随着新能源汽车、轨道交通、航空航天等领域对电驱系统高效化、智能化的需求升级,系统级测试验证面临日益复杂的挑战。硬件在环(HIL)仿真技术作为电驱控制器研发的核心验证手段,需突破多项技术瓶颈以实现电控系统、逆变器与电机模型间的交互验证。近年来随着实时仿真技术的发展,将实时仿真应用到新能源电驱开发过程中成为了可能。
通过StarSim RealTime软件的电机插件(可配置模型界面),只需选择电机、编码器和逆变器模型,即可完成各种电驱模型配置。配置完成后即可将模型下载到远宽能源提供的实时硬件平台MT 7020上,与实际电驱控制器直接连接,实现电驱系统电机、逆变器、编码器、通信四大部分核心组件闭环测试。研发人员也可使用远宽能源进阶开发工具FPGALab,实现多物理场或多控制系统耦合建模,进而实现如耦合BMS控制器的精细化闭环测试。
结合远宽能源最新的StarSim FPGALab 图形化FPGA编程软件,可以对MT 7020上配置的FPGA芯片进行自定义编程,灵活应对不同的电机类型、不同的电机个数、特定的传感器等电驱实时仿真系统的定制和开发
支持的电机包括PMSM、Squirrel-cage AC、Six-Phase PMSM、FEM-Parameterized PMSM(2-D)、FEM-Parameterized PMSM(3-D)
支持多种编码器模型,包括单端编码器+霍尔传感器、差分编码器、旋转变压器
如图为电驱控制器硬件在环测试的结果,开关频率为10kHz,输入转矩为200N.m,转速设定为400rpm,通过电机输出电流和输出转矩可以看出有限元的电机电流的谐波性和齿槽转矩特性,能够高精度完成对电驱控制器硬件在环测试
永磁同步电机转矩给定10N.m,开关频率5kHz。10s时注入逆变器A相上管IGBT和Diode开路故障,故障持续时间2ms。通过电机输出电流和逆变器直流侧电流可以看出,能够精确模拟真实故障场景
100k的PWM信号的电驱控制器硬件在环测试的结果。此时,永磁同步电机转矩10N.m,转速给定5000rpm,极对数为2对,可以看出控制器发出的PWM信号为100kHz,电机电流频率为250Hz,与理论基本一致,且比较稳定,验证开发的模型原型结果准确性。
测试
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