虚实对拖教学实验平台设计与分析

王 兵， 刘 凯， 颜伟平， 余 鑫， 李江坪

(湖南工业大学 电气与信息工程学院，湖南 株洲 412008)

0 引言

电机生产厂家在电机出厂过程中需对电机性能进行测试，较为经济的测试方法是将两台电机同轴连接，互为负载，构成对拖测试平台[1]。在电机对拖测试平台上，可通过一些加载方式模拟负载，检测电机及电机驱动器性能、参数，验证电机驱动控制算法。

在“电机控制技术”及相关课程实验教学过程中，矢量控制、多工况运行时电机动态过程的分析是关键[2]。在传统变频器和教仪的电机调速监控设备上，通过简单设置参数进行功能调试和波形观测，很难将课堂理论的重点和难点在实验中加以分析验证[3,4]。本文基于Matlab/Simulink仿真软件搭建了永磁同步电动机(PMSM)和交流异步电动机(ACIM)共直流母线对拖仿真平台；基于英威腾公司的伺服驱动器、变频器、PLC、HMI等工业自动化控制器件，设计了一种2.2 kW的PMSM和ACIM对拖实验平台。在仿真、实物对拖实验教学平台上交互完成恒转速变负载实验、恒负载变转速实验、对拖能量回馈等实验。通过多工况仿真与实物对拖运行对比的实验，能提高学生的分析观测能力和对拖平台的调试操作能力，能加深学生对理论知识的理解，提高学习兴趣，虚、实对拖实验平台实验也拓宽了“电机控制技术”实验教学内容。

1 电机对拖平台框架及原理

1.1 对拖教学平台基本框架

对拖平台的负载电机选用永磁同步电机，采用id=0的矢量控制方法，处于转矩闭环状态，通过控制q轴电流的大小来改变负载电动机的转矩，模拟被测电动机的负载变化；……