可組網擴展的電機模擬器多源信號處理系統及處理方法，屬于電機模擬器范圍。其包括處理器單元、信號處理單元和以太網單元；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或DSP微處理器，MCU單元以雙口RAM形式與FPGA單元通訊，同時與以太網單元接，FPGA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現，主要完成電機模型解析功能，包括以太網通訊、獲取電機參數、測量模擬電機繞組電壓、求取繞組電流、計算電磁轉矩、轉速和轉子位置。本發明專利技術采用FPGA結合MCU的處理器結構，通過各自功能的合理劃分解析模擬電機模型，能夠充分發揮二者的高速處理能力和豐富的接口資源優勢，更好地滿足電機的實時模擬要求。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于電機模擬器范圍，尤其是一種應用于電機模擬器的具備組網擴展能力的多源信號處理系統。
技術介紹
電機控制器和控制算法的測評通常采用實際電機配合加載及測量等設備進行實驗，這種方法存在諸多不足，如:電機設計、加工及配套設備準備需要較長時間和較高費用；無法通過簡單改變電機參數實現電機控制器及控制算法的全面測試；難以實現電機故障狀態的模擬。如果能以高性能處理器解析電機模型，以等效控制信號替代真實電機控制信號，以功率電子負載實時模擬電機功率輸出，便可構成功率級電機模擬器。以功率級電機模擬器代替實際電機，可方便地實現電機控制器及算法的測評，其好處在于:可省去電機設計加工時間和加載測量設備，加快研制周期并節約費用；可通過改變軟件參數實現對不同電機及負載的模擬；便于對各類故障進行軟件設置，監控故障類型和時間。總體來說，功率級電機模擬器的研制目前尚處于起步階段，相關文獻很少，還未見關于其組網擴展的相關報道。
技術實現思路
本專利技術目的在于提供一種具備組網擴展能力的應用于功率級電機模擬器的多源信號處理系統，能夠與電壓輸出型電機控制器及電子負載接口，具備多源信號高速采樣、電機模型解析、高速輸出及組網擴展能力，可用于單臺和多臺電機的性能模擬。為實現上述功能，本專利技術采用如下技術方案。多源信號處理系統，包括處理器單元1、信號處理單元2和以太網單元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，同時與以太網單元3連接，FPGA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，輸出分別與電機模擬器多源信號處理系統外部的電子負載4和電機控制器5連接。ADC單元2-2的輸入與電子負載4連接，輸出與FPGA單元1_2連接。以太網單元3包括協議芯片、物理層收發器及相應的地址線、數據線和信號線；MCU單元1-1通過以太網單元3與外部的上位機進行通訊。多源信號處理算法在處理器單元中實現，主要完成電機模型解析功能，包括以太網通訊、獲取電機參數、測量模擬電機繞組電壓、求取繞組電流、計算電磁轉矩、轉速和轉子位置。模擬永磁同步電機的多源信號處理的具體方法如下:I)測量取自電子負載4的模擬電機三相繞組電壓ua、ub、u。，該過程通過FPGA單元1-2和ADC單元2-2實現。2)在MCU單元1-1中進行3/2電壓坐標變換，得到的直、交軸繞組電壓iid、U(1:權利要求1.可組網擴展的電機模擬器多源信號處理系統，包括處理器單元(I)、信號處理單元(2)和以太網單元(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，同時與以太網單元(3)連接，FPGA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，輸出分別與電機模擬器多源信號處理系統外部的電子負載(4)和電機控制器(5)連接；ADC單元(2-2)的輸入與電子負載(4)連接，輸出與FPGA單元(1-2)連接； 以太網單元(3)包括協議芯片、物理層收發器及相應的地址線、數據線和信號線；MCU單元(1-1)通過以太網單元(3)與外部的上位機進行通訊。2.根據權利要求1所述的多源信號處理系統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現，主要完成電機模型解析功能，包括以太網通訊、獲取電機參數、測量模擬電機繞組電壓、求取繞組電流、計算電磁轉矩、轉速和轉子位置；模擬永磁同步電機的多源信號處理的具體方法如下: 1)測量取自電子負載(4)的模擬電機三相繞組電壓ua、ub,uc,該過程通過FPGA單元(1-2 )和ADC單元(2-2 )實現； 2)在MCU單元(1-1)中進行3/2電壓坐標變換，得到的直、交軸繞組電壓ud、u(1:全文摘要可組網擴展的電機模擬器多源信號處理系統及處理方法，屬于電機模擬器范圍。其包括處理器單元、信號處理單元和以太網單元；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或DSP微處理器，MCU單元以雙口RAM形式與FPGA單元通訊，同時與以太網單元接，FPGA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現，主要完成電機模型解析功能，包括以太網通訊、獲取電機參數、測量模擬電機繞組電壓、求取繞組電流、計算電磁轉矩、轉速和轉子位置。本專利技術采用FPGA結合MCU的處理器結構，通過各自功能的合理劃分解析模擬電機模型，能夠充分發揮二者的高速處理能力和豐富的接口資源優勢，更好地滿足電機的實時模擬要求。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 優先權日2013年3月21日專利技術者許家群, 張波 申請人:北京工業大學本文檔來自技高網...
【技術保護點】
可組網擴展的電機模擬器多源信號處理系統，包括處理器單元（1）、信號處理單元（2）和以太網單元（3）；?處理器單元（1）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，同時與以太網單元（3）連接，FPGA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，輸出分別與電機模擬器多源信號處理系統外部的電子負載（4）和電機控制器（5）連接；ADC單元（2?2）的輸入與電子負載（4）連接，輸出與FPGA單元（1?2）連接；?以太網單元（3）包括協議芯片、物理層收發器及相應的地址線、數據線和信號線；MCU單元（1?1）通過以太網單元（3）與外部的上位機進行通訊。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：許家群，張波，
申請(專利權)人：北京工業大學，
類型：發明
國別省市：
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