CN111049448A - 双y移30度永磁同步电机硬件在环实时仿真方法及装置 - Google Patents

双y移30度永磁同步电机硬件在环实时仿真方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双Y移30度永磁同步电机硬件在环实时仿真方法及装置，其中方法包括：不少于两个仿真周期；其中，每个仿真周期包括如下步骤：获取当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机中逆变器六个桥臂的导通状态和双Y移30度永磁同步电机六相的相电流方向信息；在桥臂状态信息表中查询当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机六相的相电压；将当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机六相的相电压依次通过空间矢量解耦变换和派克变换得到当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机的d轴电压和q轴电压。本发明有效减少实时仿真情况下将电压模拟信号转化为数字信号进行运算导致的延迟，避免由于计算过程发生失误导致的模型奔溃，提高了硬件仿真模型的鲁棒性。

Description

双Y移30度永磁同步电机硬件在环实时仿真方法及装置
技术领域
本发明涉及电机硬件在环实时仿真技术，尤其涉及一种双Y移30度永磁同步电机硬件在环实时仿真方法及装置。
背景技术
双Y移30度永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)因具有高功率密度、低转矩脉动以及高可靠性等优点而备受关注，而应用硬件在环仿真可以使电机的仿真条件更接近于真实情况，更能正确地对所设计出的控制器性能进行检验和调试，有利于算法的开发，减少现场调试次数。
目前的实时仿真技术为：控制板输入给实时仿真模型六路电压信号，仿真模型通过ADC采样将电压模拟信号转化为数字信号进行运算，导致较大的延迟。此外，模型运算过程中需要通过坐标变换将电压从三相静止坐标系转化为旋转坐标系，所进行的浮点乘除法操作需要一定的运算时间，也会造成了一定的延迟。
总而言之，由于受硬件技术发展水平的限制，硬件在环实时仿真技术的模型解算时间需要几微秒到几十微秒，这意味着电机实时仿真技术存在着至少几微秒到几十微秒的延时，加上硬件本身的响应延时，可能会导致模型仿真的严重失真。
因此有必要研究一种简单、可靠、实用的双Y移30度永磁同步电机的硬件在环实时仿真方法及***，用以加快实时仿真速度，提高模型解算的精度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有双Y移30度永磁同步电机进行在环实时仿真时，仿真模型对电压模拟信号进行转化时会存在较大的延迟，且在将电压从三相静止坐标系转化为旋转坐标系时，所进行的浮点乘除法操作需要一定的运算时间，也造成了一定的延迟。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种双Y移30度永磁同步电机硬件在环实时仿真方法，包括：不少于两个仿真周期；
其中，每个所述仿真周期包括如下步骤：
获取当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机中逆变器六个桥臂的导通状态和所述双Y移30度永磁同步电机六相的相电流方向信息；
根据当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机中逆变器六个桥臂的导通状态和所述双Y移30度永磁同步电机六相的相电流方向信息在桥臂状态信息表中查询当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机六相的相电压；
计算当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度，并根据当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度计算当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的角度；基于当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的角度，将当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机六相的相电压依次通过空间矢量解耦变换和派克变换得到当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的d轴电压和q轴电压；
根据当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度以及当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的d轴电压和q轴电压计算当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的d轴电流和q轴电流，并获取当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的电磁转矩。
优选地，计算当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度，并根据当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度计算当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的角度步骤包括：
根据上一仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的电磁转矩和上一仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度计算当前真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度；
根据上一仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的角度和上一仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度以及当前真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度计算当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的角度。
优选地，根据上一仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的电磁转矩和上一仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度计算当前真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度步骤包括：
根据如下式子计算当前真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度：
Figure BDA0002352327670000021
其中，ωr(n)表示当前真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度，ωr(n-1)表示上一仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度，pn表示所述双Y移30度永磁同步电机的极对数，T表示采样周期，Te(n-1)表示上一仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的转矩，TL(n-1)表示上一仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的负载转矩，J表示双Y移30度永磁同步电机转子的总转动惯量。
优选地，根据上一仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的角度和上一仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度以及当前真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度计算当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的角度步骤包括：
根据如下角度迭代式子计算当前真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的角度：
Figure BDA0002352327670000031
其中，θe(n)表示当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的角度，θe(n-1)表示上一仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的角度，ωe(n)表示当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度，ωe(n-1)表示上一仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度，T表示采样周期。
优选地，基于当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的角度，将当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机六相的相电压依次通过空间矢量解耦变换和派克变换得到当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的d轴电压和q轴电压步骤包括：
通过空间矢量解耦变换将当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机六相的相电压转换到彼此正交的三个静止坐标系中，得到当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的α轴电压和β轴电压；
根据当前真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的角度在正余弦变化表中查询对应的正弦值和余弦值，并根据当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的α轴电压和β轴电压以及查询到的所述正弦值和所述余弦值获取当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的d轴电压和q轴电压。
优选地，通过空间矢量解耦变换将当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机六相的相电压转换到彼此正交的三个静止坐标系中，得到当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的α轴电压和β轴电压步骤包括：
根据如下式子将当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机六相的相电压转化到彼此正交的α-β子空间、x-y子空间和零序子空间上：
Figure BDA0002352327670000032
其中，Uα(n)和Uβ(n)分别表示当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的α轴电压和β轴电压，Ux(n)和Uy(n)分别表示当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的x轴电压和y轴电压，Uo1(n)和Uo2(n)分别表示当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的o1轴电压和o2轴电压，UA(n)、UB(n)、UC(n)、UU(n)、UV(n)和UW(n)分别表示当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机六相的相电压。
优选地，根据当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的α轴电压和β轴电压以及查询到的所述正弦值和所述余弦值获取当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的d轴电压和q轴电压包括：
根据如下式子计算当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的d轴电压和q轴电压：
Figure BDA0002352327670000041
其中，Ud(n)和Uq(n)表示当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的d轴电压和q轴电压，Ux(n)和Uy(n)分别表示当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的x轴电压和y轴电压，Uo1(n)和Uo2(n)分别表示当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的o1轴电压和o2轴电压，Uα(n)和Uβ(n)分别表示当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的α轴电压和β轴电压，Ux(n)和Uy(n)分别表示当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的x轴电压和y轴电压，Uo1(n)和Uo2(n)分别表示当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的o1轴电压和o2轴电压，sin θe(n)和cos θe(n)表示查询到的所述正弦值和所述余弦值。
优选地，根据当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度以及当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的d轴电压和q轴电压计算当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的d轴电流和q轴电流包括：
根据当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度、当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的d轴电压和q轴电压以及上一仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的d轴电流和q轴电流计算当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的d轴电流和q轴电流；
根据如下电流迭代算法计算当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的d轴电流和q轴电流：
Figure BDA0002352327670000051
Figure BDA0002352327670000052
其中，id(n)和iq(n)表示当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的d轴输出电流和q轴输出电流，id(n-1)和iq(n-1)分别表示上一仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的d轴输出电流和q轴输出电流，ud(n)和uq(n)分别表示当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的d轴电压和q轴电压，ωe(n)表示当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的电角速度，T表示采样周期，Ld和Lq分别表示所述双Y移30度永磁同步电机的d轴和q轴的电感，Rs表示所述双Y移30度永磁同步电机中定子的电阻，ψf表示所述双Y移30度永磁同步电机的永磁体磁链值。
优选地，获取当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的电磁转矩包括：
基于当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的d轴电流和q轴电流计算当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的转矩；
根据如下式子计算当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的转矩：
Figure BDA0002352327670000053
其中，Te(n)表示当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的转矩，pn表示所述双Y移30度永磁同步电机的极对数，ψf表示所述双Y移30度永磁同步电机的永磁体磁链值，id(n)和iq(n)表示当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的d轴输出电流和q轴输出电流，Ld和Lq分别表示所述双Y移30度永磁同步电机的d轴电感和q轴电感。
为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种双Y移30度永磁同步电机硬件在环实时仿真装置，包括依次连接的基本量获取模块、桥臂状态信息获取模块、转子角度获取模块、d轴电压和q轴电压获取模块以及其它仿真量获取模块；
所述基本量获取模块，用于获取当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机中逆变器六个桥臂的导通状态和所述双Y移30度永磁同步电机六相的相电流方向信息；
所述桥臂状态信息获取模块，用于根据当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机中逆变器六个桥臂的导通状态和所述双Y移30度永磁同步电机六相的相电流方向信息在桥臂状态信息表中查询当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机六相的相电压；
所述转子角度获取模块，用于计算当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度，并根据当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度计算当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的角度；
所述d轴电压和q轴电压获取模块，用于基于当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的角度，将当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机六相的相电压依次通过空间矢量解耦变换和派克变换得到当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的d轴电压和q轴电压；
所述其它仿真量获取模块，用于根据当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度以及当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的d轴电压和q轴电压计算当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的d轴电流和q轴电流，并获取当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的电磁转矩。
与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：
应用本发明实施例提供的双Y移30度永磁同步电机硬件在环实时仿真方法，通过在硬件在环实时仿真方法中将复杂的计算过程用查表方式进行代替，有效减少实时仿真情况下将电压模拟信号转化为数字信号进行运算导致的延迟，能够将电机模型解算结果更新速度提高至少一个数量级；同时还将电压从三相静止坐标系转化为旋转坐标系过程中的转子角度值正余弦值的计算过程用查表方式进行代替，可以有效避免由于计算过程发生失误导致的模型奔溃，有效提高了了硬件仿真模型的鲁棒性。同时查表法对硬件性能的要求较低，可以使用较低成本的高速信号处理单与达到较高的模型仿真性能；因此可以在达到指定电机硬件在环仿真性能的前提下，有效降低电机硬件在环仿真***的成本。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1示出了本发明实施例一双Y移30度永磁同步电机硬件在环实时仿真方法中一个仿真周期的流程示意图；
图2示出了本发明实施例二双Y移30度永磁同步电机硬件在环实时仿真装置结构示意图；
图3示出了本发明实施例四终端结构示意图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
现有双Y移30度永磁同步电机硬件在环实时仿真过程，控制板输入给实时仿真模型六路电压信号，仿真模型通过ADC采样将电压模拟信号转化为数字信号进行运算，导致较大的延迟。此外，模型运算过程中需要通过坐标变换将电压从三相静止坐标系转化为旋转坐标系，所进行的浮点乘除法操作需要一定的运算时间，也会造成了一定的延迟。
实施例一
为解决现有技术中存在的技术问题，本发明实施例提供了一种双Y移30度永磁同步电机硬件在环实时仿真方法，
图1示出了本发明实施例一双Y移30度永磁同步电机硬件在环实时仿真方法中一个仿真周期的流程示意图；在整个双Y移30度永磁同步电机硬件在环实时仿真过程中其实包括多个双Y移30度永磁同步电机硬件在环实时仿真周期，每个周期均包括如下所有步骤。因此参考图1所示，本发明实施例双Y移30度永磁同步电机硬件在环实时仿真方法的一个仿真周期包括如下步骤。
步骤S101，获取当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机中逆变器六个桥臂的导通状态和双Y移30度永磁同步电机六相的相电流方向信息。
具体双Y移30度永磁同步电机可看成由两套中性点隔离的三相对称绕组组成，且这两套绕组在空间上相差30°电角度；在每个仿真周期内均需查询双Y移30度永磁同步电机中逆变器每个桥臂上下开关器件的导通状态以及双Y移30度永磁同步电机六相的相电流方向信息。需要说明的是，如果上述桥臂上下开关器件的导通状态和相电流方向信息通过单片机，则使用捕获的方式查询PWM信号；如果上述桥臂上下开关器件的导通状态和相电流方向信息通过FPGA(Field-Programmable Gate Array)查询PWM信号，则只需查询电平即可。
步骤S102，根据当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机中逆变器六个桥臂的导通状态和双Y移30度永磁同步电机六相的相电流方向信息在桥臂状态信息表中查询当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机六相的相电压。
具体地，桥臂状态信息表包括逆变器单条桥臂的上桥臂电压和下桥臂电压、双Y移30度永磁同步电机六相的相电流方向信息、以及双Y移30度永磁同步电机逆变器桥臂的故障信息。如下表格1为桥臂状态信息表。
表1桥臂状态信息表
S1 1 1 0 0 1 1 0 0
S2 1 0 1 0 1 0 1 0
cur 1 1 1 1 -1 -1 -1 -1
相电压 X 1 0 0 X 1 0 1
故障 1 0 0 0 1 0 0 0
参考表1所示，表中桥臂状态信息表中的S1表示上桥臂电压，S2表示下桥臂电压，S1和S2对应的1表示电压为母线电压(相对于母线负极，且不考虑IGBT和二极管的导通压降)，S1和S2对应的0表示无电压；cur表示双Y移30度永磁同步电机六相的相电流方向，其中1表示有流入电流，-1表示有流出电流；相电压是相对于母线负极的电压，其中相电压对应的1表示有电压，0表示无电压，X代表短路；故障信息对应的1代表有故障，0代表无故障。基于步骤S101中获取的六个桥臂的导通状态和双Y移30度永磁同步电机六相的相电流方向分别在桥臂状态信息表中查询当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机六相的相电压和故障信息。当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机六相的相电压通过查表的形式获取，因为查表所用时间小于计算所用时间，因此该步骤在一个双Y移30度永磁同步电机硬件在环实时仿真方法的周期内大大减少了获取逆变器每条桥臂状态信息所用时间。
步骤S103，计算当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度，并根据当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度计算当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机转子的角度。
具体地，根据上一仿真周期双Y移30度永磁同步电机的电磁转矩和上一仿真周期双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度计算当前真周期双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度；进一步可根据如下式子计算当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机的电角速度：
Figure BDA0002352327670000081
其中，ωr(n)表示当前真周期双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度，ωr(n-1)表示上一仿真周期双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度，pn表示双Y移30度永磁同步电机的极对数，T表示采样周期，Te(n-1)表示上一仿真周期双Y移30度永磁同步电机的转矩，TL(n-1)表示上一仿真周期双Y移30度永磁同步电机的负载转矩，J表示双Y移30度永磁同步电机转子的总转动惯量。
获取当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度后，进一步可根据获取的当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度以及上一仿真周期双Y移30度永磁同步电机转子的角度、上一仿真周期双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度计算当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机转子的角度；进一步可根据如下角度迭代式子计算当前真周期双Y移30度永磁同步电机转子的角度：
Figure BDA0002352327670000091
其中，θe(n)表示当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机转子的角度，θe(n-1)表示上一仿真周期双Y移30度永磁同步电机转子的角度，ωe(n)表示当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度，ωe(n-1)表示上一仿真周期双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度，T表示采样周期。
步骤S104，基于当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机转子的角度，将当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机六相的相电压依次通过空间矢量解耦变换和派克变换得到当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机的d轴电压和q轴电压。
具体地，首先需通过空间矢量解耦变换可以将当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机六相的相电压映射到三个彼此正交的静止坐标系中，三个彼此正交的静止坐标系为α-β子空间、x-y子空间和零序子空间，并从α-β子空间静止坐标系中获取当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机的α轴电压和β轴电压。更进一步，可根据如下式子将当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机六相的相电压转化到彼此正交的α-β静止坐标系、x-y静止坐标系和零序静止坐标系上：
Figure BDA0002352327670000101
其中，Uα(n)和Uβ(n)分别表示当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机的α轴电压和β轴电压，Ux(n)和Uy(n)分别表示当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机的x轴电压和y轴电压，Uo1(n)和Uo2(n)分别表示当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机的o1轴电压和o2轴电压，UA(n)、UB(n)、UC(n)、UU(n)、UV(n)和UW(n)分别表示当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机六相的相电压。
而后根据步骤S103中获取的当前真周期双Y移30度永磁同步电机转子的角度在正余弦变化表中查询对应的正弦值和余弦值，并根据当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机的α轴电压和β轴电压以及查询到的正弦值和余弦值获取当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机的d轴电压和q轴电压。
需要说明的是，正余弦变化表是事先获取地，即事先将[0 2π]内的转子角度离散为4096个点，并分别计算每个离散点对应的正弦值和余弦值，而后将所有离散点以及相对应的正弦值和余弦值构建成正余弦变化表。由于正余弦变化表数据太多，在此不对该表格进行显示。
最后根据当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机的α轴电压和β轴电压以及查询到的正弦值和余弦值获取当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机的d轴电压和q轴电压。
具体可根据如下式子根据如下式子计算当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机的d轴电压和q轴电压，更近一步地根据如下式子计算当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机的d轴电压和q轴电压：
Figure BDA0002352327670000102
其中，Ud(n)和Uq(n)表示当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机的d轴电压和q轴电压，Ux(n)和Uy(n)分别表示当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机的x轴电压和y轴电压，Uo1(n)和Uo2(n)分别表示当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机的o1轴电压和o2轴电压，Uα(n)和Uβ(n)分别表示当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机的α轴电压和β轴电压，Ux(n)和Uy(n)分别表示当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机的x轴电压和y轴电压，Uo1(n)和Uo2(n)分别表示当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机的o1轴电压和o2轴电压。sinθe(n)和cosθe(n)表示当前真周期双Y移30度永磁同步电机转子的角度在正余弦变化表中查询对应的正弦值和余弦值。
步骤S105，根据当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度以及当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机的d轴电压和q轴电压计算当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机的d轴电流和q轴电流，并获取当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机的电磁转矩。
具体地，根据上述步骤中获取的当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度、当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机的d轴电压和q轴电压以及上一仿真周期双Y移30度永磁同步电机的d轴电流和q轴电流计算当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机的d轴电流和q轴电流。更进一步地，当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机的d轴电流和q轴电流可根据如下电流迭代算法计算得到：
Figure BDA0002352327670000111
其中，id(n)和iq(n)表示当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机的d轴输出电流和q轴输出电流，id(n-1)和iq(n-1)分别表示上一仿真周期双Y移30度永磁同步电机的d轴输出电流和q轴输出电流，ud(n)和uq(n)分别表示当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机的d轴电压和q轴电压，ωe(n)表示当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机的电角速度，T表示采样周期，Ld和Lq分别表示双Y移30度永磁同步电机的d轴和q轴的电感，Rs表示双Y移30度永磁同步电机中定子的电阻，ψf表示双Y移30度永磁同步电机的永磁体磁链值。
而后根据得到的当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机的d轴电流和q轴电流计算当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机的转矩。更进一步地，当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机的转矩可根据如下式子计算得到：
Figure BDA0002352327670000121
其中，Te(n)表示当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机的转矩，pn表示双Y移30度永磁同步电机的极对数，ψf表示双Y移30度永磁同步电机的永磁体磁链值，id(n)和iq(n)表示当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机的d轴输出电流和q轴输出电流，Ld和Lq分别表示双Y移30度永磁同步电机的d轴电感和q轴电感。
本发明实施例提供的双Y移30度永磁同步电机硬件在环实时仿真方法，通过在硬件在环实时仿真方法中将复杂的计算过程用查表方式进行代替，有效减少实时仿真情况下将电压模拟信号转化为数字信号进行运算导致的延迟，能够将电机模型解算结果更新速度提高至少一个数量级；同时还将电压从三相静止坐标系转化为旋转坐标系过程中的转子角度值正余弦值的计算过程用查表方式进行代替，可以有效避免由于计算过程发生失误导致的模型奔溃，有效提高了了硬件仿真模型的鲁棒性。同时查表法对硬件性能的要求较低，可以使用较低成本的高速信号处理单与达到较高的模型仿真性能；因此可以在达到指定电机硬件在环仿真性能的前提下，有效降低电机硬件在环仿真***的成本。
实施例二
为解决现有技术中存在的技术问题，本发明实施例提供了一种永磁同步电机硬件在环仿真装置。
图2示出了本发明实施例二双Y移30度永磁同步电机硬件在环实时仿真装置结构示意图；参考图2所示，本发明实施例双Y移30度永磁同步电机硬件在环实时仿真装置包括依次连接的基本量获取模块、桥臂状态信息获取模块、转子角度获取模块、d轴电压和q轴电压获取模块以及其它仿真量获取模块。
基本量获取模块，用于获取当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机中逆变器六个桥臂的导通状态和双Y移30度永磁同步电机六相的相电流方向信息；
桥臂状态信息获取模块，用于根据当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机中逆变器六个桥臂的导通状态和双Y移30度永磁同步电机六相的相电流方向信息在桥臂状态信息表中查询当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机六相的相电压；
转子角度获取模块，用于计算当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度，并根据当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度计算当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机转子的角度；
d轴电压和q轴电压获取模块，用于基于当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机转子的角度，将当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机六相的相电压依次通过空间矢量解耦变换和派克变换得到当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机的d轴电压和q轴电压；
其它仿真量获取模块，用于根据当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度以及当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机的d轴电压和q轴电压计算当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机的d轴电流和q轴电流，并获取当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机的电磁转矩。
本发明实施例提供的双Y移30度永磁同步电机硬件在环实时仿真装置，通过在硬件在环实时仿真方法中将复杂的计算过程用查表方式进行代替，有效减少实时仿真情况下将电压模拟信号转化为数字信号进行运算导致的延迟，能够将电机模型解算结果更新速度提高至少一个数量级；同时还将电压从三相静止坐标系转化为旋转坐标系过程中的转子角度值正余弦值的计算过程用查表方式进行代替，可以有效避免由于计算过程发生失误导致的模型奔溃，有效提高了了硬件仿真模型的鲁棒性。同时查表法对硬件性能的要求较低，可以使用较低成本的高速信号处理单与达到较高的模型仿真性能；因此可以在达到指定电机硬件在环仿真性能的前提下，有效降低电机硬件在环仿真***的成本。
实施例三
为解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明实施例还提供了一种存储介质，其存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时可实现实施例一中双Y移30度永磁同步电机硬件在环实时仿真方法中的所有步骤。
双Y移30度永磁同步电机硬件在环实时仿真方法的具体步骤以及应用本发明实施例提供的可读存储介质获取的有益效果均与实施例一相同，在此不在对其进行赘述。
需要说明的是：存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
实施例四
为解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明实施例还提供了一种终端。
图3示出了本发明实施例四终端的结构示意图，参照图3，本实施例终端包括相互连接的处理器及存储器；存储器用于存储计算机程序，处理器用于执行存储器存储的计算机程序，以使终端执行时可实现实施例一双Y移30度永磁同步电机硬件在环实时仿真方法中的所有步骤。
双Y移30度永磁同步电机硬件在环实时仿真方法的具体步骤以及应用本发明实施例提供的终端获取的有益效果均与实施例一相同，在此不在对其进行赘述。
需要说明的是，存储器可能包含随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。同理处理器也可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessing，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种双Y移30度永磁同步电机硬件在环实时仿真方法，包括：不少于两个仿真周期；
其中，每个所述仿真周期包括如下步骤：
获取当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机中逆变器六个桥臂的导通状态和所述双Y移30度永磁同步电机六相的相电流方向信息；
根据当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机中逆变器六个桥臂的导通状态和所述双Y移30度永磁同步电机六相的相电流方向信息在桥臂状态信息表中查询当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机六相的相电压；
计算当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度，并根据当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度计算当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的角度；
基于当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的角度，将当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机六相的相电压依次通过空间矢量解耦变换和派克变换得到当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的d轴电压和q轴电压；
根据当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度以及当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的d轴电压和q轴电压计算当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的d轴电流和q轴电流，并获取当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的电磁转矩。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度，并根据当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度计算当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的角度步骤包括：
根据上一仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的电磁转矩和上一仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度计算当前真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度；
根据上一仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的角度和上一仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度以及当前真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度计算当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的角度。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据上一仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的电磁转矩和上一仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度计算当前真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度步骤包括：
根据如下式子计算当前真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度：
Figure FDA0002352327660000011
其中，ωr(n)表示当前真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度，ωr(n-1)表示上一仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度，pn表示所述双Y移30度永磁同步电机的极对数，T表示采样周期，Te(n-1)表示上一仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的转矩，TL(n-1)表示上一仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的负载转矩，J表示双Y移30度永磁同步电机转子的总转动惯量。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据上一仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的角度和上一仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度以及当前真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度计算当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的角度步骤包括：
根据如下角度迭代式子计算当前真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的角度：
Figure FDA0002352327660000021
其中，θe(n)表示当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的角度，θe(n-1)表示上一仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的角度，ωe(n)表示当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度，ωe(n-1)表示上一仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度，T表示采样周期。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的角度，将当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机六相的相电压依次通过空间矢量解耦变换和派克变换得到当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的d轴电压和q轴电压步骤包括：
通过空间矢量解耦变换将当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机六相的相电压转换到彼此正交的三个静止坐标系中，得到当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的α轴电压和β轴电压；
根据当前真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的角度在正余弦变化表中查询对应的正弦值和余弦值，并根据当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的α轴电压和β轴电压以及查询到的所述正弦值和所述余弦值获取当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的d轴电压和q轴电压。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，通过空间矢量解耦变换将当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机六相的相电压转换到彼此正交的三个静止坐标系中，得到当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的α轴电压和β轴电压步骤包括：
根据如下式子将当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机六相的相电压转化到彼此正交的α-β子空间、x-y子空间和零序子空间上：
Figure FDA0002352327660000031
其中，Uα(n)和Uβ(n)分别表示当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的α轴电压和β轴电压，Ux(n)和Uy(n)分别表示当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的x轴电压和y轴电压，Uo1(n)和Uo2(n)分别表示当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的o1轴电压和o2轴电压，UA(n)、UB(n)、UC(n)、UU(n)、UV(n)和UW(n)分别表示当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机六相的相电压。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的α轴电压和β轴电压以及查询到的所述正弦值和所述余弦值获取当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的d轴电压和q轴电压包括：
根据如下式子计算当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的d轴电压和q轴电压：
Figure FDA0002352327660000032
其中，Ud(n)和Uq(n)表示当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的d轴电压和q轴电压，Ux(n)和Uy(n)分别表示当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的x轴电压和y轴电压，Uo1(n)和Uo2(n)分别表示当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的o1轴电压和o2轴电压，Uα(n)和Uβ(n)分别表示当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的α轴电压和β轴电压，Ux(n)和Uy(n)分别表示当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的x轴电压和y轴电压，Uo1(n)和Uo2(n)分别表示当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的o1轴电压和o2轴电压，sinθe(n)和cosθe(n)表示查询到的所述正弦值和所述余弦值。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度以及当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的d轴电压和q轴电压计算当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的d轴电流和q轴电流包括：
根据当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度、当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的d轴电压和q轴电压以及上一仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的d轴电流和q轴电流计算当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的d轴电流和q轴电流；
根据如下电流迭代算法计算当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的d轴电流和q轴电流：
Figure FDA0002352327660000041
Figure FDA0002352327660000042
其中，id(n)和iq(n)表示当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的d轴输出电流和q轴输出电流，id(n-1)和iq(n-1)分别表示上一仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的d轴输出电流和q轴输出电流，ud(n)和uq(n)分别表示当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的d轴电压和q轴电压，ωe(n)表示当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的电角速度，T表示采样周期，Ld和Lq分别表示所述双Y移30度永磁同步电机的d轴和q轴的电感，Rs表示所述双Y移30度永磁同步电机中定子的电阻，ψf表示所述双Y移30度永磁同步电机的永磁体磁链值。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的电磁转矩包括：
基于当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的d轴电流和q轴电流计算当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的转矩；
根据如下式子计算当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的转矩：
Figure FDA0002352327660000043
其中，Te(n)表示当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的转矩，pn表示所述双Y移30度永磁同步电机的极对数，ψf表示所述双Y移30度永磁同步电机的永磁体磁链值，id(n)和iq(n)表示当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的d轴输出电流和q轴输出电流，Ld和Lq分别表示所述双Y移30度永磁同步电机的d轴电感和q轴电感。
10.一种双Y移30度永磁同步电机硬件在环实时仿真装置，其特征在于，包括依次连接的基本量获取模块、桥臂状态信息获取模块、转子角度获取模块、d轴电压和q轴电压获取模块以及其它仿真量获取模块；
所述基本量获取模块，用于获取当前仿真周期双Y移30度永磁同步电机中逆变器六个桥臂的导通状态和所述双Y移30度永磁同步电机六相的相电流方向信息；
所述桥臂状态信息获取模块，用于根据当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机中逆变器六个桥臂的导通状态和所述双Y移30度永磁同步电机六相的相电流方向信息在桥臂状态信息表中查询当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机六相的相电压；
所述转子角度获取模块，用于计算当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度，并根据当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度计算当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的角度；
所述d轴电压和q轴电压获取模块，用于基于当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的角度，将当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机六相的相电压依次通过空间矢量解耦变换和派克变换得到当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的d轴电压和q轴电压；
所述其它仿真量获取模块，用于根据当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机转子的电角速度以及当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的d轴电压和q轴电压计算当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的d轴电流和q轴电流，并获取当前仿真周期所述双Y移30度永磁同步电机的电磁转矩。
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