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详细介绍
| 品牌 | 其他品牌 |
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基于快速原型控制的电机对拖测试系统采用交流回馈，其交流母线可以由配电箱380V三相引出，对于其他电压等级可以考虑变压器等方案，驱动电机与负载电机的变流器，采用两个三相两电平背靠背变流器组，相当于整个系统中有四个三相两电平功率硬件，其变流器组封装形式根据用户需求进行相关定制，变流器组的控制器支持DSP核心板（CCS编程）或者yxspace快速原型控制器（代码自动生成）进行控制，提供DSP测试算法例程与快速原型控制器生成代码的模型，负载端有单独加载控制软件，可以进行加载方式控制。
系统拓扑如下所示
图1 交流回馈电机控制测试系统
系统特点
1、系统采用对拖机组回馈方案，相比耗能加载方式，系统为节能测试方式，系统损耗为变流器组与电机本身损耗，负载损耗很小。
2、系统交流母线回馈，负载端可以考虑采用成品四象限变频器。
3、系统采用对拖机组回馈，可以实现较小容量的配电系统来测试较大容量的机组。
4、系统采用YXPHM开放式功率硬件，硬件系统开发，可靠，可支持YXDSP核心板变成控制与YXSPACE快速原型控制器自动代码生成控制。
5、系统提供算法样例供快速评估或者迭代。
交流回馈电机控制测试系统典型配置清单
表1 系统典型配置清单
序号 | 产品名称 | 备注 |
1 | 对拖电机机组及台架 | 1、测试电机与负载电机（陪测电机） 转速、功率 2、可以根据需求定制不同类型台架 3、电机按需配置 永磁（内置、表贴）、三相、四相、六相永磁，异步，直流有刷，直流无刷，磁阻，双馈 |
2 | 测试电机变流器器（背靠背 两个三相两电平） | 1、拓扑结构按需配置，典型三相两电平、三电平 2、功率器件按按需配置，典型IGBT,SIC 3、硬件结构开放，在硬件上采用分体化设计，控制板、采集板、功率板、电容板等模块化设计，各个模块方便替换 4、可同时具备TMS320F28335 DSP核心板控制器与RCP控制器接口 5、健全的保护机制，软件方面有过压保护、欠压保护、过流速断保护、IGBT过热保护、通讯保护等；硬件方面有短路保护、IGBT过流保护等 6、人机交互：具备LCD显示屏，可通过显示屏查看并设置各种参数，用户也通过RS485通讯口连接PC机，提供通讯规约，可以查询模块的状态信息，实时波形，下发操作指令。 |
3 | 负载电机变流器（背靠背 两个三相两电平） | 1、可按照需求配置其他品牌四象限变频器 2、硬件结构开放，在硬件上采用分体化设计，控制板、采集板、功率板、电容板等模块化设计，各个模块方便替换 3、同时具备TMS320F28335 DSP核心板控制器与RCP控制器接口 4、健全的保护机制，软件方面有过压保护、欠压保护、过流速断保护、IGBT过热保护、通讯保护等；硬件方面有短路保护、IGBT过流保护等。 5、人机交互：具备LCD显示屏，可通过显示屏查看并设置各种参数，用户也通过RS485通讯口连接PC机，提供通讯规约，可以查询模块的状态信息，实时波形，下发操作指令。 |
4 | 快速原型控制器 | 1、按需求配置 SP1000\SP2000\SP6000 2 支持Simulink代码自动生成和基于模型的程序设计；算法的Simulink模型可直接仿真下载到快速原型控制器的过程，能方便地使用Matlab/Simulink进行控制算法设计并在线实时仿真的功能，无需了解软硬件实现及编程过程，就能进行控制设计和调试。 3 控制器需采用双DSP+多组FPGA双核结构，主控制器采用TMS320F28377，双核200MHZ*2主频，超快的运算速度、封装的底层驱动，方便进行电力电子、电机驱动等复杂算法的研究。 4 具备自主编写的驱动库，可以直接导入到Simulink库中，用户可以直接在Matlab软件中拖动相应的硬件元件库，将模型中的数据直接与硬件对接，无需再花费时间去查询硬件映射。多种库文件，可适用于各种工程调试需求。 5 用户可以随意拖拽即可完成与硬件的连接，同时，配套了组态式的上位机，可以查看模型中任何的中间变量，可随时观测各种关键变量，从而做出相应参数上的更改。 6 需采用总线扩展方式，采用插卡方式，各个子板卡可进行扩展，不接受单板卡方式。用户根据实际功能需求，可以灵活配置板卡种类，基本配置是CPU板卡、模拟采集ADC板卡、模拟输出DAC板卡、数字输出DO板卡、数组输入DI板卡、脉宽调制PWM板卡。 |
5 | 基于模型开发快速原型监控系统 | 1、将Simulink模型与快速原型控制器硬件结合在一起，下载到控制器中执行，控制器运行过程中，此软件可以将Simulink模型中想要查看的各类控制量直观显示，也可以随时修改各类控制参数，让控制器实时响应，从而实现了真正的在线仿真。 2、在线仿真运行界面，采用组态方式，科研者根据自己需求，可以随意添加控件，具备实时录波功能，可完整录制整体系统运行的波形数据，同时数据可以保存为mat和xls格式，波形数据可以通过matlab软件直接打开并查看。 3、软件具备三类设置，包括通信IP、板卡的数量设置；PWM设置，主要指示PWM的频率值，死区值，以及动作有效值，编码器精度值等；显示界面设置，用于最终的数据查看以及设置。显示界面中包括遥控、遥调、遥信、遥测、示波器控件。 4、组态化软件需具备遥控、遥调、遥信、遥测、示波器控件。 5、系统需具备以下配置功能： 通讯设置，主要设置通信的IP地址； PWM_A设置，对PWM_A板卡的PWM进行设置，主要设置PWM的频率值，死区值，倍频值，互补设置，相位使能等； PWM_B设置，对PWM_B板卡的PWM进行设置，主要设置PWM的频率值，死区值，倍频值，互补设置，相位使能等； DO设置，主要设置DO的控制源，要么由simulink模型控制，要么由rcp软件控制； QEP设置，主要设置编码器的精度。 开始通信：表示仿真机与RCP建立通信关系； 停止通信：表示仿真机与RCP断开通信关系； 复位：表示对仿真机整体进行复位操作； 保护：通过保护界面设置值，可以辅助仿真机按照极限值进行保护； 启动仿真：通知仿真机运行simulink模型； 开始录播：将仿真机上传的值保存，以便分析查看。 |
6 | 开放式功率硬件开发系统 | 1、生成代码的模型例程 2、DSP工程 3、系统调试 |
7 | 电机测试管理系统 | 1、监控数据管理 转矩、扭矩实时波形显示、记录，变流器电压、电流、功率等数据记录 2、负载加载可编程控制。可以通过软件下发预设加载数值与加载曲线。 |
系统根据实际测试或者实验需求，可进一步考虑的选配件如图2所示
图2 典型可选配置
选配件功能列表简要说明如表2
表2 选配件功能列表
序号 | 产品名称 | 功能简述 |
1 | 功率分析仪 | 精确效率测试、分析需求时配置 |
2 | 转矩传感器 | 需要精确测试转矩情况下配置，例如机械特性曲线测试、齿槽转矩测试等 |
3 | 振动加速度传感器 | 需要测试机组振动的场合 |
4 | 故障电机 | 按照需求例如匝间短路、退磁、转子断条 |
5 | 故障轴承 | 按照需求配置，研究故障传动影响 |
6 | 惯性轮 | 按照需求配置，有惯性轮情况下，直流回馈方案中直流电源要配置双向直流电源 |
7 | 传动齿轮箱 | 按照需求配置，可以配置故障齿轮以及研究齿轮箱的相关问题 |
8 | 高性能示波器 | 按照需求配置 |
9 | 三维可调台架 | 按照需求配置 |
主要设备参考说明
永磁电机对拖平台
产品参考图如图3
图3 对拖平台参考图
测试电机逆变器
380V三相交流电网输入，交流输出（驱动电机），封装形式可以选择亚克力开放式封装，机架式，壁挂式，与柜装式。下图为柜装式参考设计。
图4 柜子示意图
背靠背电机驱动变频柜包含正侧和背侧两个三相桥式全控型变流器YXPHM-TP210b-II（三相两电平），靠近永磁同步电机定子的变流器称之为机侧变流器，靠近电网的变流器称之为网侧变流器，二者之间的区别是机侧变流器未接入滤波的LCL。
YXPHM-TP210b-II采用基于模型设计的理念，脱胎于研旭成熟产品光伏并网逆变器与风机变流器等成熟产品，又结合了研旭多年的模块化组件与开放式平台研发经验，对该拓扑结构与驱动电路、传感器电路、信号处理电路进一步集成。三相桥式全控型变流器在新能源变流器、电机控制、电能质量控制等应用中都非常广泛，其主要由IGBT、二极管、IGBT驱动电路、CPU信号处理单元、继电器、熔断器、传感器、散热器、电容等组成。其拓扑结构如图所示
图5 YXPHM-TP3xb 主电路T型拓扑示意
具体可以参考YXPHM功率硬件模组
负载电机整流器
负载电机变流器通过将对拖机组的负载电机发的电整流（三相两电平）再逆变（三相两电平）回馈到交流母线上，封装形式可以选择亚克力开放式封装，机架式，壁挂式，与柜装式，根据实际条件也可以和驱动侧合并组柜。
下图为柜装式参考设计。
图6 柜子示意图
快速原型控制器——YXSPACE-SP2000
在产品研发前期、算法验证阶段，若采用实际控制器进行控制时，存在周期长、可靠性差等问题。若采用快速控制原型（Rapid Control Prototyping简称RCP），那么就可以高效的、便捷的完成了前期算法的验证。
RCP系统在新能源领域有着巨大的应用潜力，比如光伏变流器、风机变流器、储能变流器等电力电子变换器。只需在MATLAB的Simulink搭建控制算法模型，下载到YXSPACE控制器中，即可实现控制过程。从而开发者可以不用研究任何控制芯片，以及任何嵌入式编程语言，只需要把所有精力放在核心控制算法的研究上面。
南京研旭电气科技有限公司，始终致力于新能源各类产品的研究，也与很多科研院所以及高校建立了深厚的合作关系。多年来积累了很多宝贵的经验，同时也接收很多合作单位的宝贵建议，从而研旭研发出快速控制原型控制器YXSPACE系列。
YXSPACE-SP2000（以下简称SP2000）采用TI公司的C2000系列DSP-F28xx作为核心控制器。研旭选择此款DSP，正是由于其被广泛应用与各类新能源产品当中。所以SP2000快速控制原型在满足控制需求的情况下，更能贴近实际产品，为开发者提供更为可靠的验证结果。SP2000作为SP1000的升级版本，除了在外设资源方面多于SP1000，更是在CPU处理能力上做了提升，为更加复杂的控制场合提供了保障。
实物图片如图8、9所示。
图8 SP2000正面
图9 SP2000反面
YXSPACE独特优点
（1）采用目前市面成品常用的控制芯片作为CPU，其仿真结果针对实际研究更具有参考性；
（2）在Matlab中设计的控制算法自动生成代码，自动加载到实时目标机中运行，避免了繁琐的编程和Debug工作
（3）使用门槛低，会Matlab仿真即可完成实验测试工作，所有测试工作只需一人即可完成
（4）模型与硬件接口链接简单，只需记住端口编号即可，更不用配置硬件各类细节，免去一切不必要的麻烦；
（5）性价比高，在同等功能的前提下，YXSPACE成本更低。
（6）具备自主编写的驱动库，可以直接导入到Simulink库中，用户可以直接在Matlab软件中拖动相应的硬件元件库，将模型中的数据直接与硬件对接，无需再花费时间去查询硬件映射。8种库文件，可适用于各种工程调试需求。
（7）模型转换文件的透明化，用户可直接查看模型转换后的源码
研旭SP2000采用外扩插卡式结构，简洁轻便，板卡资源如下表4.1所示：
研旭电气专门为SP2000研发了一套上位机监控软件VIEW2000软件。VIEW2000软件主要参考下节基于模型开发快速原型监控系统。
VIEW2000软件简介
研旭电气专门为SP2000研发了一套上位机监控软件VIEW2000软件。
VIEW2000软件中包含控制器设置以及组态区。其中控制器设置界面共有4类控制器设置，包括仿真步长设置，DO控制源设置，QEP/CAP模式设置，PWM模块设置。如图4.14所示。
图4.14 View2000软件示意
在实际使用中，用户只需用鼠标拖动各类控件，移至工作区当中，位置根据需求随意放置。双击控件即可设置控件的地址号，这样可完成控件与模型或者硬件的建立关系，操作极其简便。
SP2000驱动库
研旭自行开发了Simulink驱动库，如下图所示：
图4.15 研旭驱动库
电机测试管理系统
电机测试管理系统，主要实现加载机组的监控管理，其主要功能读取转矩传感器、加载电机变流器等相关数据，显示转速、转矩实时波形，电压、电流、功率等监控数据，相关数据可以录波，并进行导出。
通过与变流器通信，可实现负载可编程，可以按照指定曲线进行加载。进而可以实现加载系统的自动化。例如可以进行进行突加载、突减载等相关测试。
其界面如图所示
图4.26 电机测试管理系统
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