基于NIVeriStand和JMAGRT进行高性能电机仿真

发布时间：2020-07-21 18:23:40 阅读：次来源：云母片厂家

概览

本文引用地址： VeriStand的JMAG附件将NI实时测试软件技术与JMAG-RT结合，JMAG-RT是JSOL公司JMAG有限元分析(FEA)工具套件中的一部分。借助于该软件模块，您可以使用NI VeriStand轻松地实时运行高仿真有限元电机模型。这样的电机仿真精确度极高，可减少花费在昂贵的物理测试上的时间。您可以使用Windows操作系统计算机在仿真环境中运行模型，使用实时操作系统进行硬件在环(HIL)仿真，或使用NI可重配置的I / O(RIO)硬件进行以FPGA为基础的HIL仿真，实现最佳性能。

JSOL公司与NI合作开发了用于NI VeriStand的JMAG附加软件模块，JSOL是JMAG机电设计和开发仿真软件的缔造者。该附加软件模块使用由FEA生成的电感与反电动势(EMF)数据，进行电机模型的实时仿真。由于电机结构的不对称性会产生非正弦通量和电流，经典的D-Q模型就不再适用，这时就需要采用FEA技术。混合动力汽车制造商采用了高速电机，这对于优化生产空间和成本来说十分重要。

电机的多种用途

电机在汽车行业的应用范围不断扩大，其在绿色能源领域的应用也为嵌入式控制系统开发人员和测试工程师带来了新的挑战，速度便是其一。电子驱动引擎控制单元(ECU)控制算法的运行速度必须远快于内部燃烧引擎的动力传达ECU。更快的速度需求使得传统的HIL测试不足以支持测试电机ECU。而电机的仿真必须具备高仿真精度，HIL测试系统则必须在1 µs的时间内执行仿真模型，以充分显示电机的实际操作。之前，高精度仿真和高速度运行似乎不可能并存，许多测试工程师不得不因此采用更为昂贵的测功器或现场测试来验证他们的嵌入式软件。

基于有限元分析(FEA)仿真的益处

在进行高级电机驱动仿真时，工程师面临的最大的挑战之一就是如何同时保证模型的仿真度和仿真步长时间。虽然简单的常量参数D-Q模型足以进行部分HIL测试，但模型的高仿真精度在高级电机驱动设计中很多时候也是必须的。高精度的仿真可用于高效率电机应用程序中控制系统性能的优化，该应用在汽车和能源行业中非常常见。使用高仿真的JMAG FEA模型，您可以对复杂、非理想行为进行仿真，如齿轮扭矩，并设计控制器来减少扭矩脉动。同样地，您可以对高电流时的电机电感变化进行仿真，高电流对电机产生的转矩影响很大，还能相应地测试控制器。??而仿真度低的模型并不能完全对齿轮扭矩、高电流时的电机电感，以及其他非线性进行仿真，由此便会降低HIL测试的有效性。为了充分测试嵌入式控制软件，测试人员不得不进行更多的实地测试，并增加开发时间。