基于数字化虚拟电机硬件在环实时仿真测试*

黄苏融， 朱培骏， 高 瑾， 姜淑影， 黄 艳

(上海大学 机电工程与自动化学院，上海 200072)

0 引言

如今，在电力传动领域，工程师往往在设计初期，使用一种简化的模型模拟控制对象(电机平台)，以集中精力在算法设计本身。这种实时仿真的测试方法已成为一种趋势［1］。其优点在于:这种方法可以避免损坏真实器件、测试被控对象极端工况以及容错算法的测试等。另外，往往真实电机的设计、制造也需要耗费时间，使用半实物仿真器可以在电机设计的同时测试控制器算法，起到缩短开发周期的效果。这种由真实的控制器来控制虚拟对象的技术称为硬件在环(Hardware in The Loop，HIL)仿真技术。

自从20世纪90年代后期起，HIL仿真的研究进入电机驱动领域，所提出的挑战是高速的系统响应。文献［2］提出采用dSPACE实现永磁同步电机 (Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM)驱动系统，其仿真步长为 20 μs，此外，数据的交换又会产生额外的延时。但是，当今控制器的控制周期一般都可以做到小于100 μs，所以，采用dSPACE建立电机模型已远远不能满足实时仿真的需要。

从2006年起，OPAL-RT公司的C.Dufour和S.Abourida，首先就基于FPGA的电机驱动实时仿真作了大量研究［3］，并在RT-LAB上实现了微秒级的电机数字控制器，但是，其高昂的价格往往令人望而却步。文献［5］提出了一种基于定参数模型的PMSM及逆变器实时仿真模型，实现了HIL实时仿真试验。但是，对于IPMSM，一般的控制策略都是基于d、q轴模型的，两轴的模型参数会随着运行条件的变化而非线性变化，并非是常值，因此，其精确性存在不足［6］，且定点数模型会受到数据精度等条件及Q格式变换繁琐的束缚。……