永磁同步电机（Permanent Magnetic Synchronous Machin,PMSM）因其结构简单、运行损耗低、安全性高、控制方便等优点,广泛应用于新能源汽车、航空航天、轮船电力推进和风力发电等领域。传统的电机测试需要根据电机的参数搭建相应的测试平台,不同工况的电机测试需要搭配不同类型的机械负载,并且电机测试需要配备大功率直流电源,测试过程繁琐,并且不能实现自动化测试,人力和金钱成本耗费巨大。电机模拟器是在实时仿真设备中运行虚拟电机模拟真实电机在不同工作状态下端口的输出特性,且不受传统测控机测试周期长、占用空间大、难以实现故障测试等问题的限制,从而对电机控制器进行全方位测试。本文设计了一种永磁同步电机模拟器,相关工作如下:第一,本文提出了一种以磁链为状态量的永磁同步电机非线性查表模型,该电机模型具备高保真度,并考虑永磁同步电机磁饱和、空间谐波和交叉耦合等非线性电机特性。永磁同步电机非线性模型的关键参数由有限元仿真计算获得,磁路饱和、交叉饱和、交叉耦合、齿槽转矩等非线性数据离线存在三维查表模型中,电机的非线性特性通过电机模型的电感、磁链、转矩与电流和转子位置的非线性关系体现。第二,给出了永磁同步电机模拟器电流跟踪控制方法。提出的改进内模控制器,可以控制功率器件准确跟踪指令电流,保证电机模拟器电流跟踪的快速性和准确性。设计的龙伯格转矩预估观测器,使电机产生高频脉动转矩以抵消电机转矩的波动。第三,介绍了永磁同步电机模拟器的结构设计和运行原理,分析了滤波电感对电机模拟器运行的影响及电感选型。在Matlab/Simulink中搭建了永磁同步电机模拟器的离线仿真模型,对设计的电机模拟器进行空载启动、突加负载2种典型电机工况的验证,仿真结果验证了该电机模拟器和电流跟踪的控制策略的准确性。第四,参照离线仿真模型搭建了永磁同步电机硬件在环实验系统。在实时仿真设备typhoon中运行复杂的电气模型,将模拟侧的控制算法通过代码自动生成导入到相应控制板卡中。暂态和稳态实验结果表明,永磁同步电机模拟器能够实时准确的模拟永磁同步电机端口的输出特性。