一种基于VT板卡的旋转变压器模拟与故障注入系统的制作方法

本发明涉及新能源，尤其是涉及一种基于vt板卡的旋转变压器模拟与故障注入系统。

背景技术：

1、伴随着新能源汽车的不断发展，对核心部件电机控制器的要求越来越高。面对电机控制器的功能愈加复杂、集成度更高、开发周期短的问题。导致整车厂与零配件供应商对电机控制器的测试效率与测试技术的要求越来越高。如何有效快速低成本的提高核心控制器的质量是各个整车厂与零配件供应商急需解决的问题。基于行业都认可的v模型硬件在环测试系统是各方都认可的有效测试手段。

2、在常规电机控制器故障注入测试方面，目前主要的技术是硬件联合仿真测试，该方案的主要测试对象为电机控制器的控制电路，重点对控制逻辑进行测试，也就是仅对信号级别的测试，其中成本较低并且能够实现自动化测试的系统是vector公司的vt system系统，该系统能够很好的结合capl语言与vteststudio编写测试脚本实现自动化测试，以提高测试效率。该系统提供不同类型的板卡，能够模拟简单的信号输出包括电压信号、电流信号、pwm信号与电阻值，能够模拟一些简单传感器或者功能部件的输出信号，同时板卡还具有测量不同类型信号的功能。使用该台架能够搭建一个简单的电机控制板hil台架，canoe工程通过加载测试脚本以实现自动化测试。但对于信号复杂且实时性要求较高的旋转变压器信号的模拟存在较大困难，需要外接一个旋转变压器模拟器件。导致测试系统集成复杂，不能够实现电机控制器全功能自动化测试。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了提供一种实现全功能自动化测试的基于vt板卡的旋转变压器模拟与故障注入系统。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、一种基于vt板卡的旋转变压器模拟与故障注入系统，包括vt system台架、插接在vt system台架上的vt板卡以及与vt system台架连接的canoe软件，所述canoe软件用于设置系统变量，所述vt板卡用于连接包含旋转变压器的被测电机控制器基板以接收被测电机控制器基板发出的旋转变压器激励信号，所述vt板卡还用于采用旋转变压器模拟与故障注入模型根据所述系统变量和旋转变压器激励信号计算旋转变压器的正弦波信号和余弦波信号以及模拟旋转变压器在各个故障情况下正弦波信号、余弦波信号的信号输出状态，并注入被测电机控制器基板中。

4、进一步地，所述vt system台架采用以太网通信方式与canoe软件连接，建立所述vt板卡与canoe软件之间的通信。

5、进一步地，所述vt板卡为vt 2816fpga板卡。

6、进一步地，所述旋转变压器模拟与故障注入模型包括信号产生子模型和故障注入子模型，所述信号产生子模型用于根据所述旋转变压器激励信号和系统变量计算旋转变压器的正弦波信号和余弦波信号，所述故障注入子模型用于根据所述正弦波信号和余弦波信号进行逻辑运算以模拟旋转变压器在各个故障情况下的信号输出状态。

7、进一步地，所述旋转变压器的正弦波信号和余弦波信号的计算表达式为：

8、uexe＝usin(ωt)

9、ucos＝kusin(ωt)cos(pθ)

10、usin＝kusin(ωt)sin(pθ)

11、式中，uexe为旋转变压器激励信号，u为激磁电压的有效值，ω为无激磁角频率，ucos为余弦波信号，k为变压比，pθ为转子电气角度位置，p为旋转变压器级对数，θ为转子位置，为正弦波信号。

12、进一步地，所述转子位置的计算表达式为：

13、

14、

15、式中，ωmotor为设置的电机目标角速度，n为设置的电机目标转速。

16、进一步地，所述旋转变压器的故障情况包括sin对电源电路故障sin stb、sin对地短路故障sin stg、sin相开路故障sin open、cos对电源短路故障cos stb、cos对地短路故障cos stg、cos相开路故障cos open和信号退化或失跟踪故障dos_lot_los。

17、进一步地，所述模拟旋转变压器在各个故障情况下正弦波信号、余弦波信号的信号输出状态的步骤包括：

18、对于sin stb类型的故障，故障注入子模型接收到切换为1的系统变量sin信号对电源故障标志位，故障注入子模型切换正弦波信号sin-、sin+的信号输出幅值，使其大于等于5v；

19、对于sin stg类型的故障，故障注入子模型接收到切换为1的系统变量sin信号对地故障标志位，故障注入子模型切换正弦波信号sin-、sin+的信号输出幅值，使其小于等于2v；

20、对于sin open类型的故障，故障注入子模型接收到切换为1的系统变量sin信号开路故障标志位，故障注入子模型切换正弦波信号sin-、sin+，使其无信号输出；

21、对于cos stb类型的故障，故障注入子模型接收到切换为1的系统变量cos信号对电源故障标志位，故障注入子模型切换正弦波信号cos-、cos+的信号输出幅值，使其大于等于5v；

22、对于cos stg类型的故障，故障注入子模型接收到切换为1的系统变量cos信号对地故障标志位，故障注入子模型切换正弦波信号cos-、cos+的信号输出幅值，使其小于等于2v；

23、对于cos open类型的故障，故障注入子模型接收到切换为1的系统变量cos信号开路故障标志位，故障注入子模型切换正弦波信号cos-、cos+，使其无信号输出；

24、对于dos_lot_los类型的故障，故障注入子模型接收到切换为1的系统变量旋变信号跟踪丢失与信号幅值超范围故障标志位，故障注入子模型切断旋转变压器激励信号exe-、exe+的输入。

25、进一步地，所述系统变量sin信号对电源故障标志位、sin信号对地故障标志位、sin信号开路故障标志位、cos信号对电源故障标志位、cos信号对地故障标志位、cos信号开路故障标志位、旋变信号跟踪丢失与信号幅值超范围故障标志位通过canoe软件进行赋值。

26、进一步地，所述vt板卡包括两个输入通道和四个输出通道，所述输入通道和输出通道均与被测电机控制器基板连接，两个输入通道用于接收旋转变压器激励信号exe-、exe+，并转换为数字信号，以供所述信号产生子模型进行计算，四个输出通道用于输出各个故障情况下正弦波信号sin-、sin+和余弦波信号cos-和cos+的信号输出状态。

27、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

28、(1)本发明针对现有技术中需要外接旋转变压器模拟器件，导致测试系统集成复杂，不能够实现电机控制器全功能自动化测试的问题，本发明采用集成了旋转变压器模拟与故障注入模型的vt板卡，能够实时模拟旋转变压器信号，并且可模拟旋转变压器各个故障情况下的输出信号，不需要外接旋转变压器模拟器件，因此能够提高测试系统集成度，实现全功能自动化测试。

29、(2)本发明canoe软件可以设置系统变量，因此对于旋转变压器在运行过程中的各种动态与故障工况可以通过canoe软件动态调整，系统灵活性高，有助于测试动态调整。

30、(3)本发明系统配合自动化测试，在实现测试过程中通过调用相应的系统变量便可实现自动化故障注入测试。

31、(4)本发明参数多匹配性能高，能够基于不同类型的电机级对数，通过修改相应参数进行匹配。