基于逆變器的永磁同步電機(jī)端口特性模擬及控制技術(shù)研究

郭毅鋒，李昊龍，王志福，王旭

(1.廣西科技大學(xué) 電氣與信息工程學(xué)院，廣西 柳州 545000； 2.北京理工大學(xué) 機(jī)械與車輛學(xué)院，北京 100000)

0 引 言

永磁同步電機(jī)(Permanent Magnetic Synchronous Machin，PMSM)因其結(jié)構(gòu)簡單、損耗低、控制方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于新能源汽車、航空航天、輪船電力推進(jìn)和風(fēng)力發(fā)電等領(lǐng)域。傳統(tǒng)電機(jī)的測(cè)試需搭建機(jī)械測(cè)試臺(tái)，不同參數(shù)種類的電機(jī)需安裝不同類型的電機(jī)負(fù)載組合進(jìn)行不同工況測(cè)試，需要使用大功率電源并耗費(fèi)大量電能，測(cè)試過程繁瑣，耗費(fèi)大量人力物力[1]。

在真實(shí)的電機(jī)帶載測(cè)試中，電機(jī)測(cè)試的重點(diǎn)是電機(jī)定子端的電壓電流的特性。文章提出了一種基于功率電力電子器件模擬真實(shí)電機(jī)端口電氣特性的系統(tǒng)，待檢測(cè)的電機(jī)控制器并不連接真實(shí)電機(jī)，而是與能夠模擬真實(shí)電機(jī)電氣特性的電力電子器件相連。從電機(jī)控制器輸入端口來看，該模擬系統(tǒng)與真實(shí)電機(jī)是等效的。這種具備真實(shí)電機(jī)端口電氣特性的模擬系統(tǒng)，也被稱為電機(jī)模擬器。

電機(jī)模擬器特點(diǎn)是靈活通用，可以根據(jù)需要模擬不同類型的永磁同步電機(jī)，同時(shí)還可以根據(jù)測(cè)試需要實(shí)時(shí)修改電機(jī)參數(shù)。電機(jī)模擬器能模擬真實(shí)電機(jī)在不同工作狀態(tài)下端口的電氣特性，且不受測(cè)控機(jī)測(cè)試周期長、 占用空間大、難以實(shí)現(xiàn)故障測(cè)試等問題的限制，從而對(duì)電機(jī)控制器進(jìn)行全方位測(cè)試。該方法不會(huì)因測(cè)試對(duì)電機(jī)造成損害，節(jié)省費(fèi)用，同時(shí)還可以模擬負(fù)載現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行狀況，因此電機(jī)模擬器的研究對(duì)于實(shí)際工業(yè)具有重大意義。

H.J.Slater于1998年創(chuàng)造了“虛擬電機(jī)”一詞來描述從電子轉(zhuǎn)換器提供能量以盡可能接近實(shí)際的電機(jī)和負(fù)載的系統(tǒng)。虛擬電機(jī)能夠向功率電子轉(zhuǎn)換器提供雙向功率電平接口，可以在各種應(yīng)用中和負(fù)載條件下測(cè)試電機(jī)和電力電子轉(zhuǎn)換器[2]。同年，Slater.H.J利用逆變器實(shí)現(xiàn)了異步電機(jī)的實(shí)時(shí)仿真，該“虛擬電機(jī)”仿真也稱為硬件在環(huán)仿真(Hardware-in-the-loop，PHIL)[3]。文獻(xiàn)[4-5]提出了使用電力電子轉(zhuǎn)換器仿真感應(yīng)電動(dòng)機(jī)及其相關(guān)的機(jī)械負(fù)載的方法，該方法模擬了三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)連接到三相交流電網(wǎng)的情況。但是該方法采用傳統(tǒng)的PI控制，無法實(shí)時(shí)跟蹤電流。

國內(nèi)對(duì)于電機(jī)特性模擬的研究起步較晚，但發(fā)展迅速。文獻(xiàn)[6]構(gòu)建了直流電機(jī)電機(jī)仿真器，該仿真器能實(shí)時(shí)計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻的電樞電流和轉(zhuǎn)矩等電機(jī)狀態(tài)量。使用背靠背型雙PWM變換器模擬直流電機(jī)運(yùn)行的端口特性，但沒有采用控制策略消除電流實(shí)時(shí)跟蹤的誤差。文獻(xiàn)[7-8]采用實(shí)時(shí)數(shù)字仿真技術(shù)建立電機(jī)模型，通過電機(jī)模型的實(shí)時(shí)仿真獲得真實(shí)電機(jī)的實(shí)時(shí)狀態(tài)量，并控制PWM整流器準(zhǔn)確跟蹤指令電流，使PWM整流器輸出的電流具有實(shí)際電機(jī)相同電流特性。當(dāng)改變電機(jī)的工況時(shí)，端口電流會(huì)存在非重復(fù)的暫態(tài)過渡分量，傳統(tǒng)的PI控制器無法準(zhǔn)確跟蹤指令電流，造成電流跟蹤中存在難以消除的穩(wěn)態(tài)誤差。

文章提出基于逆變器永磁同步電機(jī)模擬器的設(shè)計(jì)方案。采用精度較高的Adams法在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系建立PMSM的實(shí)時(shí)仿真模型。采用了改進(jìn)內(nèi)模控制器減小電流跟蹤的誤差。設(shè)計(jì)的龍伯格轉(zhuǎn)矩控制器可以將觀測(cè)到的轉(zhuǎn)矩前饋給電流環(huán)，電機(jī)產(chǎn)生高頻脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩可以抵消電機(jī)轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)，以此平滑系統(tǒng)轉(zhuǎn)速。最后，在MATLAB/Simulink平臺(tái)對(duì)永磁同步電機(jī)模擬器進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的電機(jī)模擬器性能良好，滿足了電機(jī)控制器的設(shè)計(jì)要求。

1 電機(jī)模擬器工作原理

1.1 電機(jī)模擬器結(jié)構(gòu)

永磁同步電機(jī)模擬器結(jié)構(gòu)如圖1所示，功率電路部分主要由功率逆變器和供電電源組成。耦合濾波電路作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與功率逆變器之間的緩沖濾波網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)三相電流的濾波，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性與精度。控制部分主要由電機(jī)模擬器內(nèi)部控制策略組成，作用是控制功率逆變器的輸出電流準(zhǔn)確跟蹤指令電流，使逆變器輸出的電流具有實(shí)際電機(jī)相同的電流特性。

圖1 電機(jī)模擬器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

電機(jī)模擬器的濾波耦合電路選用的是L型濾波器，其特性可以有效的抑制高頻諧波電流。通過利用L型濾波器電感在高頻時(shí)阻抗很大的性質(zhì)將高頻諧波信號(hào)濾除，其結(jié)構(gòu)簡單，便于控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。L型濾波器屬于一階電路不會(huì)引入諧振，抑制開關(guān)頻率引起的紋波電流的耦合效果明顯。

在電機(jī)模擬器的結(jié)構(gòu)圖中，逆變器相當(dāng)于虛擬電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組，濾波耦合電路的電容等同于被模擬永磁同步電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，濾波耦合電路的電感L等同于被模擬電機(jī)的定子電感，電感L的內(nèi)阻R相當(dāng)于虛擬電機(jī)的定子電阻。

1.2 電機(jī)模擬器的原理

文章設(shè)計(jì)的永磁同步電機(jī)模擬器系統(tǒng)，其核心是逆變器對(duì)電機(jī)實(shí)時(shí)仿真生成的指令電流的準(zhǔn)確跟蹤。首先通過電壓采集電路對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器輸出的三相電壓進(jìn)行采集，并將所采集的電壓數(shù)字信號(hào)發(fā)送至電機(jī)實(shí)時(shí)仿真模型，通過虛擬電機(jī)模型計(jì)算得出模擬電機(jī)期望輸出電壓及期望電流，引入電流負(fù)反饋與指令電流進(jìn)行比較并通過相應(yīng)的控制器(如PI控制器)產(chǎn)生調(diào)整電壓，與期望電壓疊加后得到輸出電壓，并經(jīng)SVPWM調(diào)制器對(duì)逆變器進(jìn)行控制，生成三相電流輸送給實(shí)際的電機(jī)控制器。從電機(jī)控制器輸入端口來看，該電機(jī)模擬器等同于真實(shí)電機(jī)[9-10]。

2 永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型

根據(jù)電機(jī)的參數(shù)和機(jī)械負(fù)載建立的電機(jī)實(shí)時(shí)仿真模型，可實(shí)時(shí)計(jì)算出電機(jī)在電壓采樣輸入量下的各種實(shí)時(shí)狀態(tài)量。

由于永磁同步電機(jī)的三相定子間存在著復(fù)雜的電磁耦合關(guān)系，且與轉(zhuǎn)子位置相關(guān)，使得PMSM的分析和控制有很大的難度[11]。為了簡化分析，對(duì)PMSM做出假設(shè)：忽略鐵心的渦流損耗和磁滯損耗；定子繞組的電阻、電感是線性的。在上述假設(shè)下對(duì)PMSM進(jìn)行建模。

只有將永磁同步電機(jī)從靜止坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，才可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)模型的數(shù)學(xué)解耦[12]。

坐標(biāo)變換通常可以分為兩種：等功率和等幅值變換。為了簡化計(jì)算，文中采用等幅值變換，主要的變換矩陣為：

(1)

(2)

式(2)中θ為轉(zhuǎn)子位置電角度。利用式(1)和式(2)可以將PMSM的定子電壓、電流、磁鏈轉(zhuǎn)換到dq坐標(biāo)系中。由ABC坐標(biāo)系變換到dq坐標(biāo)系也稱為Park變換，由dq坐標(biāo)系變換到ABC坐標(biāo)系稱為反Park變換。

利用上述坐標(biāo)變換得到PMSM在dq兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的數(shù)學(xué)模型，定子電壓方程如式(3)所示：

(3)

定子磁鏈方程如式(4)所示。

(4)

將式(3)代入式(4)，可得定子電壓方程為：

(5)

常用的數(shù)值解法有：Euler法、梯形法、Adams等。文獻(xiàn)[7]比較了Euler法、梯形法、Adams的優(yōu)缺點(diǎn)。二步亞當(dāng)斯法相比于歐拉法精度更高、應(yīng)用范圍更廣更穩(wěn)定、更便捷，二步Adams法的計(jì)算公式為：

(6)

利用式(6)可得電機(jī)模型的id和iq電流計(jì)算公式為：

(7)

(8)

Fk表示k時(shí)刻的微分量，Xk表示k時(shí)刻的狀態(tài)量。在加上式(9)和式(10)的電磁轉(zhuǎn)矩方程和運(yùn)動(dòng)平衡方程便構(gòu)成了電機(jī)的數(shù)學(xué)模型。

(9)

(10)

式中ωm為電機(jī)的機(jī)械角速度；J為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；B為阻尼系數(shù)；TL為負(fù)載轉(zhuǎn)矩。由上述方程可看出，該電機(jī)模擬系統(tǒng)實(shí)時(shí)采樣端口電壓、轉(zhuǎn)矩作為電機(jī)模型輸入量，通過電機(jī)的數(shù)學(xué)模型實(shí)時(shí)求解，得到當(dāng)前時(shí)刻電機(jī)在該輸入量下的電機(jī)電樞、轉(zhuǎn)速等狀態(tài)信息。

3 電流跟蹤控制策略

在電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)變化時(shí)的切換過程中，電機(jī)端口電流存在非重復(fù)的暫態(tài)分量，傳統(tǒng)的PI控制器無法實(shí)時(shí)跟蹤端口電流，存在難以消除的穩(wěn)態(tài)誤差，因此控制效果難以達(dá)到最佳[13]。

內(nèi)模控制是從化工應(yīng)用發(fā)展起來的一種基于模型的控制策略。因?yàn)閮?nèi)模控制包含數(shù)學(xué)模型，可以預(yù)測(cè)控制輸出產(chǎn)生的效果，并且對(duì)參數(shù)變化不敏感，因此對(duì)電機(jī)參數(shù)估計(jì)誤差具有較好的抑制能力。因此將改進(jìn)的內(nèi)模控制應(yīng)用在永磁同步電機(jī)控制上，可以消除了電流跟蹤時(shí)產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)誤差。

圖2 典型內(nèi)模控制

(11)

將圖2所示的框圖進(jìn)行變換，變換后的控制結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 內(nèi)模反饋控制器

圖3中，F(xiàn)(s)即為根據(jù)模型設(shè)計(jì)的內(nèi)模控制器，如式(12)所示：

(12)

式(12)僅C(s)為未知量。為了使系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差為0，需滿足式(13)，即：

(13)

可取C(s)=G-1(s)。通過串聯(lián)低通濾波器L(s)提高系統(tǒng)的魯棒性，則C(s)可以用式(14)表示，即：

C(s)=G-1(s)L(s)

(14)

為了簡化設(shè)計(jì)，提高濾波性能，選用一階慣性環(huán)節(jié)的低通濾波器，其式如式(15)所示，I為單位矩陣。

(15)

調(diào)整后的內(nèi)模控制器可以用式(16)表示：

F(s)=[I-L(s)]-1G-1(s)L(s)

(16)

對(duì)d-q的電壓方程進(jìn)行拉普拉斯變換，可得到式(17)，即：

(17)

將式(17)化為狀態(tài)空間方程可以得到：

(18)

將式(18)代入式(16)可得內(nèi)模控制器為：

(19)

式中Ld、Ls、Rs分別為電機(jī)實(shí)際參數(shù)，λ為可調(diào)參數(shù)。

定義tr為系統(tǒng)完成階躍所需的時(shí)間，則tr與λ的關(guān)系為：

(20)

內(nèi)模控制調(diào)節(jié)參數(shù)只有λ，電流控制器和解耦網(wǎng)絡(luò)的性能都受制于λ的選取。內(nèi)模控制器最初的設(shè)計(jì)只考慮了電流的解耦能力，其設(shè)計(jì)沒有考慮對(duì)電流跟蹤快速性和準(zhǔn)確性的影響。由于控制器比例和積分系數(shù)之間為線性關(guān)系，且調(diào)節(jié)參數(shù)只有λ，致使控制器參數(shù)的可調(diào)范圍較小，難以達(dá)到最佳的控制效果[14]。

為解決內(nèi)模控制器中電流控制器與解耦網(wǎng)絡(luò)難以同時(shí)達(dá)到最優(yōu)的問題，對(duì)內(nèi)模控制器進(jìn)行改進(jìn)。由于內(nèi)模控制本質(zhì)上是PI控制，將調(diào)節(jié)參數(shù)λ拆分為比例調(diào)節(jié)因子λ1和λ2，提高控制的自由度，提高了電流跟蹤的快速性和準(zhǔn)確性。新內(nèi)模控制器如式(21)所示：

(21)

參數(shù)整定時(shí)可以先設(shè)定λ1=λ2=λ，使用式(20)來滿足內(nèi)模控制器的解耦需求，再通過調(diào)節(jié)λ1和λ2來提高控制器的控制性能和自由度。新的內(nèi)模控制器提高了參數(shù)調(diào)節(jié)的自由度和靈活性，控制器中比例和積分系數(shù)之間無線性關(guān)系，提高了電流跟蹤快速性和穩(wěn)定性，使控制器的控制和解耦性能都能達(dá)到最優(yōu)。

4 龍伯格轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器的設(shè)計(jì)

在矢量控制中位置檢測(cè)誤差、電流檢測(cè)誤差、逆變器產(chǎn)生的誤差和磁鏈諧波以及齒槽效應(yīng)等電機(jī)本體的影響都會(huì)造成永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)[15-16]。設(shè)計(jì)的龍伯格轉(zhuǎn)矩控制器可以將觀測(cè)到的轉(zhuǎn)矩前饋給電流環(huán)，使電機(jī)產(chǎn)生高頻脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩以抵消電機(jī)轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)，以此平滑系統(tǒng)轉(zhuǎn)速。

龍伯格狀態(tài)觀測(cè)是利用系統(tǒng)的輸入和輸出來重構(gòu)狀態(tài)變量的觀測(cè)值，因?yàn)橄到y(tǒng)的輸入和輸出是很容易被測(cè)量出來的。龍伯格觀測(cè)器的軟件和硬件實(shí)現(xiàn)都相對(duì)容易，不需要很強(qiáng)大的計(jì)算能力，且它適用于電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)估計(jì)，但建立準(zhǔn)確的系統(tǒng)狀態(tài)方程龍伯格觀測(cè)器輸出的精度要求比較高。

永磁同步電機(jī)機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程為：

(22)

負(fù)載轉(zhuǎn)矩不可測(cè)，轉(zhuǎn)速可測(cè)。

(23)

將式(22)改為狀態(tài)空間表達(dá)式。當(dāng)控制頻率較高，而采樣周期較小時(shí)，便假設(shè)在每一個(gè)采樣周期里轉(zhuǎn)矩為恒定值。得到：

(24)

(25)

龍伯格觀測(cè)器的形式如式(26)所示：

(26)

推導(dǎo)得式(27)為：

(27)

(28)

將式(28)轉(zhuǎn)化為式(29)和式(30)，即：

(29)

(30)

為了使觀測(cè)器盡快收斂穩(wěn)定并且狀態(tài)變量估計(jì)值與實(shí)際值之間的偏差趨近于零，就要使觀測(cè)系統(tǒng)的特征方程的解都為負(fù)值，觀測(cè)器的特征方程為：

(31)

假設(shè)觀測(cè)器系統(tǒng)的特征值為α和β，則期望的方程式應(yīng)該等于式(31)，從而得到反饋增益矩陣為：

λ2-(α+β)λ+αβ=0

(32)

(33)

由式(29)、式(30)我們便可以在Simulink建立龍伯格轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器。

為驗(yàn)證觀測(cè)器功能是否實(shí)現(xiàn)，以及選擇的反饋增益系數(shù)是否能保證觀測(cè)精度、響應(yīng)時(shí)間等觀測(cè)轉(zhuǎn)矩的動(dòng)態(tài)性能，對(duì)其進(jìn)行仿真驗(yàn)證，選擇工況為：在0.5 s時(shí)刻轉(zhuǎn)速由2 000 r/min階躍到2 500 r/min，同時(shí)電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩經(jīng)0.3 s從50 N·m線性上升到100 N·m。

由圖4可知設(shè)計(jì)的龍伯格轉(zhuǎn)矩預(yù)估觀測(cè)器在響應(yīng)時(shí)間和動(dòng)態(tài)性能上都能滿足設(shè)計(jì)需求。

圖4 轉(zhuǎn)速波形圖

5 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

為驗(yàn)證方案的可行性，文章選取了電機(jī)參數(shù)如表1所示的永磁同步電機(jī)作為模擬對(duì)象。在Simulink中構(gòu)建了永磁同步電機(jī)模擬器系統(tǒng)，在電機(jī)模擬器系統(tǒng)中逆變器的開關(guān)頻率為10 kHz。采用S-function模擬CPU的中斷程序，實(shí)現(xiàn)虛擬電機(jī)根據(jù)輸入實(shí)時(shí)求解電機(jī)狀態(tài)量和電流的跟蹤控制。

表1 電機(jī)參數(shù)

文章選擇基于轉(zhuǎn)子磁鏈定向控制方法，所以d軸電流為0，q軸電流與電機(jī)設(shè)定的負(fù)載有關(guān)。永磁同步電機(jī)的輸入為逆變器輸出電壓的采樣值，經(jīng)過仿真模型的實(shí)時(shí)求解得到的電機(jī)電流，既要參與電機(jī)的控制，又要作為內(nèi)模控制的指令電流，由此可見永磁同步電機(jī)模擬器是一個(gè)復(fù)雜的閉環(huán)系統(tǒng)，電機(jī)模擬器的精度和控制效果受逆變器輸出電壓的影響。

圖5為空載啟動(dòng)轉(zhuǎn)速波形圖，圖6為空載啟動(dòng)時(shí)A相電流波形圖。從圖5和圖6中可以看出，在相同條件下空載啟動(dòng)時(shí)，電機(jī)模擬器的端口相電流、轉(zhuǎn)速的數(shù)值和變化趨勢(shì)與PSB(Power System Blockset)電機(jī)模塊基本保持一致。

圖5 空載啟動(dòng)轉(zhuǎn)速波形圖

圖6 空載啟動(dòng)A相電流波形圖

圖7為突加負(fù)載轉(zhuǎn)速變化波形圖,圖8為突加負(fù)載A相電流波形圖,圖9為突加負(fù)載A相電流動(dòng)態(tài)波形圖。在突加負(fù)載后，電機(jī)模擬器仍能夠在動(dòng)態(tài)過程中快速準(zhǔn)確跟蹤指令電流，電機(jī)模擬器的端口相電流、轉(zhuǎn)速的數(shù)值和變化趨勢(shì)與PSB電機(jī)模塊基本保持一致。

圖7 突加負(fù)載轉(zhuǎn)速波形圖

圖8 突加負(fù)載A相電流波形圖

圖10和圖11為空載啟動(dòng)后穩(wěn)態(tài)運(yùn)行0.2 s后突加負(fù)載10 N·m時(shí)d軸和q軸電流波形圖。在工況切換工程中A相電流經(jīng)過動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)后趨于穩(wěn)態(tài)的過程，仿真結(jié)果表明，電流實(shí)際值與指令值數(shù)值和變化趨勢(shì)基本一致，說明電機(jī)模擬器電流跟蹤效果較好。

圖9 突加負(fù)載A相電流動(dòng)態(tài)波形圖

圖10 突加負(fù)載id電流波形圖

圖11 突加負(fù)載iq電流波形圖

6 結(jié)束語

(1)基于逆變器的永磁同步電機(jī)模擬器為電機(jī)控制器的開發(fā)提供了安全可靠的測(cè)試平臺(tái)。由于虛擬電機(jī)的特性，測(cè)試不受測(cè)控機(jī)等機(jī)械系統(tǒng)的限制，整個(gè)測(cè)試過程耗能低、安全可靠，可對(duì)電機(jī)控制器進(jìn)行全面的測(cè)試；

(2)采用精度較高的Adams法在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系建立PMSM的實(shí)時(shí)仿真模型，該實(shí)時(shí)仿真模型能根據(jù)電壓采集輸入準(zhǔn)確計(jì)算出在給定負(fù)載下電機(jī)的指令電流；

(3)以虛擬電機(jī)計(jì)算出的電流為指令電流，在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下，采用改進(jìn)的內(nèi)模控制器，可以較準(zhǔn)確地跟蹤指令電流，減小電流跟蹤的穩(wěn)態(tài)誤差。設(shè)計(jì)的龍伯格轉(zhuǎn)矩控制器可以將觀測(cè)到的轉(zhuǎn)矩前饋給電流環(huán)，電機(jī)產(chǎn)生高頻脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩抵消電機(jī)轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)，以此平滑系統(tǒng)轉(zhuǎn)速；

(4)提出的電機(jī)模擬器設(shè)計(jì)方案，在典型工況下永磁同步電機(jī)模擬器的端口特性等同于實(shí)際電機(jī)。在給定相同電壓和負(fù)載情況下，電機(jī)模擬器的電流特性與實(shí)際電機(jī)一致。

綜上所述，基于逆變器永磁同步電機(jī)模擬器設(shè)計(jì)方案在電機(jī)空載啟動(dòng)和突加負(fù)載的工況中性能良好，滿足了電機(jī)模擬器的設(shè)計(jì)要求。