基于快速原型控制電機背靠背驅動能耗加載系統測試機組，其加載系統根據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動或者通過直流電源+DCAC逆變器驅動，背靠背驅動方式下，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逆變器驅動方式與背靠背驅動沒有本質不同，前者背靠背中一組變流器相當于直流電源作用，DCAC逆變器部分都可以根據要求選擇功率硬件如IGBT方案或者SIC方案，或者選擇拓撲結構方案，典型如三相兩電平，三相三電平，其變流器組封裝形式根據用戶需求進行相關定制，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動能耗加載系統拓撲如下所示

圖1 基于快速原型控制電機背靠背驅動能耗加載系統拓撲

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拓撲 

磁粉能耗快速原型控制電機測試系統特點

1、系統采用磁粉制動器類（磁粉、磁滯、電渦流制動器）方案，相比回饋加載方式，系統為耗能測試方式，制動器有較大放熱量，連續工況與大功率測試工況要考慮配置冷水散熱系統。
2、磁粉制動器控制裝置控制比較簡單，有一定成本優勢。
3、系統采用YXPHM開放式功率硬件，硬件系統開發，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、系統提供算法樣例供快速評估或者迭代。

磁粉能耗快速原型控制電機測試系統典型配置清單

表1 系統典型配置清單

系統根據實際測試或者實驗需求，可進一步考慮的選配件如圖3所示

圖3 典型可選配置

選配件功能列表簡要說明如表2

主要設備參考說明

臺架實物參考

產品參考圖如圖

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

測試電機逆變器

380V三相交流電網輸入，交流輸出（驅動電機），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計。

圖8 柜子示意圖

背靠背電機驅動變頻柜包含正側和背側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變流器，靠近電網的變流器稱之為網側變流器，二者之間的區別是機側變流器未接入濾波的LCL。

YXPHM-TP210b-II采用基于模型設計的理念，脫胎于研旭成熟產品光伏并網逆變器與風機變流器等成熟產品，又結合了研旭多年的模塊化組件與開放式平臺研發經驗，對該拓撲結構與驅動電路、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、電能質量控制等應用中都非常廣泛，其主要由IGBT、二極管、IGBT驅動電路、CPU信號處理單元、繼電器、熔斷器、傳感器、散熱器、電容等組成。其拓撲結構如圖所示

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，通過調節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

快速原型控制器——YXSPACE-SP2000

在產品研發前期、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系統在新能源領域有著巨大的應用潛力，比如光伏變流器、風機變流器、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YXSPACE控制器中，即可實現控制過程。從而開發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系。多年來積累了很多寶貴的經驗，同時也接收很多合作單位的寶貴建議，從而研旭研發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用與各類新能源產品當中。所以SP2000快速控制原型在滿足控制需求的情況下，更能貼近實際產品，為開發者提供更為可靠的驗證結果。SP2000作為SP1000的升級版本，除了在外設資源方面多于SP1000，更是在CPU處理能力上做了提升，為更加復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

YXSPACE獨特優點

（1）采用目前市面成品常用的控制芯片作為CPU，其仿真結果針對實際研究更具有參考性；

（2）在Matlab中設計的控制算法自動生成代碼，自動加載到實時目標機中運行，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，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）具備自主編寫的驅動庫，可以直接導入到Simulink庫中，用戶可以直接在Matlab軟件中拖動相應的硬件元件庫，將模型中的數據直接與硬件對接，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試需求。

（7）模型轉換文件的透明化，用戶可直接查看模型轉換后的源碼

研旭SP2000采用外擴插卡式結構，簡潔輕便，板卡資源如下表3所示

研旭電氣專門為SP2000研發了一套上位機監控軟件VIEW2000軟件。VIEW2000軟件主要參考下節基于模型開發快速原型監控系統。

VIEW2000軟件簡介

研旭電氣專門為SP2000研發了一套上位機監控軟件VIEW2000軟件。

VIEW2000軟件中包含控制器設置以及組態區。其中控制器設置界面共有4類控制器設置，包括仿真步長設置，DO控制源設置，QEP/CAP模式設置，PWM模塊設置。如圖13所示。

圖13 View2000軟件示意

在實際使用中，用戶只需用鼠標拖動各類控件，移至工作區當中，位置根據需求隨意放置。雙擊控件即可設置控件的地址號，這樣可完成控件與模型或者硬件的建立關系，操作極其簡便。

SP2000驅動庫

研旭自行開發了Simulink驅動庫，如下圖所示：

圖14 研旭驅動庫

電機測試管理系統

電機測試管理系統，主要實現加載機組的監控管理，其主要功能讀取轉矩傳感器、加載電機變流器等相關數據，顯示轉速、轉矩實時波形，電壓、電流、功率等監控數據，相關數據可以錄波，并進行導出。

通過與變流器通信，可實現負載可編程，可以按照指定曲線進行加載。進而可以實現加載系統的自動化。例如可以進行進行突加載、突減載等相關測試。

其界面如圖所示

圖15 電機測試管理系統

高精度可編程直流源

研旭YXPHD系列高壓大功率可編程直流電源采用全數字控制技術，在4U機箱體積內功率可實現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技術的高頻開關式直流電源，模塊化設計，采用優良的DSP數字控制技術，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、快速瞬態響應，且效率高達93%；產品主要定位于電子電力生產、蓄電池行業、PCB板制造行業及通訊、PLC供電、機電老化試驗、自動測試系統集成、醫療器械、工業、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

系統特性

◆ 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；

◆ 全數位設計，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；