基于NI VeriStand和JMAG-RT進行高性能電機仿真

　　概覽

　　NI VeriStand的JMAG附件將NI實時測試軟件技術(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輕松地實時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間。您可以使用Windows操作系統(tǒng)計算機在仿真環(huán)境中運行模型，使用實時操作系統(tǒng)進行硬件在環(huán)(HIL)仿真 ，或使用NI可重配置的I / O(RIO)硬件進行以FPGA為基礎(chǔ)的HIL仿真，實現(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機電設(shè)計和開發(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勢(EMF)數(shù)據(jù)，進行電機模型的實時仿真。由于電機結(jié)構(gòu)的不對稱性會產(chǎn)生非正弦通量和電流，經(jīng)典的D-Q模型就不再適用，這時就需要采用FEA技術(shù)?；旌蟿恿ζ囍圃焐滩捎昧烁咚匐姍C，這對于優(yōu)化生產(chǎn)空間和成本來說十分重要?！　?/p>

 

　　電機的多種用途

　　電機在汽車行業(yè)的應(yīng)用范圍不斷擴大， 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)動引擎控制單元(ECU)控制算法的運行速度必須遠(yuǎn)快于內(nèi)部燃燒引擎的動力傳達(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ECU。而電機的仿真必須具備高仿真精度，HIL測試系統(tǒng)則必須在1 µs的時間內(nèi)執(zhí)行仿真模型，以充分顯示電機的實際操作。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(xiàn)場測試來驗證他們的嵌入式軟件。　　

 

　　基于有限元分析(FEA)仿真的益處

　　在進行高級電機驅(qū)動仿真時，工程師面臨的最大的挑戰(zhàn)之一就是如何同時保證模型的仿真度和仿真步長時間。雖然簡單的常量參數(shù)D-Q模型足以進行部分HIL測試，但模型的高仿真精度在高級電機驅(qū)動設(shè)計中很多時候也是必須的。高精度的仿真可用于高效率電機應(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，您可以對復(fù)雜、非理想行為進行仿真，如齒輪扭矩，并設(shè)計控制器來減少扭矩脈動。 同樣地，您可以對高電流時的電機電感變化進行仿真，高電流對電機產(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齒輪扭矩、高電流時的電機電感，以及其他非線性進行仿真，由此便會降低HIL測試的有效性。為了充分測試嵌入式控制軟件，測試人員不得不進行更多的實地測試，并增加開發(fā)時間。