基于NI VeriStand和JMAG-RT進(jìn)行高性能電機(jī)仿真

　　概覽

　　NI VeriStand的JMAG附件將NI實(shí)時(shí)測試軟件技術(shù)與JMAG-RT結(jié)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(yùn)行高仿真有限元電機(jī)模型。這樣的電機(jī)仿真精確度極高，可減少花費(fèi)在昂貴的物理測試上的時(shí)間。您可以使用Windows操作系統(tǒng)計(jì)算機(jī)在仿真環(huán)境中運(yùn)行模型，使用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)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(chǔ)的HIL仿真，實(shí)現(xiàn)最佳性能。

　　JSOL公司與NI合作開發(fā)了用于NI VeriStand的JMAG附加軟件模塊，JSOL是JMAG機(jī)電設(shè)計(jì)和開發(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(shù)據(jù)，進(jìn)行電機(jī)模型的實(shí)時(shí)仿真。由于電機(jī)結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱性會(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)力汽車制造商采用了高速電機(jī)，這對(duì)于優(yōu)化生產(chǎn)空間和成本來說十分重要?！　?/p>

 

　　電機(jī)的多種用途

　　電機(jī)在汽車行業(yè)的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大， 其在綠色能源領(lǐng)域的應(yīng)用也為嵌入式控制系統(tǒng)開發(fā)人員和測試工程師帶來了新的挑戰(zhàn)，速度便是其一。電子驅(qū)動(dòng)引擎控制單元(ECU)控制算法的運(yùn)行速度必須遠(yuǎn)快于內(nèi)部燃燒引擎的動(dòng)力傳達(dá)ECU。更快的速度需求使得傳統(tǒng)的HIL測試不足以支持測試電機(jī)ECU。而電機(jī)的仿真必須具備高仿真精度，HIL測試系統(tǒng)則必須在1 µs的時(shí)間內(nèi)執(zhí)行仿真模型，以充分顯示電機(jī)的實(shí)際操作。之前，高精度仿真和高速度運(yùn)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(xiàn)場測試來驗(yàn)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(jí)電機(jī)驅(qū)動(dòng)仿真時(shí)，工程師面臨的最大的挑戰(zhàn)之一就是如何同時(shí)保證模型的仿真度和仿真步長時(shí)間。雖然簡單的常量參數(shù)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(jí)電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)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(jī)應(yīng)用程序中控制系統(tǒng)性能的優(yōu)化，該應(yīng)用在汽車和能源行業(yè)中非常常見。使用高仿真的JMAG FEA模型，您可以對(duì)復(fù)雜、非理想行為進(jìn)行仿真，如齒輪扭矩，并設(shè)計(jì)控制器來減少扭矩脈動(dòng)。 同樣地，您可以對(duì)高電流時(shí)的電機(jī)電感變化進(jìn)行仿真，高電流對(duì)電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩影響很大，還能相應(yīng)地測試控制器。??而仿真度低的模型并不能完全對(duì)齒輪扭矩、高電流時(shí)的電機(jī)電感，以及其他非線性進(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，并增加開發(fā)時(shí)間?！　?/p>