兩級(jí)逆變器。這在很大程度上節(jié)省了空間和成本。此外,相對(duì)較小的電源也極大地降低了成本和尺寸。

    當(dāng)然,也存在一些限制。直接耦合需要兩個(gè)逆變器之間有良好的同步性。系統(tǒng)在 5…10kHz 范圍內(nèi)的固定頻率下運(yùn)行效果。此斬波頻率還定義了使用兩級(jí)逆變器模擬的速度。此外,必須使用這種直接耦合來補(bǔ)償諧波。相電流的典型頻率在 200Hz 范圍內(nèi) - 在 3 極電機(jī)上可達(dá)到 4000RPM。

    IRS 電機(jī)模擬器的重點(diǎn)是選擇固定工作點(diǎn)的應(yīng)用,而不是模擬完整的非線性電機(jī)模型。可以實(shí)現(xiàn)線性電機(jī)模型。

    但許多應(yīng)用不需要模擬電機(jī)的全速范圍或機(jī)械行為。因此,在速度和電機(jī)諧波并不重要但空間和成本決定適合的模擬器系統(tǒng)的應(yīng)用中,IRS 電機(jī)模擬器是選擇。請(qǐng)注意,與高度復(fù)雜的模擬器相比,成本和空間節(jié)省遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過 10 倍!

    另一方面,與簡(jiǎn)單的無源線圈解決方案相比,模擬器僅需要大約兩倍的空間

    位置傳感器模擬

    要測(cè)試逆變器,不僅要模擬電機(jī)相位的負(fù)載。逆變器需要知道確切的電機(jī)位置,以便在各個(gè)相位上施加適當(dāng)?shù)碾娏?。IRS 提供兩種版本的位置傳感器:·

    AMR/GMR 位置傳感器(例如 Infineon TLE5309)· 旋轉(zhuǎn)變壓器模擬。兩種變體都集成在電機(jī)模擬器中。此外,當(dāng)應(yīng)用簡(jiǎn)單的電感線圈解決方案時(shí),它們也可用作 Compact-RIO 或獨(dú)立模塊 IRS Sens-Sim 或 IRS Resolversimulation。

    兩種變體均集成在電機(jī)模擬器中。此外,當(dāng)應(yīng)用簡(jiǎn)單的電感線圈解決方案時(shí),它們也可用作 Compact-RIO 或獨(dú)立模塊 IRS Sens-Sim 或 IRS Resolversimulation。


    用于測(cè)試汽車逆變器的主動(dòng)電機(jī)仿真圖 4:6 相電機(jī)模擬


    未來,強(qiáng)大的電動(dòng)汽車可能會(huì)采用 6 相電機(jī)。這意味著功率增加一倍,即使出現(xiàn)相位故障,電機(jī)仍可繼續(xù)工作。兩個(gè) IRS 電機(jī)模擬器可以組合并同步以模擬 6 相電機(jī)。此設(shè)置已在客戶的多個(gè)測(cè)試站證明了其可靠性。

    獨(dú)立 DUT 電壓

    當(dāng) DUT 高壓電壓應(yīng)靈活且獨(dú)立于模擬器時(shí),DUT 和模擬器均可使用單獨(dú)的電源供電。這對(duì)于 LV123 測(cè)試非常有用,因?yàn)楸仨氃?DUT 上施加不同的高壓,而電機(jī)模擬器則在相同的設(shè)定點(diǎn)運(yùn)行。這種設(shè)置對(duì)于 IRS 電機(jī)模擬器是可行的,但當(dāng)然需要更大的電源,包括電網(wǎng)反饋。


    用于測(cè)試汽車逆變器的主動(dòng)電機(jī)仿真


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