專利名稱：一種可組網(wǎng)擴(kuò)展的電機(jī)模擬器多源信號處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電機(jī)模擬器范圍，尤其是一種應(yīng)用于電機(jī)模擬器的具備組網(wǎng)擴(kuò)展能力的多源信號處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電機(jī)控制器和控制算法的測評通常采用實(shí)際電機(jī)配合加載及測量等設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這種方法存在諸多不足，如:電機(jī)設(shè)計(jì)、加工及配套設(shè)備準(zhǔn)備需要較長時(shí)間和較高費(fèi)用；無法通過簡單改變電機(jī)參數(shù)實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制器及控制算法的全面測試；難以實(shí)現(xiàn)電機(jī)故障狀態(tài)的模擬。如果能以高性能處理器解析電機(jī)模型，以等效控制信號替代真實(shí)電機(jī)控制信號，以功率電子負(fù)載實(shí)時(shí)模擬電機(jī)功率輸出，便可構(gòu)成功率級電機(jī)模擬器。以功率級電機(jī)模擬器代替實(shí)際電機(jī)，可方便地實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制器及算法的測評，其好處在于:可省去電機(jī)設(shè)計(jì)加工時(shí)間和加載測量設(shè)備，加快研制周期并節(jié)約費(fèi)用；可通過改變軟件參數(shù)實(shí)現(xiàn)對不同電機(jī)及負(fù)載的模擬；便于對各類故障進(jìn)行軟件設(shè)置，監(jiān)控故障類型和時(shí)間?？傮w來說，功率級電機(jī)模擬器的研制目前尚處于起步階段，相關(guān)文獻(xiàn)很少，還未見關(guān)于其組網(wǎng)擴(kuò)展的相關(guān)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種具備組網(wǎng)擴(kuò)展能力的應(yīng)用于功率級電機(jī)模擬器的多源信號處理系統(tǒng)，能夠與電壓輸出型電機(jī)控制器及電子負(fù)載接口，具備多源信號高速采樣、電機(jī)模型解析、高速輸出及組網(wǎng)擴(kuò)展能力，可用于單臺和多臺電機(jī)的性能模擬。為實(shí)現(xiàn)上述功能，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。多源信號處理系統(tǒng)，包括處理器單元1、信號處理單元2和以太網(wǎng)單元3三部分組成；處理器單元I包括MCU單元1-1和FPGA單元1_2 ；MCU單元1_1的核心部件為單片機(jī)或DSP微處理器，MCU單元1-1以雙口 RAM形式與FPGA單元1_2通訊，同時(shí)與以太網(wǎng)單元3連接，F(xiàn)PGA單元1-2與信號處理單元2連接。信號處理單元2包括DAC單元2-1和ADC單元2_2。DAC單元2_1的輸入與FPGA單元1-2連接，輸出分別與電機(jī)模擬器多源信號處理系統(tǒng)外部的電子負(fù)載4和電機(jī)控制器5連接。ADC單元2-2的輸入與電子負(fù)載4連接，輸出與FPGA單元1_2連接。以太網(wǎng)單元3包括協(xié)議芯片、物理層收發(fā)器及相應(yīng)的地址線、數(shù)據(jù)線和信號線；MCU單元1-1通過以太網(wǎng)單元3與外部的上位機(jī)進(jìn)行通訊。多源信號處理算法在處理器單元中實(shí)現(xiàn)，主要完成電機(jī)模型解析功能，包括以太網(wǎng)通訊、獲取電機(jī)參數(shù)、測量模擬電機(jī)繞組電壓、求取繞組電流、計(jì)算電磁轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子位置。模擬永磁同步電機(jī)的多源信號處理的具體方法如下:I)測量取自電子負(fù)載4的模擬電機(jī)三相繞組電壓ua、ub、u。，該過程通過FPGA單元1-2和ADC單元2-2實(shí)現(xiàn)。2)在MCU單元1-1中進(jìn)行3/2電壓坐標(biāo)變換，得到的直、交軸繞組電壓iid、U(1:
權(quán)利要求
1.可組網(wǎng)擴(kuò)展的電機(jī)模擬器多源信號處理系統(tǒng)，包括處理器單元(I)、信號處理單元(2)和以太網(wǎng)單元(3)； 處理器單元(I)包括MCU單元(1-1)和FPGA單元(1_2 );MCU單元(1-1)的核心部件為單片機(jī)或DSP微處理器，MCU單元(1-1)以雙口 RAM形式與FPGA單元(1-2)通訊，同時(shí)與以太網(wǎng)單元(3)連接，F(xiàn)PGA單元(1-2)與信號處理單元(2)連接； 信號處理單元(2 )包括DAC單元(2-1)和ADC單元(2-2 );DAC單元(2-1)的輸入與FPGA單元(1-2)連接，輸出分別與電機(jī)模擬器多源信號處理系統(tǒng)外部的電子負(fù)載(4)和電機(jī)控制器(5)連接；ADC單元(2-2)的輸入與電子負(fù)載(4)連接，輸出與FPGA單元(1-2)連接； 以太網(wǎng)單元(3)包括協(xié)議芯片、物理層收發(fā)器及相應(yīng)的地址線、數(shù)據(jù)線和信號線；MCU單元(1-1)通過以太網(wǎng)單元(3)與外部的上位機(jī)進(jìn)行通訊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多源信號處理系統(tǒng)的多源信號處理方法，其特征在于:所述的多源信號處理方法在處理器單元中實(shí)現(xiàn)，主要完成電機(jī)模型解析功能，包括以太網(wǎng)通訊、獲取電機(jī)參數(shù)、測量模擬電機(jī)繞組電壓、求取繞組電流、計(jì)算電磁轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子位置；模擬永磁同步電機(jī)的多源信號處理的具體方法如下: 1)測量取自電子負(fù)載(4)的模擬電機(jī)三相繞組電壓ua、ub,uc,該過程通過FPGA單元(1-2 )和ADC單元(2-2 )實(shí)現(xiàn)； 2)在MCU單元(1-1)中進(jìn)行3/2電壓坐標(biāo)變換，得到的直、交軸繞組電壓ud、u(1:
全文摘要
可組網(wǎng)擴(kuò)展的電機(jī)模擬器多源信號處理系統(tǒng)及處理方法，屬于電機(jī)模擬器范圍。其包括處理器單元、信號處理單元和以太網(wǎng)單元；處理器單元包括MCU單元和FPGA單元；MCU單元的核心部件為單片機(jī)或DSP微處理器，MCU單元以雙口RAM形式與FPGA單元通訊，同時(shí)與以太網(wǎng)單元接，F(xiàn)PGA單元與信號處理單元連接。多源信號處理方法在處理器單元中實(shí)現(xiàn)，主要完成電機(jī)模型解析功能，包括以太網(wǎng)通訊、獲取電機(jī)參數(shù)、測量模擬電機(jī)繞組電壓、求取繞組電流、計(jì)算電磁轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子位置。本發(fā)明采用FPGA結(jié)合MCU的處理器結(jié)構(gòu)，通過各自功能的合理劃分解析模擬電機(jī)模型，能夠充分發(fā)揮二者的高速處理能力和豐富的接口資源優(yōu)勢，更好地滿足電機(jī)的實(shí)時(shí)模擬要求。
文檔編號G05B17/02GK103197565SQ20131009269
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月21日
發(fā)明者許家群, 張波 申請人:北京工業(yè)大學(xué)