RT23 | HIL-unterstützter Entwurf für PHIL-Echtzeit-Elektromaschinenleistungsemulation

Bei dem vorgeschlagenen System handelt es sich um einen Emulator für Permanentmagnet-Synchronmaschinen (PMSM), der auf dem Konzept der Hardware(PHIL) basiert. PHIL-Systeme emulieren ein physikalisches elektrisches System mit Hilfe eines Leistungssystems, das Elemente wie den digitalen Echtzeitsimulator (DRTS), den Leistungsverstärker (PA), das Koppelnetzwerk (CN) und den Schnittstellenalgorithmus (IA) umfasst. Hardware In the Loop (HIL) und PHIL unterscheiden sich hinsichtlich der zwischen dem Simulator und dem DUT ausgetauschten Signale. Mit PHIL kann nicht nur die Steuerung des Prüflings getestet werden, sondern auch die hardware mit ihrer Nennleistung, ohne dass eine Installation in der realen Umgebung, in der sie eingesetzt werden soll, erforderlich ist. PHIL ist ein leistungsfähiges Verfahren, um Systeme in einer strengen und dynamischen Weise Tests und zu demonstrieren, die mit anderen Methoden nicht möglich ist. Dies vorausgeschickt, ist es nun möglich, die Details des vorgeschlagenen Systems zu vertiefen. Aus der Sicht der hardware besteht der PMSM-Emulator dieses Projekts aus einem dreiphasigen Spannungsquellenwechselrichter (VSI), der an ein RL-Kopplungsnetzwerk angeschlossen ist, sowie aus Spannungs- und Sensor-und Datenfusion. software besteht das System aus einem digitalen Echtzeitsimulator, in dem alle Berechnungen und Steuerungen des emulierten PMSM-Systems stattfinden. In dieser Einheit befinden sich ein elektrisches und ein mechanisches Modell des zu emulierenden PMSM. Das mechanische Modell berechnet die Geschwindigkeit der emulierten Maschine auf der Grundlage des Stroms, der durch den PHIL-Kreis fließt. Das elektrische Modell berechnet die Phasenströme, die in der ursprünglichen Schaltung fließen würden, auf der Grundlage der Erfassung der vom Prüfling angelegten Spannungen. Anhand der berechneten Ströme kann der Emulator die Gegen-EMK-Spannungen abschätzen, die die reale Maschine im realen System anlegen würde, die stattdessen vom VSI angelegt werden. Um experimentelle Ergebnisse des vorgeschlagenen Systems zu erhalten, wird in diesem Projekt der HIL OP4610XG von OPAL-RT Technologies eingesetzt. Außerdem handelt es sich bei dem betrachteten Prüfling um einen dreiphasigen Wechselrichter, der in der Lage ist, die Drehzahl oder das Drehmoment des PMSM zu steuern, und der von einem System-on-Module (sbRIO-9651) von National Instruments in einer speziellen Steuerplatine (PED-Board) gesteuert wird. Um den vorgeschlagenen PMSM-Emulator zu validieren, müssen zunächst die idealen Wellenformen des Prüflings, der ein reales PMSM steuert, ermittelt und als Referenz für Vergleiche verwendet werden. Dazu werden die PWM-Ausgänge des Prüflings an die digitalen Eingänge des OP4610XG angeschlossen, der einen dreiphasigen Wechselrichter emuliert, der an eine PMSM angeschlossen ist, und dann können die Referenzwellenformen erhalten werden. Um das vorgeschlagene PHIL-System zu validieren, wird das PMSM-Modell im OP4610XG durch ein RL-Kopplungsnetzwerk ersetzt, das mit einem dreiphasigen Wechselrichter verbunden ist. Die Eingänge dieses zweiten Wechselrichters sind nun mit den Ausgängen einer zweiten PED-Platine verbunden, die das komplette Maschinenmodell ausführt und diesen Wechselrichter steuert. Bei dieser Implementierung ist es wichtig hervorzuheben, dass sowohl die DUT- als auch die hardware, das Koppelnetzwerk, die Sensor-und Datenfusion und die Stromversorgungen innerhalb der HIL-Umgebung des OP4610XG implementiert sind. Mit anderen Worten, der OP4610XG wird verwendet, um eine Simulation einer Simulation zu realisieren, was das System noch umweltfreundlicher und sicherer macht, während er in der Lage ist, alle Kontrollfunktionen und physikalischen Reaktionen des vorgeschlagenen PHIL zu validieren. Im Rahmen dieses Projekts wurden mit der vorgestellten Tests bereits bedeutende Ergebnisse erzielt, wie z. B. die Validierung des vorgeschlagenen PMSM-Emulators unter Verwendung verschiedener Kopplungsinduktivitäten. Diese Implementierung bietet Flexibilität ohne Genauigkeitsverlust, da jeder hardware im OP4610XG geändert werden kann, ohne dass physikalische Verbindungen erforderlich sind.