用于测试汽车逆变器的主动电机仿真

【导读】作为电池模拟器，可以使用标准电源。通过适当控制电机模拟器，相电流通过相线圈从 DUT 流向模拟器，并通过 DC-Link 流回 DUT，反之亦然。因此，DC-Link受到实际电流的压力，但由于能量在两个逆变器之间流动，因此电池模拟只需为整个系统的损耗提供能量。这是重要的好处之一：可以使用相对较小的电源，而无需向电网反馈能量。仅使用 20kW 的电源，就可以模拟约 250kW 的电机。

显示了 IRS 电动机模拟器针对作为被测设备 (DUT) 的三相逆变器的基本设置：该概念基于直接让两个逆变器相互运行的想法 - 三相和 DC-Link 都直接耦合。

作为电池模拟器，可以使用标准电源。通过适当控制电机模拟器，相电流通过相线圈从 DUT 流向模拟器，并通过 DC-Link 流回 DUT，反之亦然。因此，DC-Link受到实际电流的压力，但由于能量在两个逆变器之间流动，因此电池模拟只需为整个系统的损耗提供能量。这是重要的好处之一：可以使用相对较小的电源，而无需向电网反馈能量。仅使用 20kW 的电源，就可以模拟约 250kW 的电机。

电池模拟器可以使用标准电源。通过适当控制电机模拟器，相电流通过相线圈从 DUT 流向模拟器，并通过 DC-Link 流回 DUT，反之亦然。因此，DC-Link 受到实际电流的压力，但由于能量在两个逆变器之间流动，电池模拟只需提供整个系统损耗的能量。这是重要的好处之一：可以使用相对较小的电源，而无需向电网反馈能量。仅使用 20kW 的电源，就可以模拟约 250kW 的电机。

图 2：主动电机模拟器概念

在大多数设置中，模拟器会产生电机的感应电压，而 DUT 处于电流控制模式，定义施加到电机的扭矩。

由于设置是对称的，因此 DUT 可以作为发电机运行，模拟器可以作为电机负载运行，反之亦然。因此，可以模拟标准电机运行和恢复。图中显示了 DUT 的三相电流和负直流电流。在这种情况下，负电流表示恢复。

图 3：典型相电流和高压直流电流

优点和限制 与通常采用大型多级逆变器的复杂电机模拟器相比，此设置使用紧凑型两级逆变器。这在很大程度上节省了空间和成本。此外，相对较小的电源也极大地降低了成本和尺寸。

当然，也存在一些限制。直接耦合需要两个逆变器之间有良好的同步性。系统在 5…10kHz 范围内的固定频率下运行效果。此斩波频率还定义了使用两级逆变器模拟的速度。此外，必须使用这种直接耦合来补偿谐波。相电流的典型频率在 200Hz 范围内 - 在 3 极电机上可达到 4000RPM。

IRS 电机模拟器的重点是选择固定工作点的应用，而不是模拟完整的非线性电机模型。可以实现线性电机模型。

但许多应用不需要模拟电机的全速范围或机械行为。因此，在速度和电机谐波并不重要但空间和成本决定适合的模拟器系统的应用中，IRS 电机模拟器是选择。请注意，与高度复杂的模拟器相比，成本和空间节省远远超过 10 倍！

另一方面，与简单的无源线圈解决方案相比，模拟器仅需要大约两倍的空间

位置传感器模拟

要测试逆变器，不仅要模拟电机相位的负载。逆变器需要知道确切的电机位置，以便在各个相位上施加适当的电流。IRS 提供两种版本的位置传感器：·

AMR/GMR 位置传感器（例如 Infineon TLE5309）· 旋转变压器模拟。两种变体都集成在电机模拟器中。此外，当应用简单的电感线圈解决方案时，它们也可用作 Compact-RIO 或独立模块 IRS Sens-Sim 或 IRS Resolversimulation。

两种变体均集成在电机模拟器中。此外，当应用简单的电感线圈解决方案时，它们也可用作 Compact-RIO 或独立模块 IRS Sens-Sim 或 IRS Resolversimulation。

图 4：6 相电机模拟

未来，强大的电动汽车可能会采用 6 相电机。这意味着功率增加一倍，即使出现相位故障，电机仍可继续工作。两个 IRS 电机模拟器可以组合并同步以模拟 6 相电机。此设置已在客户的多个测试站证明了其可靠性。

独立 DUT 电压

当 DUT 高压电压应灵活且独立于模拟器时，DUT 和模拟器均可使用单独的电源供电。这对于 LV123 测试非常有用，因为必须在 DUT 上施加不同的高压，而电机模拟器则在相同的设定点运行。这种设置对于 IRS 电机模拟器是可行的，但当然需要更大的电源，包括电网反馈。