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申请/专利权人：中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心;中国商用飞机有限责任公司

摘要：本发明实施例公开了一种起动发电机模拟器、起动发电机模拟系统及方法，所述起动发电机模拟器包括起动发电机模拟模块以及可调节滤波单元；所述起动发电机模拟模块，用于根据配置的目标电机参数，对设定型号飞机的目标电机的工作状态进行模拟；所述可调节滤波单元，与所述起动发电机模拟模块相连，用于对所述起动发电机模拟模块所输出的端口电流进行滤波，使得所述起动发电机模拟模块的端口电流与所述目标电机相同工作状态下输出的端口电流保持一致。本发明实施例可以提高起动发电机模拟器的兼容性和通用性，降低实验开发成本、缩短研制周期。

主权项：1.一种起动发电机模拟器，其特征在于，包括：起动发电机模拟模块，以及可调节滤波单元；所述起动发电机模拟模块，用于根据配置的目标电机参数，对设定型号飞机的目标电机的工作状态进行模拟；所述可调节滤波单元，与所述起动发电机模拟模块相连，用于对所述起动发电机模拟模块所输出的端口电流进行滤波，使得所述起动发电机模拟模块的端口电流与所述目标电机相同工作状态下输出的端口电流保持一致；所述设定型号飞机的目标电机的工作状态包括起动状态和发电状态两种不同的工作状态。

全文数据：一种起动发电机模拟器、起动发电机模拟系统及方法技术领域[0001]本发明实施例涉及电气系统技术领域，尤其涉及一种起动发电机模拟器、起动发电机模拟系统及方法。背景技术[0002]起动发电系统是整个飞机电源系统的核心，主要包括起动发电机和起动发电机控制器等设备，可以将机械能转化成各种形式的电能，供机上所有机电系统和电子设备使用。[0003]目前，用于模拟起动发电系统的电机模拟器通常基于工业级电机工况设计而成，如风力发电机模拟器以及用于测试控制器特性的电机模拟器，并没有针对飞机专用的起动发电机模拟器。并且，现有的起动发电机模拟器只针对一种型号电机设计，兼容性较差，只能在特定功率等级、特定频率和特定电机参数条件下才能较精确模拟真实电机的特性。而在飞机的研制过程中，根据飞机型号的不同，所需要的电机功率等级、电机参数等均会有所不同，为了降低实验开发成本，缩短研制周期，需要通用性更强的飞机用起动发电机模拟器。发明内容[0004]本发明实施例提供一种起动发电机模拟器、起动发电机模拟系统及方法，提高起动发电机模拟器的兼容性和通用性，降低实验开发成本、缩短研制周期，为各种型号飞机起动发电系统的方案论证、设计及集成提供前期论证的支撑。[0005]第一方面，本发明实施例提供了一种起动发电机模拟器，包括:起动发电机模拟模块，以及可调节滤波单元；[0006]所述起动发电机模拟模块，用于根据配置的目标电机参数，对设定型号飞机的目标电机的工作状态进行模拟；[0007]所述可调节滤波单元，与所述起动发电机模拟模块相连，用于对所述起动发电机模拟模块所输出的端口电流进行滤波，使得所述起动发电机模拟模块的端口电流与所述目标电机相同工作状态下输出的端口电流保持一致。[0008]第二方面，本发明实施例还提供了一种起动发电机模拟系统，其特征在于，包括：如第一方面所述的起动发电机模拟器、直流电源、负载、第二电容、起动发电机控制器、隔离变压器以及电机特性控制器；[0009]其中，所述直流电源或所述负载通过所述第二电容与所述起动发电机控制器相连，所述起动发电机控制器与所述起动发电机模拟器相连;所述隔离变压器的输入端与三相电网相连，所述隔离变压器的输出端与所述直流电源相连，所述电机特性控制器与所述起动发电机模拟器相连；[0010]所述直流电源用于在起动模拟阶段为所述起动发电机控制器提供直流电源；[0011]所述负载用于模拟所述设定型号飞机的目标电机连接的负载；[0012]所述第二电容用于对所述起动发电机控制器直流侧电压进行稳压和滤波；[0013]所述起动发电机控制器用于控制所述起动发电机模拟器的端口电压，为所述起动发电机模拟器提供电能；[0014]所述隔离变压器用于对所述三相电网输出的电压进行变压得到预设电压，并对所述起动发电机模拟器提供所述预设电压；[0015]所述电机特性控制器用于根据预设的电机实时模型及所述起动发电机模拟器反馈的信号计算电机所需要模拟的参数提供给所述起动发电机模拟器进行模拟跟踪。[0016]第三方面，本发明实施例还提供了一种起动发电机模拟方法，应用于第二方面所述的起动发电t吴拟系统，包括：[0017]电机特性控制器采集起动发电机模拟器处于起动阶段的第一端口电压；[0018]所述电机特性控制器根据所述第一端口电压和所模拟的目标电机的负载转矩计算所述目标电机的第一端口参考电流；[0019]所述电机特性控制器向起动发电机模拟器发送计算出的所述第一端口参考电流匹配的电流控制指令，以控制所述起动发电机模拟器输出与所述第一端口参考电流一致的第一端口电流。[0020]本发明实施例通过在起动发电机模拟系统中的起动发电机模拟器添加参数可调的可调节滤波单元，通过软件中配置的电机参数以及硬件可调节滤波单元的调整实现对飞机起动发电系统的模拟，解决现有技术中采用真实电机进行实验研究所引起的开发周期长、成本高、应用类型单一，以及起动发电机模拟器的兼容性和通用性较差的问题，实现灵活模拟不同功率等级、宽变频范围以及不同设计参数的起动发电机，以提高起动发电机模拟器的兼容性和通用性，降低实验开发成本、缩短研制周期，为各种型号飞机起动发电系统的方案论证、设计及集成提供前期论证的支撑。附图说明[0021]图Ia是本发明实施例一提供的一种起动发电机模拟器的示意图；[0022]图Ib是本发明实施例一提供的一种起动发电机模拟器的示意图；[0023]图Ic是本发明实施例一提供的一种起动发电机模拟模块的结构示意图[0024]图2a是本发明实施例二提供的一种起动发电机模拟系统的示意图；[0025]图2b是本发明实施例二提供的一种起动发电机模拟系统的功率流动图；[0026]图2c是本发明实施例二提供的一种起动发电机模拟系统的结构示意图；[0027]图2d是本发明实施例二提供的一种起动发电机模拟系统起动阶段的信息流示意图；[0028]图2e是本发明实施例二提供的一种起动发电机模拟系统发电阶段的信息流示意图；[0029]图2f是本发明实施例二提供的一种隐极永磁同步电机的等效电路的示意图；[0030]图2g是本发明实施例一提供的一种定子模拟器交流侧稳态矢量关系图；[0031]图2h是本发明实施例二提供的一种定子模拟器交流侧稳态矢量关系图；[0032]图3是本发明实施例三提供的一种起动发电机模拟方法的流程图；[0033]图4是本发明实施例四提供的一种起动发电机模拟方法的流程图。具体实施方式[0034]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。[0035]另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作或步骤描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。[0036]实施例一[0037]图Ia是本发明实施例一提供的一种起动发电机模拟器的示意图，如图Ia所示，该起动发电机模拟器的具体结构如下：[0038]—种起动发电机模拟器10,包括:起动发电机模拟模块11，以及可调节滤波单元12;起动发电机模拟模块11，用于根据配置的目标电机参数，对设定型号飞机的目标电机的工作状态进行模拟;可调节滤波单元12，与起动发电机模拟模块11相连，用于对起动发电机模拟模块11所输出的端口电流进行滤波，使得起动发电机模拟模块11的端口电流与目标电机相同工作状态下输出的端口电流保持一致。[0039]其中，目标电机参数可以包括电枢绕组内阻、电枢绕组电感、（励磁绕组内阻、励磁绕组电感、或永磁体磁链）、极对数、电机转动惯量、阻尼系数、额定功率以及额定转速等参数。设定型号飞机的目标电机可以是不同型号、不同参数的真实电机，在利用起动发电机模拟器10对真实电机进行模拟时，在一定的模拟器容许的功率和电压范围内，原则上可以模拟任何型号和对应的参数不同的真实电机。设定型号飞机的目标电机的工作状态包括起动状态和发电状态两种不同的工作状态。起动发电机模拟模块11可以根据配置的目标电机参数模拟设定型号飞机的目标电机的不同的工作状态，可调节滤波单元12的滤波参数是可调的，以适应性地匹配不同型号、不同参数的真实电机所输出的标准端口电流。[0040]相应的，该起动发电机模拟器10的工作原理为:通过起动发电机模拟模块11模拟设定型号飞机的目标电机在起动阶段和发电阶段的端口电流，并通过可调节滤波单元12对起动发电机模拟模块11输出的端口电流进行滤波，使得经过滤波后的端口电流更加接近设定型号飞机的目标电机在起动阶段和发电阶段输出的端口参考电流，进而实现对多种不同型号、不同参数的真实电机的特性进行模拟和展开实验论证。[0041]在本发明的一个可选实施例中，所述可调节滤波单元包括:至少两个抽头的电感器，和或设定电感值的可替换电感器。[0042]其中，至少两个抽头的电感器是一种自身电感可调的器件，带有抽头的电感器的抽头数量以及电感值的范围和间隔可以根据实际需求进行设计。举例而言，带有抽头的电感器可以提供10H-100H的电感值，其电感值之间的间隔为20H。当带有抽头的电感器所提供的电感值不能满足需要模拟的真实电机的参数需求时，可以针对真实电机的具体参数设计相应电感值的电感器，即采用设定电感值的可替换电感器对带有抽头的电感器进行替换。因此，为了防止频繁替换可调节滤波单元，通常在设计带有抽头的电感器时，会尽量将电感值的范围扩大，以满足不同型号、不同参数的真实电机的模拟需求。在整个起动发电机模拟器中，可调节滤波单元的功能主要是模拟真实起动发电机的定子电感。[0043]图Ib是本发明实施例一提供的一种起动发电机模拟器的示意图，如图Ib所示，在本发明的一个可选实施例中，起动发电机模拟模块11包括，定子模拟器110、第一电容120以及并网逆变器130,其中，定子模拟器110通过第一电容120与并网逆变器130相连，可调节滤波单元12与定子模拟器110相连;并网逆变器130，用于在起动模拟阶段将定子模拟器110从外部电源获取的电能进行电网回馈，以及，在发电模拟阶段中向定子模拟器110提供电能；第一电容120,用于对定子模拟器110和并网逆变器130之间的母线电压进行稳压和滤波;定子模拟器110,用于在起动模拟阶段将从外部电源获取的电能发送至并网逆变器130进行电网回馈，并根据所述配置的目标电机参数，对设定型号飞机的目标电机的起动状态进行模拟，以及，在发电模拟阶段中根据并网逆变器130提供的电能和所述配置的目标电机参数，对所述设定型号飞机的目标电机的发电状态进行模拟。[0044]其中，定子模拟器110可以模拟不同型号、不同参数的真实电机，根据相应的电流指令输出相应的端口电流，以模拟设定型号飞机的目标电机的端口参考电流。并网逆变器130在起动发电机模拟器不同的模拟阶段所起到的作用也不相同：在起动模拟阶段，并网逆变器130用于模拟真实电机所带的发动机负载;在发电模拟阶段，并网逆变器130用于为起动发电机模拟器提供电能，负责将定子模拟器110从供电电源中吸收的电能回馈给电网以实现绿色节能，并维持直流母线电压。第一电容120则用于为定子模拟器110和并网逆变器130之间的母线电压进行稳压和滤波。[0045]图Ic是本发明实施例一提供的一种起动发电机模拟模块的结构示意图，如图Ic所示，在本发明的一个可选实施例中，定子模拟器110由设定数量的二极管以及晶体管组合构成;和或，并网逆变器130由设定数量的二极管以及晶体管组合构成。[0046]其中，设定数量可以6个，也可以根据实际需求进行适应性设计，本发明实施例对此并不进行限制，可选的，晶体管可以选择场效应管。在图Ic中，定子模拟器110和并网逆变器130中的二极管的阴极和阳极分别与场效应管的漏极和源极相连。[0047]本发明实施例通过起动发电机模拟器及内部包括的起动发电机模拟模块和可调节滤波单元模拟真实电机的特性，解决现有技术中采用真实电机进行实验研究所引起的开发周期长、成本高、应用类型单一，以及起动发电机模拟器的兼容性和通用性较差的问题，实现灵活模拟不同功率等级、宽变频范围以及不同设计参数的起动发电机，以提高起动发电机模拟器的兼容性和通用性，降低实验开发成本、缩短研制周期，为各种型号飞机起动发电系统的方案论证、设计及集成提供前期论证的支撑。[0048]实施例二[0049]图2a是本发明实施例二提供的一种起动发电机模拟系统的示意图，如图2a所示，该系统具体包括：[0050]如实施例一任一所述的起动发电机模拟器10、直流电源20、负载90、第二电容30、起动发电机控制器40、隔离变压器50以及电机特性控制器60;其中，直流电源20通过第二电容30与起动发电机控制器40相连，起动发电机控制器40与起动发电机模拟器10相连；隔离变压器50的输入端与三相电网相连，隔离变压器50的输出端与直流电源20相连，电机特性控制器60与起动发电机模拟器10相连;直流电源20用于为起动发电机控制器40提供直流电源；负载90用于模拟设定型号飞机的目标电机连接的负载;第二电容30用于对直流电源20输出的电压进行稳压和滤波;起动发电机控制器40用于控制起动发电机模拟器10的端口电压，为所述起动发电机模拟器提供电能；隔离变压器50用于对三相电网输出的电压进行变压得到预设电压，并对起动发电机模拟器10提供所述预设电压；电机特性控制器60用于根据预设的电机实时模型计算电机所需要模拟的参数提供给起动发电机模拟器10进行模拟跟踪。[0051]在本发明实施例中，起动发电机控制器40模拟的是飞机起动发电系统中的起动发电机控制器，在起动发电机模拟系统中，起动发电机控制器40可以控制起动阶段和发电阶段中的起动发电机模拟器10的端口电压，并为起动发电机模拟器10提供电能。预设电压是起动发电机模拟系统处于工作状态的所需的电压。通常情况下，三相电网UVW直接输出的电压会过高或过低，不能直接应用于起动发电机模拟系统。因此，在起动发电机模拟系统中加入隔离变压器50以对三相电网UVW输出的电压进行变压得到预设电压。电机特性控制器60以DSPDigitalSignalProcessor，数字信号处理器）和FPGAField-ProgrammableGateArray，现场可编程门阵列）为核心，通过反馈信号的形式采集起动发电机模拟器10中定子模拟器110和并网逆变器130直流侧和交流侧的电流和电压，并基于可灵活修改的电机实时模型，计算定子模拟器110应发出或吸收的电流、电压值，并通过控制信号控制定子模拟器110和并网逆变器130中晶体管的通断，以实现对真实电机对应的起动发电系统地模拟。基于DSP+FPGA的电机特性控制器60具有较强的兼容性，可以灵活调整电机实时模型、控制算法及控制逻辑，从而在软件上使起动发电机模拟系统能够精确模拟的真实起动发电系统的运行工况，同时将模拟的运行工况扩展到一个较大的范围，能够极大地扩展起动发电机模拟系统的兼容性。[0052]图2b是本发明实施例二提供的一种起动发电机模拟系统的功率流动图，相应的，如图2b所示，本发明实施例中的起动发电机模拟系统的工作原理为:在起动阶段，系统获取由三相电网经隔离变压器进行变压后的预设电压，并通过直流电源为起动发电机控制器、起动发电机模拟模块中的定子模拟器、并网逆变器提供电源。在发电阶段，并网逆变器用作电源为定子模拟器、起动发电机控制器以及起动发电机模拟系统外的负载这里的负载模拟的是真实飞机起动发电系统连接的负载供电。需要说明的是，在发电阶段，图2a中直流电源是不需要接入电路的，因此需要在直流侧添加开关和负载。因此，在实际的电路图中，可以在直流电源和第二电容之间通过两个开关（如接触器或继电器接入负载或接入直流电源，使得在起动阶段，通过其中一个开关将直流电源接入电路（不接入负载），在发电阶段，通过另外一个开关将负载接入电路不接入直流电源）。[0053]图2c是本发明实施例二提供的一种起动发电机模拟系统的结构示意图，如图2c所示，在本发明的一个可选实施例中，起动发电机控制器40由设定数量的二极管以及晶体管组合构成。在本发明的一个可选实施例中，起动发电机模拟系统还包括:断路器70和滤波电路80;断路器70的一端与起动发电机控制器40相连，断路器70的另一端与起动发电机模拟器10相连，滤波电路80的输入端与隔离变压器50相连，滤波电路80的输出端与起动发电机模拟器10相连;断路器70用于在起动发电机模拟系统出现短路时，断开起动发电机控制器40与起动发电机模拟器10之间的连接;滤波电路80用于对并网逆变器130输出的电压进行滤波。[0054]其中，设定数量的二极管以及晶体管同样可以根据实际需求进行设定，可选的，晶体管可以采用场效应管。断路器70的主要作用是保护整个起动发电机模拟系统，防止系统因短路造成的对各器件的损坏。滤波电路80则用于对并网逆变器130输出的电压进行滤波，从而为系统提供满足波形质量要求的电源。滤波电路80是一种无源滤波电路，可以包括电容、电感、电阻等器件。另外，如图2c所示，可调节滤波单元12以三个电感的形式连接在断路器70与定子模拟器110之间，需要说明的是，实际的可调节滤波单元在采用带有抽头的电感器时，在电路结构中并不是与三个电感连接的方式，而是连接带有抽头的电感器封装好的器件）的固定接口。另外，由于滤波电路80对三相电压进行滤波是现有技术，其内部的器件组成和相应的连接方式存在多种不同的情况，因此图2c并未示出滤波电路80的内部器件以及其具体的连接方式。[0055]如图2c所示，在本发明的一个可选实施例中，电机特性控制器60还用于控制起动发电机控制器40、定子模拟器110以及并网逆变器130中晶体管的通断。当晶体管选用场效应管时，图2c并未示出起动发电机控制器40、定子模拟器110以及并网逆变器130中所有场效应管的栅极的连接方式，需要说明的是，这些场效应管的栅极均是由电机特性控制器60通过相应的引脚对其进行连接和控制的。[0056]在本发明实施例中，起动发电机模拟系统可以模拟设定型号飞机的目标电机的起动阶段和发电阶段两种不同的工作状态。在进行模拟时，首先模拟目标电机的起动阶段，然后再模拟目标电机的发电阶段。图2d是本发明实施例二提供的一种起动发电机模拟系统起动阶段的信息流示意图。如图2d所示，在系统模拟目标电机起动阶段过程中，电机特性控制器可以首先利用电压采样单元检测定子模拟器的端口电压山（断路器与定子模拟器之间，或起动发电机控制器与定子模拟器之间的电压），再以电压山、负载转矩Tw为输入量通过电机特性控制器中的数字化模型实时计算出目标电机在端口电压山作用下的端口参考电流I1和转速n，还可以计算出目标电机的电磁转矩Tem和转动的角度theta。然后将端口参考电流I1作为定子模拟器的电流控制指令，控制定子模拟器实际输出相一致的端口电流。[0057]图2e是本发明实施例二提供的一种起动发电机模拟系统发电阶段的信息流示意图。如图2e所示，在系统模拟目标电机发电阶段过程中，电机特性控制器可以首先利用电压采样单元检测定子模拟器的端口电压U2断路器与定子模拟器之间，或起动发电机控制器与定子模拟器之间的电压），再以电压U2、转速η为输入量通过电机特性控制器中的数字化模型实时计算出目标电机在端口电压1]2作用下的端口参考电流I2和负载转矩Iw，还可以计算出目标电机的电磁转矩Tem和转动的角度theta。然后将端口参考电流I2作为定子模拟器的电流控制指令，控制定子模拟器实际输出相一致的端口电流。[0058]需要说明的是，无论是起动阶段和发电阶段，起动发电机模拟器所完成的工作均是令端口电流可调节滤波单元输出的电感电流跟踪电机特性控制器中的数字化电机模型所计算出来的目标电机的端口参考电流，其对外呈现的是电流源特性。并且，对于起动阶段和发电阶段来说，起动发电机模拟器的端口电压均是由起动发电机控制器所决定的，不受起动发电机模拟器的控制。[0059]在本发明实施例中，可调节滤波单元作为起动发电机模拟器的重要组成部分，是起动发电机模拟器可以精确模拟不同型号、不同参数的真实电机的关键，也是区别于目前工业级电机模拟器的关键，主要用于模拟起动发电机的定子电感。起动发电机模拟器的主要任务是模拟真实电机的端口参考电流特性，而真实电机的端口参考电流趋近于正弦波。为了使起动发电机模拟器能较好地模拟真实电机的电流波形，必须妥善设计可调节滤波单元，以对端口电流进行滤波。可调节滤波单元的电感越大，对端口电流的滤波效果越好。但滤波电感的值不能无限制地增大，其受到起动发电机模拟器直流母线电压的限制。[0060]为了方便理解，本发明实施例以隐极永磁同步电机为例进行说明。图2f是本发明实施例二提供的一种隐极永磁同步电机的等效电路的示意图。如图2f所示，其中，为电机反电动势为电机端口电压，Xs为电机每相绕组Xa、X。的同步电抗，Ra为每相绕组的电阻。对于一个设计好的电机而言，在一定的转速下，其、XS与1^是不变的。而在不同的控制方法及负载下，其电枢电流的幅值与相位会有很大差别，使得其电枢反应电动势也有很大差别。但是，不管在哪种工况下，等效电路图图2f中的各电量均需满足基本的电路定律，否则这个工况则不可能存在。如果要完全模拟一个电机，则只需提供与真实电机完全相同的、1与1^，此时即可确定起动发电机模拟器能运行真实电机的所有工况。[0061]但是由于真实电机的^近似正弦波，而定子模拟器输出的含有大量的开关次频率及其整数倍的谐波。为使得定子模拟器输出的电流在THDT〇taIHarmonicDistortion，总谐波失真上能向真实电机的端口参考电流靠拢，定子模拟器的滤波电抗应比电机真实的Xs更大些。更大的滤波电抗使得滤波电抗上的压降增大，故在相同端口电压的情况下，的值也要相应增加。由于定子模拟器能给出的|受到起动发电机模拟器中直流母线电压的限制，故滤波电感的值也不能无限制地升高，根据电机工况的不同存在一个使电路能稳态运行的上限值。某一工况下的频率越大，或者端口电流越大，则在滤波电抗上的压降也就越大，滤波电感的上限值也就越小。[0062]图2g是本发明实施例二提供的一种定子模拟器交流侧稳态矢量关系图，具体的，在定子模拟器稳态条件下，定子模拟器滤波电感两侧的电压及电感上压降的矢量关系如图2g所示。图2g中忽略了定子模拟器交流侧电阻，且只讨论基波正弦电量。在图2g中，V为定子模拟器交流侧相电压相量、U为起动发电机控制器交流侧的相电压基波相量，I为起动发电机控制器交流侧相电流相量，Vl是可调节滤波单元上的压降。当IUI不变，且11I一定时，随着功率因数角φ的变化相量V端点轨迹是以1为半径的圆。A、C分别是定子模拟器功率因数为0的纯无功功率的状态点，B、D分别是定子模拟器单位功率因数整流、逆变状态的运行点（定子模拟器交流侧参考方向电动机惯例）。当定子模拟器直流侧电压Vpn确定后，定子模拟器交流侧最大峰值也就随之确定，即其中，M为PWMPulseWidthModulation，脉冲宽度调制）相电压的最大利用率，若采用SVPWMSpaceVectorPulseWidthModulation，空间矢量脉宽调制）调制，贝丨J[0063]随着功率因数和I的变化，图2g中V的大小和方向均可发生变化，U、V、VL组成了一个相量三角形。但由可知，V的最大值由Vpn的限制，故V的可调节最大范围是以0:为圆心、IVImax为半径的圆。而U、V、Vl相量三角形的两个顶点固定，第三个顶点位于以0为圆心、|VLI为半径的圆上，其中，E、F分别是电压V能够达到的与圆〇相交的极限点。图2h是本发明实施例二提供的一种定子模拟器交流侧稳态矢量关系图。如图2h所示，如果IVlI太大且系统以非单位功率因数发电，则可能出现相量三角形第三个顶点位于圆〇!之外的情况。由于此时V无法到达这一顶点，系统无法运行在此工况下。[0064]由以上讨论可知，某一端口电压电流下IVlI的大小决定了系统能否模拟这一工况。在端口电压、端口电流已知的情况下，需要对可调节滤波单元的电感值做出限制以限制VLI的大小。可调节滤波单元的最大值电感值Lmax可由下式给出：,其中，f为电流基波频率。[0065]要判断起动发电机模拟系统能否模拟某一套真实电机的参数、某一种电机控制算法或者某一个电机运行工况，本质上都是判断该系统能否模拟上述情况所对应的所有电机端口电压、端口电流情况。因此，判断时需要首先找出待模拟的最接近于起动发电机模拟系统潜能极限的端口电压、端口电流情况端口电压高、端口电流大、功率因数小、频率高的情况），然后考虑电压电流幅值是否超出了开关器件（晶体管）以及过压过流保护电路的限制。如果没有，再根据公式.计算出某一端口电压、端口电流下的Lmax值。如果可调节滤波单元选用的是带有抽头的电感器，且Lmax小于任何一个抽头电感值，则表明起动发电机模拟系统一定不能模拟这种端口电压电流。反之，选择比Lmax小的、电感值尽量大一些的抽头电感器进行模拟即可。因此对于可调节滤波单元的设计选择上，需要选择一个较大电感值范围的带有抽头的电感器，每隔一定感值拉出一个抽头，根据实际需求进行定制。另外，由于可调节滤波单元的在硬件调试的过程中非常重要，所以如果要求设定型号飞机的电机特性模拟精度要求较高，可以适应性设计设定电感值的可替换电感器，并将设定电感值的可替换电感器作为可调节滤波单元即可。通过可调节滤波单元的设计或者替换可以在硬件的角度使起动发电机模拟器起动发电机模拟系统）能够较精确地模拟较大范围的真实电机运行工况，从而大大扩展硬件的兼容性，缩短新型电机或控制器控制策略的验证周期，进而节约开发成本。[0066]本发明实施例通过起动发电机模拟系统包括的硬件和软件针对不同型号、不同参数飞机电机的需求进行调整，解决现有技术中采用真实电机进行实验研究所引起的开发周期长、成本高、应用类型单一，以及起动发电机模拟器的兼容性和通用性较差的问题，实现灵活模拟不同功率等级、宽变频范围以及不同设计参数的起动发电机，以提高起动发电机模拟器的兼容性和通用性，降低实验开发成本、缩短研制周期，为各种型号飞机起动发电系统的方案论证、设计及集成提供前期论证的支撑。[0067]实施例三[0068]图3是本发明实施例三提供的一种起动发电机模拟方法的流程图，本实施例可适用于模拟不同型号、不同参数对应的真实电机的工作状态，该方法可以由起动发电机模拟系统来执行，该系统可以由软件和或硬件的方式来实现，该方法包括如下操作：[0069]步骤310、电机特性控制器采集起动发电机模拟器处于起动阶段的第一端口电压。[0070]在模拟目标电机的起动阶段时，电机特性控制器首先需要采集起动发电机模拟器处于起动阶段的第一端口电压。其中，参考图2a和图2c，当起动发电机模拟系统中起动发电机控制器和可调节滤波单元之间没有断路器时，第一端口电压指的是在起动阶段中起动发电机控制器和可调节滤波单元之间的电压；当起动发电机模拟系统中起动发电机控制器和可调节滤波单元之间有断路器时，第一端口电压指的是在起动阶段中断路器和可调节滤波单元之间的电压。[0071]步骤320、所述电机特性控制器根据所述第一端口电压和所模拟的目标电机的负载转矩计算所述目标电机的第一端口参考电流。[0072]其中，第一端口参考电流是所模拟的目标电机在起动阶段工作状态下的端口电流。在本发明实施例中，计算目标电机在起动工作状态下的端口电流时，需要以第一端口电压和负载转矩作为输入量，通过电机特性控制器中的数字化模型实时计算出目标电机在第一端口电压作用下的第一端口参考电流。同时，还可以通过电机特性控制器计算出目标电机在第一端口电压作用下的转速、目标电机转动的角度以及电磁转矩等信息。当有其他需求时，还可以将转速等信息进行编码后输出给起动发电机控制器以实现闭环。[0073]步骤330、所述电机特性控制器向起动发电机模拟器发送计算出的所述第一端口参考电流匹配的电流控制指令，以控制所述起动发电机模拟器输出与所述第一端口参考电流一致的第一端口电流。[0074]在本发明实施例中，当电机特性控制器计算出第一端口参考电流后，根据第一端口参考电流计算其匹配的电流控制指令，并将该电流控制指令发送给起动发电机模拟器，进而控制起动发电机模拟器输出与所述第一端口参考电流匹配的第一端口电流。需要说明的是，由于目标电机对应的第一端口参考电流趋近于正弦波，而起动发电机模拟器输出的原始的端口电流为PWM波，为了使起动发电机模拟器能较好地模拟目标电机的第一端口参考电流的波形，需要采用起动发电机模拟器中的可调节滤波单元对输出的原始的端口电流进行滤波，使得第一端口电流与第一端口参考电流保持一致。[0075]本发明实施例通过电机特性控制器将采集到的第一端口电压和所模拟的目标电机的负载转矩计算目标电机的第一端口参考电流;并向起动发电机模拟器发送与第一端口参考电流匹配的电流控制指令，以控制起动发电机模拟器输出与第一端口参考电流匹配的第一端口电流，实现对目标电机起动阶段的模拟，解决现有技术中采用真实电机进行实验研究所引起的开发周期长、成本高、应用类型单一，以及起动发电机模拟器的兼容性和通用性较差的问题，实现灵活模拟不同功率等级、宽变频范围以及不同设计参数的起动发电机的起动阶段，以提高起动发电机模拟器的兼容性和通用性，降低实验开发成本、缩短研制周期，为各种型号飞机起动发电系统的方案论证、设计及集成提供前期论证的支撑。[0076]实施例四[0077]图4是本发明实施例四提供的一种起动发电机模拟方法的流程图，该方法包括如下操作：[0078]步骤410、电机特性控制器采集起动发电机模拟器处于起动阶段的第一端口电压。[0079]步骤420、所述电机特性控制器根据所述第一端口电压和所模拟的目标电机的负载转矩计算所述目标电机的第一端口参考电流。[0080]步骤430、所述电机特性控制器向起动发电机模拟器发送计算出的所述第一端口参考电流匹配的电流控制指令，以控制所述起动发电机模拟器输出与所述第一端口参考电流一致的第一端口电流。[0081]步骤440、所述电机特性控制器采集起动发电机模拟器处于发电阶段的第二端口电压。[0082]在本发明实施例中，同样需要通过软件的方式对起动发电机模拟器输出相应工作状态的电流指令。为此，在模拟目标电机的发电阶段时，电机特性控制器首先需要采集起动发电机模拟器处于发电阶段的第二端口电压。其中，参考图2a和图2c，当起动发电机模拟系统中起动发电机控制器和可调节滤波单元之间没有断路器时，第二端口电压指的是在发电阶段中起动发电机控制器和可调节滤波单元之间的电压；当起动发电机模拟系统中起动发电机控制器和可调节滤波单元之间有断路器时，第二端口电压指的是在发电阶段中断路器和可调节滤波单元之间的电压。[0083]步骤450、所述电机特性控制器根据所述第二端口电压和所述目标电机的转速计算所述目标电机的第二端口参考电流。[0084]其中，第二端口参考电流是所模拟的目标电机在发电阶段工作状态下的端口电流。在本发明实施例中，计算目标电机在发电工作状态下的端口电流时，需要以第二端口电压和转速作为输入量，通过电机特性控制器中的数字化模型实时计算出目标电机在第二端口电压作用下的第二端口参考电流。同时，还可以通过电机特性控制器计算出目标电机在第二端口电压作用下的负载转矩、目标电机转动的角度以及电磁转矩等信息。[0085]步骤460、所述电机特性控制器向所述起动发电机模拟器发送计算出的所述第二端口参考电流匹配的电流控制指令，以控制所述起动发电机模拟器输出与所述第二端口参考电流匹配的第二端口电流。[0086]在本发明实施例中，当电机特性控制器计算出第二端口参考电流后，根据第二端口参考电流计算其匹配的电流控制指令，并将该电流控制指令发送给起动发电机模拟器，进而控制起动发电机模拟器输出与所述第二端口参考电流匹配的第二端口电流。需要说明的是，由于目标电机对应的第二端口参考电流同样趋近于正弦波，而起动发电机模拟器输出的原始的端口电流为PWM波，为了使起动发电机模拟器能较好地模拟目标电机的第二端口参考电流的波形，需要采用起动发电机模拟器中的可调节滤波单元对输出的原始的端口电流进行滤波，使得第二端口电流与第二端口参考电流保持一致。[0087]需要说明的是，本发明实施例示例性的将S410-S460组成一个实施例执行一种起动发电机模拟方法，可以同时模拟不同功率等级、宽变频范围以及不同设计参数的起动发电机的起动阶段和发电阶段。但本实施例仅仅是本发明的一个示例，还可以将S430和S460组成一个实施例执行一种起动发电机模拟方法，用于模拟不同功率等级、宽变频范围以及不同设计参数的起动发电机的发电阶段。[0088]本发明实施例通过电机特性控制器将采集到的第二端口电压和所模拟的目标电机的转速计算目标电机的第二端口参考电流;并向起动发电机模拟器发送与第二端口参考电流匹配的电流控制指令，以控制起动发电机模拟器输出与第二端口参考电流匹配的第二端口电流，实现对目标电机发电阶段的模拟，解决现有技术中采用真实电机进行实验研究所引起的开发周期长、成本高、应用类型单一，以及起动发电机模拟器的兼容性和通用性较差的问题，实现灵活模拟不同功率等级、宽变频范围以及不同设计参数的起动发电机的起动阶段和发电阶段，以提高起动发电机模拟器的兼容性和通用性，降低实验开发成本、缩短研制周期，为各种型号飞机起动发电系统的方案论证、设计及集成提供前期论证的支撑。[0089]注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

权利要求：1.一种起动发电机模拟器，其特征在于，包括:起动发电机模拟模块，以及可调节滤波单元；所述起动发电机模拟模块，用于根据配置的目标电机参数，对设定型号飞机的目标电机的工作状态进行模拟；所述可调节滤波单元，与所述起动发电机模拟模块相连，用于对所述起动发电机模拟模块所输出的端口电流进行滤波，使得所述起动发电机模拟模块的端口电流与所述目标电机相同工作状态下输出的端口电流保持一致。2.根据权利要求1所述的起动发电机模拟器，其特征在于，所述可调节滤波单元包括：至少两个抽头的电感器，和或设定电感值的可替换电感器。3.根据权利要求1或2所述的起动发电机模拟器，其特征在于，所述起动发电机模拟模块包括，定子模拟器、第一电容以及并网逆变器，其中，所述定子模拟器通过所述第一电容与所述并网逆变器相连，所述可调节滤波单元与所述定子模拟器相连；所述并网逆变器，用于在起动模拟阶段将所述定子模拟器从外部电源获取的电能进行电网回馈，以及，在发电模拟阶段向所述定子模拟器提供电能；所述第一电容，用于对所述定子模拟器和所述并网逆变器之间的母线电压进行稳压和滤波；所述定子模拟器，用于在起动模拟阶段将从外部电源获取的电能发送至所述并网逆变器进行电网回馈，并根据所述配置的目标电机参数，对设定型号飞机的目标电机的起动状态进行模拟，以及，在发电模拟阶段中根据所述并网逆变器提供的电能和所述配置的目标电机参数，对所述设定型号飞机的目标电机的发电状态进行模拟。4.根据权利要求3所述的起动发电机模拟器，其特征在于：所述定子模拟器由设定数量的二极管以及晶体管组合构成;和或，所述并网逆变器由设定数量的二极管以及晶体管组合构成。5.—种起动发电机模拟系统，其特征在于，包括:如权利要求1-4任一项所述的起动发电机模拟器、直流电源、负载、第二电容、起动发电机控制器、隔离变压器以及电机特性控制器；其中，所述直流电源或所述负载通过所述第二电容与所述起动发电机控制器相连，所述起动发电机控制器与所述起动发电机模拟器相连;所述隔离变压器的输入端与三相电网相连，所述隔离变压器的输出端与所述直流电源相连，所述电机特性控制器与所述起动发电机模拟器相连；所述直流电源用于在起动模拟阶段为所述起动发电机控制器提供直流电源；所述负载用于模拟所述设定型号飞机的目标电机连接的负载；所述第二电容用于对所述起动发电机控制器直流侧的电压进行稳压和滤波；所述起动发电机控制器用于控制所述起动发电机模拟器的端口电压，为所述起动发电机模拟器提供电能；所述隔离变压器用于对所述三相电网输出的电压进行变压得到预设电压，并对所述起动发电机模拟器提供所述预设电压；所述电机特性控制器用于根据预设的电机实时模型及所述起动发电机模拟器反馈的信号计算电机所需要模拟的参数提供给所述起动发电机模拟器进行模拟跟踪。6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述起动发电机控制器由设定数量的二极管以及晶体管组合构成。7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述电机特性控制器还用于控制所述起动发电机控制器、所述定子模拟器以及所述并网逆变器中晶体管的通断。8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括:断路器和滤波电路；所述断路器的一端与所述起动发电机控制器相连，所述断路器的另一端与所述起动发电机模拟器相连，所述滤波电路的输入端与所述隔离变压器相连，所述滤波电路的输出端与所述起动发电机模拟器相连；所述断路器用于在所述起动发电机模拟系统出现短路时，断开起动发电机控制器与所述起动发电机模拟器之间的连接；所述滤波电路用于对所述并网逆变器输出的电压进行滤波。9.一种起动发电机模拟方法，应用于权利要求5-8所述的起动发电模拟系统，其特征在于，包括：电机特性控制器采集起动发电机模拟器处于起动阶段的第一端口电压；所述电机特性控制器根据所述第一端口电压和所模拟的目标电机的负载转矩计算所述目标电机的第一端口参考电流；所述电机特性控制器向起动发电机模拟器发送计算出的所述第一端口参考电流匹配的电流控制指令，以控制所述起动发电机模拟器输出与所述第一端口参考电流一致的第一端口电流。10.根据权利要求9所述的方法，特征在于，还包括：所述电机特性控制器采集起动发电机模拟器处于发电阶段的第二端口电压；所述电机特性控制器根据所述第二端口电压和所述目标电机的转速计算所述目标电机的第二端口参考电流；所述电机特性控制器向所述起动发电机模拟器发送计算出的所述第二端口参考电流匹配的电流控制指令，以控制所述起动发电机模拟器输出与所述第二端口参考电流一致的第二端口电流。

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