大比特商务网 |资讯中心 |技术论坛 |解决方案 登录 注册 |电子刊 |招聘/求职
您的位置:微电机世界网 >>技术与应用 >>新闻

电机控制器功率级HIL 测试解决方案

2018-03-29 09:34:52     来源:微电机世界网        

【大比特导读】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

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。

电机控制系统半实物仿真简介

电机控制器功率级HIL 测试解决方案

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。

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。

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。

●功率级HIL 的优点:

  ◆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

  ◆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

  ◆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

  ◆不存在机械级 HIL 的安全隐患,也可模拟多自由度负载

  ◆不存在机械级 HIL 中的同轴度问题

  ◆占地面积小,实施周期短

  ◆可实现故障注入

  润科通用功率级HIL:PowerHIL

●基本原理及组成

  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:

电机控制器功率级HIL 测试解决方案

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。

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:

电机控制器功率级HIL 测试解决方案

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。

电机控制器功率级HIL 测试解决方案

●主要特点:

  ◆ 基于 FPGA的 100ns级电机 +逆变器高速动态仿真

  ◆ 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

  ◆ 高动态测试控制器的控制算法和所有传感器性能

  ◆ 可考核验证驱动器在真实电流环境下的性能

  ◆ 无需额外开发信号级电流反馈接口

  ◆ 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

  ◆ 自带能量回馈技术,电源母线电流小,耗能低

  ◆ 定制化实验监控界面

  ◆ 可实现多种故障注入

  ◆ 多种保护逻辑防止设备发生损坏

●客户收益:

  ◆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

  ◆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

  ◆占地面积小,不存在机械安全隐患

应用案例

  ●某环控高/ 低温泵电机功率级仿真测试系统

  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。

  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。

系统特点:

  ◆国内首套 6KW 级电机功率级仿真系统

  ▼多并联桥臂+脉冲分配技术实现20KHz高开关频率

  ▼针对性滤波电路+保护逻辑

  ▼复合高动态控制算法

  ▼ 270V高母线电压

  ◆高性能的信号调理系统

  ◆考核验证驱动器在 20A,350Hz电流环境下的性能

  ◆定制化实验监控界面

  ◆提供基于反射内存的自动化测试功能

  ◆多种保护逻辑防止设备发生损坏

●某关节伺服控制系统稳定性分析与验证平台

  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。

电机功率级HIL 特点:

  ◆脉冲分配技术实现 20KHz高开关频率

  ◆创新型谐波吸收主电路减少谐波

  ◆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

  ◆硬故障:电机绕组短路,传感器信号断路

  ◆多种保护逻辑防止设备发生损坏

●某数字化智能供配电技术研究系统

  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。

微电机

扫码关注【微电机世界网】官方公众号,回复“公司+姓名”进入技术交流群

本文由大比特资讯收集整理(www.big-bit.com)

  • 赞一个(
    0
    )
  • 踩一下(
    0
    )
分享到:
阅读延展
电机 控制器 自动化
  • 电机定子引接线与机座的关联关系

    电机定子引接线与机座的关联关系

    电机定子引接线是与绕组本线相连接,并确定定子外部接线的重要组成,引线的直径、绝缘结构都应和电机的性能要求相匹配,另外,还涉及一个引线的引出问题。

  • 电机制造原来这么讲究,另附8种电机线圈失效原因图文分析

    电机制造原来这么讲究,另附8种电机线圈失效原因图文分析

    当电机在不正常的工作状态下(包括电方面,机械方面和环境方面等)电机线圈的寿命会严重缩水。导致风机线圈失效的原因有:缺相、短路、线圈接地、过载、转子锁死、电压不平衡、电涌。

  • 直流电机原理及实现方法

    直流电机原理及实现方法

    直流电机是指能将直流电能转换成机械能(直流电动机)或将机械能转换成直流电能(直流发电机)的旋转电机。它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。

  • 从盈利数千万变成亏损三四个亿,为何方正电机沦落至此?

    从盈利数千万变成亏损三四个亿,为何方正电机沦落至此?

    关于方正电机最新公告为18年净利润亏损逾3亿元,老实说造成这种问题的原因有商誉减值以及主要客户群体市场占有率过低,在新能源汽车领域产品力不高只能面对这类没有实力的企业,在退补之后这类二线供应商会伴随这类企业同步走下坡。

  • 电机常见的4种轴伸型式

    电机常见的4种轴伸型式

    电机是把电能转换成机械能的机电设备。电网输入的电能经电机内部气隙磁场实现机电能量转换,由电机轴伸输出机械功率驱动各类设备运转。

  • 37KW电机星三角启动,空开是100A的,拖不动负载,该怎么解决?

    37KW电机星三角启动,空开是100A的,拖不动负载,该怎么解决?

    三相异步电机,额定电流大概是功率的一倍,37KW,大概是74安的额定电流,从选型标准来看,按照1.25倍的保险系数来考虑,74*1.25=92.5安,选择100A的空开和接触器,理论上是可以满足要求的。

  • 安永:仅约5%的公司 认为可熟练运用AI

    安永:仅约5%的公司 认为可熟练运用AI

    1月17日,安永发布题为《机器人技术与智能自动化——人类与机器力量的结合》的研究报告。

  • 2018年中国智能制造市场:政策驱动市场增长 数字工厂成为企业布局重心

    2018年中国智能制造市场:政策驱动市场增长 数字工厂成为企业布局重心

    人口老龄化将加剧劳动生产力的不足,进一步推升用工成本。考虑未来工业精细化、规模化加工需要,国家大举推进制造业升级,带动工业自动化核心工业控制相关产品在国内应用的快速发展。

  • 格力“GBMS格力楼宇管理平台”全球首发

    格力“GBMS格力楼宇管理平台”全球首发

    当地时间1月14日,2019年美国制冷展在亚特兰大世界大会中心盛大开幕。格力电器在展会上首发了GBMS(Gree Building Management System)格力楼宇管理平台,为楼宇集中控制和管理提供了完美的解决方案。GBMS全面开放的自动化平台便于建筑管理者对楼宇各种设施系统进行智能化部署、控制和管理,一经发布就引来了众多关注的目

  • 机器人应用时代来临 部署机器人冲击人类就业引担忧

    机器人应用时代来临 部署机器人冲击人类就业引担忧

    制造业在自动化和工业机器人部署大趋势下,首先受到冲击最大的是流水线上工作,特别重复性的工作最容易被机器所取代,而西门子和GE等是全球数字化代表性企业,以及富士康等大型制造业开始升级自动化工厂和各种部署工业机器人,以此提升工厂效率。

  • 中国原创战略成果初现 施耐德电气本土专利“破千”

    中国原创战略成果初现 施耐德电气本土专利“破千”

    近日,全球能效管理和自动化领域数字化转型的领导者施耐德电气宣布,其中国本土研发专利数量成功“破千”,已达1013项,覆盖EcoStruxure架构与平台所面向的楼宇、工业、基础设施及数据中心四大终端市场,涉及智能硬件、软件系统及数字化服务等(未包含面板开关等零售业务产品专利)……

  • AHTE 2019第十三届上海国际工业装配与传输技术展览会招展正式启动

    AHTE 2019第十三届上海国际工业装配与传输技术展览会招展正式启动

    作为专业的自动化生产装配行业盛会,AHTE上海国际工业装配展十多年来致力于推动汽车零部件、电子、家电制造、医疗、电梯、食品、饮料、包装、新能源汽车、烟草及日化等行业的自动化升级改造。通过展示全面的自动化系统集成解决方案,呈现智能制造未来,引领行业发展。

微信

第一时间获取电子制造行业新鲜资讯和深度商业分析,请在微信公众账号中搜索“大比特商务网”或者“big-bit”,或用手机扫描左方二维码,即可获得大比特每日精华内容推送和最优搜索体验,并参与活动!

发表评论

  • 最新评论
  • 广告
  • 广告
  • 广告
广告
Copyright Big-Bit © 1999-2013 All Right Reserved 大比特资讯公司 版权所有      未经本网站书面特别授权,请勿转载或建立影像,违者依法追究相关法律责任