应用于负载模拟器的机械惯量电模拟技术的研究#高云帆，王明彦**510（哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院，哈尔滨150001）摘要：本文主要针对应用于负载模拟器的机械惯量电模拟技术展开研究，提出采用双定子电机结构的电动负载模拟器来完成机械惯量电模拟。阐述了机械惯量电模拟技术的原理，得出为了完成惯量模拟，需要向被测系统补偿额外的能量。分析了单定子电机结构的负载模拟器在进行机械惯量电模拟时的不足，提出了能够有效完成机械惯量电模拟的双定子电机结构的负载模拟系统，设计双定子电机结构负载模拟器的控制方法。以被测系统的运动曲线和输出能量作为衡量指标，利用MATLAB/Simulink对双定子结构负载模拟器进行仿真验证，仿真结果证实了这种方法的可行性。关键词：机械惯量电模拟；负载模拟器；双定子电机：TP27515ResearchonElectricInertiaSimulationforLoadSimulatorGAOYunfan,WANGMingyan(SchoolofElectricalEngineeringandAutomation,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001)2025303540Abstract:AResearchonelectricinertiasimulationtechnologyappliedtoloadsimulatorisconductedandanelectricalloadsimulatorusingdual-statormotorforrealizingelectricinertiasimulationisproposed.Thispaperexplainsthetheoryofelectricinertiasimulation,thusitconcludesthatextraenergyshouldbecompensatedtothemachineundertest.Thedisadvantagesofloadsimulatorusingsingle-statormotorwhenexecutingelectricinertiasimulationareanalyzed.Anovelloadsimulatorusingdual-statormotorisproposedtoexecuteelectricinertiasimulationeffectivelyandthecorrespondingcontrollerisdesigned.Accordingtothemovingcurveandoutputenergy,thesimulationresultsonMATLAB/Simulinkverifythefeasibilityofthismethod.Keywords:electricinertiasimulation;loadsimulator;dual-statormotor0引言一般的，如位置伺服系统、调速系统等旋转类机械设备在研制时都需要对其进行传动性能测试，测试内容一般分为两个主要的方面，即加载测试和机械惯量测试。负载模拟器往往被用来作为测试模拟设备，为被测系统模拟实际工作过程中受到的负载力矩和相应的转动惯量[1]。惯量模拟技术分为机械模拟、电模拟和机电混合模拟，广泛应用于汽车系统的测试[2]、风机系统的模拟[3]之中。电动负载模拟器的加载电机往往采用单定子结构电机，这种单定子结构的负载模拟器由于自身结构和控制的限制，在同时完成模拟负载力矩和机械惯量技术上存在诸多的劣势。本文研究如何将机械惯量电模拟技术实现于电动负载模拟器之中，提出用新型的双定子结构的负载模拟器，用加载电机来替代惯性飞轮，以消除机械模拟的装卸不便、飞轮大小导致系统体积庞大、存在级差等固有缺点。基金项目：国家自然科学基金资助项目（51077025）作者简介：高云帆，（1988-），男，硕士，主要研究方向：电力传动和自动控制。通信联系人：王明彦，（1957-），男，教授，博士生导师，主要研究方向：电能变换技术和伺服传动。E-mail:mingyan@hit.edu-1-1机械惯量电模拟原理1.1负载模拟系统负载模拟器是用来为被测系统模拟实际工作过程中受到的负载力矩和相应的转动惯量的系统，是半实物仿真中的重要技术手段，其中，被测系统往往是位置伺服系统或调速系统。455055电动负载模拟器采用电动机作为加载执行元件，加载电机与被测系统同轴联结，构成一套互相耦合的双伺服系统结构。其中，被测设备主动运动，同轴带动负载模拟器，因此负载模拟器是工作在强位置扰动下的被动式力矩伺服系统[4]。在加载试验中，对于被测系统转动惯量的模拟一般采用机械模拟方法，即在被测系统的输出轴上安装等同惯量大小的惯性飞轮来进行模拟，如图1(a)，但是机械模拟惯量存在着诸多缺点[5]，如装卸不便、飞轮大小导致系统体积庞大、存在极差等。考虑到电动机是典型的机电能量转化装置，可以考虑用电动机来代替惯性飞轮，为被测系统的测试提供运动能量，使得被测系统的测试结果（位置跟踪、能量消耗等）接近于真实的情况，这种由电动机模拟机械惯量的方法称为机械惯量电模拟技...