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簡要描述：磁粉能耗快速原型控制電機測試系統(tǒng)特點1、系統(tǒng)采用磁粉制動器類（磁粉、磁滯、電渦流制動器）方案，相比回饋加載方式，系統(tǒng)為耗能測試方式，制動器有較大放熱量，連續(xù)工況與大功率測試工況要考慮配置冷水散熱系統(tǒng)。2、磁粉制動器控制裝置控制比較簡單，有一定成本優(yōu)勢。3、系統(tǒng)采用YXPHM開放式功率硬件，硬件系統(tǒng)開發(fā)，可靠，可支持YXDSP核心板變成控制與YXSPACE快速原型控制器自動代碼生成控制。
產(chǎn)品型號：廠商性質(zhì)：代理商更新時間：2025-10-30訪 問 量：1446相關(guān)文章
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| 品牌 | 其他品牌 | 產(chǎn)地類別 | 國產(chǎn) |
|---|---|---|---|
| 應(yīng)用領(lǐng)域 | 能源,電子/電池,汽車及零部件,電氣 |
基于快速原型控制電機背靠背驅(qū)動能耗加載系統(tǒng)測試機組，其加載系統(tǒng)根據(jù)實際工況選擇磁粉制動器、磁滯制動器、電渦流制動器，以及根據(jù)實際工況考慮時否增加冷水裝置，其測試電機變流器，可選擇采用背靠背變流器驅(qū)動或者通過直流電源+DCAC逆變器驅(qū)動，背靠背驅(qū)動方式下，需要380V三相交流供電，對于其他電壓等級可以考慮變壓器等方案，直流電源+DCAC逆變器驅(qū)動，其需要選擇直流電源，研旭高精度可編程直流電源有較高性價比是一種不錯的選擇，直流電源+DCAC逆變器驅(qū)動方式與背靠背驅(qū)動沒有本質(zhì)不同，前者背靠背中一組變流器相當(dāng)于直流電源作用，DCAC逆變器部分都可以根據(jù)要求選擇功率硬件如IGBT方案或者SIC方案，或者選擇拓撲結(jié)構(gòu)方案，典型如三相兩電平，三相三電平，其變流器組封裝形式根據(jù)用戶需求進行相關(guān)定制，變流器組的控制器支持DSP核心板（CCS編程）或者yxspace快速原型控制器（代碼自動生成）進行控制，提供DSP測試算法例程與快速原型控制器生成代碼的模型，負載端有單獨加載控制軟件，可以進行加載方式控制。
基于快速原型控制電機背靠背驅(qū)動能耗加載系統(tǒng)拓撲如下所示
圖1 基于快速原型控制電機背靠背驅(qū)動能耗加載系統(tǒng)拓撲
圖2基于快速原型控制電機直流電源+逆變器能耗加載系統(tǒng)拓撲
1、系統(tǒng)采用磁粉制動器類（磁粉、磁滯、電渦流制動器）方案，相比回饋加載方式，系統(tǒng)為耗能測試方式，制動器有較大放熱量，連續(xù)工況與大功率測試工況要考慮配置冷水散熱系統(tǒng)。
2、磁粉制動器控制裝置控制比較簡單，有一定成本優(yōu)勢。
3、系統(tǒng)采用YXPHM開放式功率硬件，硬件系統(tǒng)開發(fā)，可靠，可支持YXDSP核心板變成控制與YXSPACE快速原型控制器自動代碼生成控制。
4、系統(tǒng)提供算法樣例供快速評估或者迭代。
序號 | 產(chǎn)品名稱 | 備注 |
1 | 電機磁粉機組及臺架 | 1、平臺由驅(qū)動電機（永磁同步電機）、高速精密聯(lián)軸器、磁粉制動器、防護罩、安裝底座等組成 2、可以根據(jù)需求定制不同類型臺架 （三維、槽鋼、鋁合金臺架桌面） 3、電機按需配置 永磁（內(nèi)置、表貼）、三相、四相、六相永磁，異步，直流有刷，直流無刷，磁阻，雙饋 |
2 | 測試電機變流器（背靠背兩個三相兩電平） | 1、按需求配置 SP1000\SP2000\SP6000 2 支持Simulink代碼自動生成和基于模型的程序設(shè)計；算法的Simulink模型可直接仿真下載到快速原型控制器的過程，能方便地使用Matlab/Simulink進行控制算法設(shè)計并在線實時仿真的功能，無需了解軟硬件實現(xiàn)及編程過程，就能進行控制設(shè)計和調(diào)試。 3 控制器需采用雙DSP+多組FPGA雙核結(jié)構(gòu)，主控制器采用TMS320F28377，雙核200MHZ*2主頻，超快的運算速度、封裝的底層驅(qū)動，方便進行電力電子、電機驅(qū)動等復(fù)雜算法的研究。 4 具備自主編寫的驅(qū)動庫，可以直接導(dǎo)入到Simulink庫中，用戶可以直接在Matlab軟件中拖動相應(yīng)的硬件元件庫，將模型中的數(shù)據(jù)直接與硬件對接，無需再花費時間去查詢硬件映射。多種庫文件，可適用于各種工程調(diào)試需求。 5 用戶可以隨意拖拽即可完成與硬件的連接，同時，配套了組態(tài)式的上位機，可以查看模型中任何的中間變量，可隨時觀測各種關(guān)鍵變量，從而做出相應(yīng)參數(shù)上的更改。 6 需采用總線擴展方式，采用插卡方式，各個子板卡可進行擴展，不接受單板卡方式。用戶根據(jù)實際功能需求，可以靈活配置板卡種類，基本配置是CPU板卡、模擬采集ADC板卡、模擬輸出DAC板卡、數(shù)字輸出DO板卡、數(shù)組輸入DI板卡、脈寬調(diào)制PWM板卡。 |
3 | 磁粉制動器控制器 | 1、根據(jù)磁粉制動器配置 2、有兩種版本可通訊編程與不可通訊 |
4 | 快速原型控制器 | 1、拓撲結(jié)構(gòu)按需配置，典型三相兩電平、三電平 2、功率器件按按需配置，典型IGBT,SIC 3、硬件結(jié)構(gòu)開放，在硬件上采用分體化設(shè)計，控制板、采集板、功率板、電容板等模塊化設(shè)計，各個模塊方便替換 4、可同時具備TMS320F28335 DSP核心板控制器與RCP控制器接口 5、健全的保護機制，軟件方面有過壓保護、欠壓保護、過流速斷保護、IGBT過熱保護、通訊保護等；硬件方面有短路保護、IGBT過流保護等 6、人機交互：具備LCD顯示屏，可通過顯示屏查看并設(shè)置各種參數(shù)，用戶也通過RS485通訊口連接PC機，提供通訊規(guī)約，可以查詢模塊的狀態(tài)信息，實時波形，下發(fā)操作指令。 |
5 | 基于模型開發(fā)快速原型監(jiān)控系統(tǒng) | 1、將Simulink模型與快速原型控制器硬件結(jié)合在一起，下載到控制器中執(zhí)行，控制器運行過程中，此軟件可以將Simulink模型中想要查看的各類控制量直觀顯示，也可以隨時修改各類控制參數(shù)，讓控制器實時響應(yīng)，從而實現(xiàn)了真正的在線仿真。 2、在線仿真運行界面，采用組態(tài)方式，科研者根據(jù)自己需求，可以隨意添加控件，具備實時錄波功能，可完整錄制整體系統(tǒng)運行的波形數(shù)據(jù)，同時數(shù)據(jù)可以保存為mat和xls格式，波形數(shù)據(jù)可以通過matlab軟件直接打開并查看。 3、軟件具備三類設(shè)置，包括通信IP、板卡的數(shù)量設(shè)置；PWM設(shè)置，主要指示PWM的頻率值，死區(qū)值，以及動作有效值，編碼器精度值等；顯示界面設(shè)置，用于最終的數(shù)據(jù)查看以及設(shè)置。顯示界面中包括遙控、遙調(diào)、遙信、遙測、示波器控件。 4、組態(tài)化軟件需具備遙控、遙調(diào)、遙信、遙測、示波器控件。 5、系統(tǒng)需具備以下配置功能： 通訊設(shè)置，主要設(shè)置通信的IP地址； PWM_A設(shè)置，對PWM_A板卡的PWM進行設(shè)置，主要設(shè)置PWM的頻率值，死區(qū)值，倍頻值，互補設(shè)置，相位使能等； PWM_B設(shè)置，對PWM_B板卡的PWM進行設(shè)置，主要設(shè)置PWM的頻率值，死區(qū)值，倍頻值，互補設(shè)置，相位使能等； DO設(shè)置，主要設(shè)置DO的控制源，要么由simulink模型控制，要么由rcp軟件控制； QEP設(shè)置，主要設(shè)置編碼器的精度。 開始通信：表示仿真機與RCP建立通信關(guān)系； 停止通信：表示仿真機與RCP斷開通信關(guān)系； 復(fù)位：表示對仿真機整體進行復(fù)位操作； 保護：通過保護界面設(shè)置值，可以輔助仿真機按照極限值進行保護； 啟動仿真：通知仿真機運行simulink模型； 開始錄播：將仿真機上傳的值保存，以便分析查看。 |
6 | 開放式功率硬件開發(fā)系統(tǒng) | 1、生成代碼的模型例程 2、DSP工程 3、系統(tǒng)調(diào)試 4、包含且不限于以下實驗內(nèi)容： 一、基礎(chǔ)介紹 （1）永磁同步電機概述； （2）電力電子技術(shù)概述； （3）Simulink仿真介紹； （4）快速原型控制器（RCP）介紹。 二、三相永磁同步電機的數(shù)學(xué)建模 （1）三相PMSM的基本數(shù)學(xué)模型； （2）三相PMSM的坐標(biāo)變換； （3）同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)建模。 三、脈寬調(diào)制PWM （1）PWM的基本原理和控制算法； （2）PWM在Simulink如何實現(xiàn)； （3）SPWM的基本原理和實現(xiàn)方法； （4）SPWM在Simulink 如何實現(xiàn)。 四、三相電壓源逆變器PWM技術(shù) （1）三相電量的空間矢量表示； （2）SVPWM算法的合成原理； （3）SVPWM算法的實現(xiàn)； （4）SVPWM算法的建模和仿真； （5）SPWM的算法實現(xiàn)。 五、三相永磁同步電機的矢量控制 （1） PMSM的PI電流控制； （2）基于PI調(diào)節(jié)器的PMSM矢量控制； （3）Simulink離線模型搭建； （4）快速原型控制仿真—PMSM矢量控制。 |
7 | 電機測試管理系統(tǒng) | 1、監(jiān)控數(shù)據(jù)管理 轉(zhuǎn)矩、扭矩實時波形顯示、記錄，變流器電壓、電流、功率等數(shù)據(jù)記錄 2、負載加載可編程控制?？梢酝ㄟ^軟件下發(fā)預(yù)設(shè)加載數(shù)值與加載曲線。 |
8 | 高精度可編程直流源 | 1、YXPHD高精度可編程直流源 性價比高 2、根據(jù)實際方案需求進行配置 |
圖3 典型可選配置
臺架實物參考
產(chǎn)品參考圖如圖
圖4電機臺架參考圖(鑄鐵平臺三維底座)
圖5 鑄鐵平臺
圖6 槽鋼底座
圖7 鋁合金桌子型底座
380V三相交流電網(wǎng)輸入，交流輸出（驅(qū)動電機），封裝形式可以選擇亞克力開放式封裝，機架式，壁掛式，與柜裝式。下圖為柜裝式參考設(shè)計。
圖8 柜子示意圖
背靠背電機驅(qū)動變頻柜包含正側(cè)和背側(cè)兩個三相橋式全控型變流器YXPHM-TP210b-II（三相兩電平），靠近永磁同步電機定子的變流器稱之為機側(cè)變流器，靠近電網(wǎng)的變流器稱之為網(wǎng)側(cè)變流器，二者之間的區(qū)別是機側(cè)變流器未接入濾波的LCL。
YXPHM-TP210b-II采用基于模型設(shè)計的理念，脫胎于研旭成熟產(chǎn)品光伏并網(wǎng)逆變器與風(fēng)機變流器等成熟產(chǎn)品，又結(jié)合了研旭多年的模塊化組件與開放式平臺研發(fā)經(jīng)驗，對該拓撲結(jié)構(gòu)與驅(qū)動電路、傳感器電路、信號處理電路進一步集成。三相橋式全控型變流器在新能源變流器、電機控制、電能質(zhì)量控制等應(yīng)用中都非常廣泛，其主要由IGBT、二極管、IGBT驅(qū)動電路、CPU信號處理單元、繼電器、熔斷器、傳感器、散熱器、電容等組成。其拓撲結(jié)構(gòu)如圖所示
圖9 YXPHM-TP3xb 主電路T型拓撲示意
具體可以參考YXPHM功率硬件模組
磁粉制動器控制器，是一個小功率可編程電源，通過調(diào)節(jié)輸出電流大小控制磁粉制動器的制動載荷，目前在張力控制工況下應(yīng)用較多。
主要輸出方式：
DC 0-2A恒電流輸出
通訊功能：RS-485
電源： AC 180-245V 50/60Hz
其參考圖片如下：
圖10 控制器參考實物圖
尺寸參考如下：
圖11 控制器參考尺寸圖
在產(chǎn)品研發(fā)前期、算法驗證階段，若采用實際控制器進行控制時，存在周期長、可靠性差等問題。若采用快速控制原型（Rapid Control Prototyping簡稱RCP），那么就可以高效的、便捷的完成了前期算法的驗證。
RCP系統(tǒng)在新能源領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用潛力，比如光伏變流器、風(fēng)機變流器、儲能變流器等電力電子變換器。只需在MATLAB的Simulink搭建控制算法模型，下載到Y(jié)XSPACE控制器中，即可實現(xiàn)控制過程。從而開發(fā)者可以不用研究任何控制芯片，以及任何嵌入式編程語言，只需要把所有精力放在核心控制算法的研究上面。
南京研旭電氣科技有限公司，始終致力于新能源各類產(chǎn)品的研究，也與很多科研院所以及高校建立了深厚的合作關(guān)系。多年來積累了很多寶貴的經(jīng)驗，同時也接收很多合作單位的寶貴建議，從而研旭研發(fā)出快速控制原型控制器YXSPACE系列。
YXSPACE-SP2000（以下簡稱SP2000）采用TI公司的C2000系列DSP-F28xx作為核心控制器。研旭選擇此款DSP，正是由于其被廣泛應(yīng)用與各類新能源產(chǎn)品當(dāng)中。所以SP2000快速控制原型在滿足控制需求的情況下，更能貼近實際產(chǎn)品，為開發(fā)者提供更為可靠的驗證結(jié)果。SP2000作為SP1000的升級版本，除了在外設(shè)資源方面多于SP1000，更是在CPU處理能力上做了提升，為更加復(fù)雜的控制場合提供了保障。
實物圖片如圖11、12所示。
圖11 SP2000正面
圖12 SP2000反面
（1）采用目前市面成品常用的控制芯片作為CPU，其仿真結(jié)果針對實際研究更具有參考性；
（2）在Matlab中設(shè)計的控制算法自動生成代碼，自動加載到實時目標(biāo)機中運行，避免了繁瑣的編程和Debug工作
（3）使用門檻低，會Matlab仿真即可完成實驗測試工作，所有測試工作只需一人即可完成
（4）模型與硬件接口鏈接簡單，只需記住端口編號即可，更不用配置硬件各類細節(jié)，免去一切不必要的麻煩；
（5）性價比高，在同等功能的前提下，YXSPACE成本更低。
（6）具備自主編寫的驅(qū)動庫，可以直接導(dǎo)入到Simulink庫中，用戶可以直接在Matlab軟件中拖動相應(yīng)的硬件元件庫，將模型中的數(shù)據(jù)直接與硬件對接，無需再花費時間去查詢硬件映射。8種庫文件，可適用于各種工程調(diào)試需求。
（7）模型轉(zhuǎn)換文件的透明化，用戶可直接查看模型轉(zhuǎn)換后的源碼
研旭SP2000采用外擴插卡式結(jié)構(gòu)，簡潔輕便，板卡資源如下表3所示
研旭電氣專門為SP2000研發(fā)了一套上位機監(jiān)控軟件VIEW2000軟件。VIEW2000軟件主要參考下節(jié)基于模型開發(fā)快速原型監(jiān)控系統(tǒng)。
研旭電氣專門為SP2000研發(fā)了一套上位機監(jiān)控軟件VIEW2000軟件。
VIEW2000軟件中包含控制器設(shè)置以及組態(tài)區(qū)。其中控制器設(shè)置界面共有4類控制器設(shè)置，包括仿真步長設(shè)置，DO控制源設(shè)置，QEP/CAP模式設(shè)置，PWM模塊設(shè)置。如圖13所示。
圖13 View2000軟件示意
在實際使用中，用戶只需用鼠標(biāo)拖動各類控件，移至工作區(qū)當(dāng)中，位置根據(jù)需求隨意放置。雙擊控件即可設(shè)置控件的地址號，這樣可完成控件與模型或者硬件的建立關(guān)系，操作極其簡便。
研旭自行開發(fā)了Simulink驅(qū)動庫，如下圖所示：
圖14 研旭驅(qū)動庫
電機測試管理系統(tǒng)，主要實現(xiàn)加載機組的監(jiān)控管理，其主要功能讀取轉(zhuǎn)矩傳感器、加載電機變流器等相關(guān)數(shù)據(jù)，顯示轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩實時波形，電壓、電流、功率等監(jiān)控數(shù)據(jù)，相關(guān)數(shù)據(jù)可以錄波，并進行導(dǎo)出。
通過與變流器通信，可實現(xiàn)負載可編程，可以按照指定曲線進行加載。進而可以實現(xiàn)加載系統(tǒng)的自動化。例如可以進行進行突加載、突減載等相關(guān)測試。
其界面如圖所示
圖15 電機測試管理系統(tǒng)
研旭YXPHD系列高壓大功率可編程直流電源采用全數(shù)字控制技術(shù)，在4U機箱體積內(nèi)功率可實現(xiàn)20kVA，輸出電壓可達到750V，輸出電流可達到25A-50A。
研旭YXPHD系列可編程直流電源帶主動式PFC，功率因素高達0.99，是采用PWM技術(shù)的高頻開關(guān)式直流電源，模塊化設(shè)計，采用優(yōu)良的DSP數(shù)字控制技術(shù)，具有恒壓、恒流、恒功率模式輸出，可自動交叉變換，維持控制與保護兼顧特性，確保直流電源輸出的高精度、低紋波、快速瞬態(tài)響應(yīng)，且效率高達93%；產(chǎn)品主要定位于電子電力生產(chǎn)、蓄電池行業(yè)、PCB板制造行業(yè)及通訊、PLC供電、機電老化試驗、自動測試系統(tǒng)集成、醫(yī)療器械、工業(yè)、電池充電及模擬、混合動力汽車與光伏逆變器測試研究單位、實驗室對高精度直流電源的需求。
圖16 YXPHD電源外觀
◆ 功率容量5kW-20kW，輸出電壓可達50V-750V，輸出電流可達25A~100A
◆ 高頻隔離，帶主動PFC功能，滿載功率因數(shù)0.99；
◆ 最大工作效率≧95.8% 滿載工作效率可達≧95.2%；
◆ 采用7寸液晶觸摸顯示屏；
◆ 全數(shù)位設(shè)計，輸出電壓、電流及功率測量顯示功能；
◆ 支持輸入過/欠壓保護、輸入過流保護；
◆ 支持輸出過壓，過流短路保護功能、以及過溫度保護功能；
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