基于NI VeriStand和JMAG-RT進(jìn)行高性能電機仿真
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本文引用地址:http://dyxdggzs.com/article/136107.htmNI VeriStand的JMAG附件將NI實(shí)時(shí)測試軟件技術(shù)與JMAG-RT結合,JMAG-RT是JSOL公司JMAG有限元分析(FEA)工具套件中的一部分。借助于該軟件模塊,您可以使用NI VeriStand輕松地實(shí)時(shí)運行高仿真有限元電機模型。這樣的電機仿真精確度極高,可減少花費在昂貴的物理測試上的時(shí)間。您可以使用Windows操作系統計算機在仿真環(huán)境中運行模型,使用實(shí)時(shí)操作系統進(jìn)行硬件在環(huán)(HIL)仿真 ,或使用NI可重配置的I / O(RIO)硬件進(jìn)行以FPGA為基礎的HIL仿真,實(shí)現最佳性能。
JSOL公司與NI合作開(kāi)發(fā)了用于NI VeriStand的JMAG附加軟件模塊,JSOL是JMAG機電設計和開(kāi)發(fā)仿真軟件的締造者。該附加軟件模塊使用由FEA生成的電感與反電動(dòng)勢(EMF)數據,進(jìn)行電機模型的實(shí)時(shí)仿真。由于電機結構的不對稱(chēng)性會(huì )產(chǎn)生非正弦通量和電流,經(jīng)典的D-Q模型就不再適用,這時(shí)就需要采用FEA技術(shù)?;旌蟿?dòng)力汽車(chē)制造商采用了高速電機,這對于優(yōu)化生產(chǎn)空間和成本來(lái)說(shuō)十分重要?! ?/p>

電機的多種用途
電機在汽車(chē)行業(yè)的應用范圍不斷擴大, 其在綠色能源領(lǐng)域的應用也為嵌入式控制系統開(kāi)發(fā)人員和測試工程師帶來(lái)了新的挑戰,速度便是其一。電子驅動(dòng)引擎控制單元(ECU)控制算法的運行速度必須遠快于內部燃燒引擎的動(dòng)力傳達ECU。更快的速度需求使得傳統的HIL測試不足以支持測試電機ECU。而電機的仿真必須具備高仿真精度,HIL測試系統則必須在1 µs的時(shí)間內執行仿真模型,以充分顯示電機的實(shí)際操作。之前,高精度仿真和高速度運行似乎不可能并存,許多測試工程師不得不因此采用更為昂貴的測功器或現場(chǎng)測試來(lái)驗證他們的嵌入式軟件?! ?/p>

基于有限元分析(FEA)仿真的益處
在進(jìn)行高級電機驅動(dòng)仿真時(shí),工程師面臨的最大的挑戰之一就是如何同時(shí)保證模型的仿真度和仿真步長(cháng)時(shí)間。雖然簡(jiǎn)單的常量參數D-Q模型足以進(jìn)行部分HIL測試,但模型的高仿真精度在高級電機驅動(dòng)設計中很多時(shí)候也是必須的。高精度的仿真可用于高效率電機應用程序中控制系統性能的優(yōu)化,該應用在汽車(chē)和能源行業(yè)中非常常見(jiàn)。使用高仿真的JMAG FEA模型,您可以對復雜、非理想行為進(jìn)行仿真,如齒輪扭矩,并設計控制器來(lái)減少扭矩脈動(dòng)。 同樣地,您可以對高電流時(shí)的電機電感變化進(jìn)行仿真,高電流對電機產(chǎn)生的轉矩影響很大,還能相應地測試控制器。??而仿真度低的模型并不能完全對齒輪扭矩、高電流時(shí)的電機電感,以及其他非線(xiàn)性進(jìn)行仿真,由此便會(huì )降低HIL測試的有效性。為了充分測試嵌入式控制軟件,測試人員不得不進(jìn)行更多的實(shí)地測試,并增加開(kāi)發(fā)時(shí)間?! ?/p>

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