項(xiàng)目背景

新能源電動(dòng)車汽車作為新一代的交通工具，在節(jié)能減排、減少人類對(duì)傳統(tǒng)化石能源的依賴方面具備傳統(tǒng)汽車不可比擬的優(yōu)勢(shì)。電力驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng)是電動(dòng)汽車的核心，也是區(qū)別于內(nèi)燃機(jī)汽車的的最大不同點(diǎn)。但是汽車電驅(qū)系統(tǒng)由于功率相對(duì)較高，像一些高轉(zhuǎn)速、大負(fù)載、故障工況等環(huán)境不便于在實(shí)際的硬件上實(shí)現(xiàn)，為了能方便高效地測(cè)試電驅(qū)系統(tǒng)的調(diào)速控制裝置，用戶希望用實(shí)時(shí)仿真器來(lái)代替實(shí)際電機(jī)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)

電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)典型的電力電子系統(tǒng)，包含電機(jī)、逆變電路兩個(gè)部分，對(duì)實(shí)時(shí)化仿真步長(zhǎng)的要求非常高。StarSim小步長(zhǎng)仿真技術(shù)，能夠以1μs的步長(zhǎng)穩(wěn)定仿真整個(gè)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；同時(shí)還支持用戶在熟悉的建模環(huán)境中，自定義搭建模型并快速下載驗(yàn)證。該平臺(tái)能夠幫助用戶快速地進(jìn)行不同功率電機(jī)額定、極限工況運(yùn)行時(shí)的控制情況。

項(xiàng)目成果展示

離線仿真 

用戶先采用離線仿真軟件進(jìn)行控制算法驗(yàn)證

30kW電機(jī)給定轉(zhuǎn)速 1000rpm->3000rpm->5000rpm

120KW電機(jī)給定轉(zhuǎn)速500rpm->1000rpm->2000rpm

實(shí)時(shí)仿真

下圖為給最終客戶搭建的實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)，左邊機(jī)箱為電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)仿真器，左側(cè)為待測(cè)的電機(jī)控制板，控制器與實(shí)時(shí)仿真器通過(guò)接線構(gòu)成信號(hào)閉環(huán)，電機(jī)以及電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)仿真運(yùn)行在FPGA板卡上，并通過(guò)旋變信號(hào)的方式進(jìn)行位置信號(hào)的輸出。附圖為30kw電機(jī)、120kw電機(jī)在控制器實(shí)際運(yùn)行起來(lái)后，對(duì)應(yīng)控制效果的示波器截圖。

工況驗(yàn)證測(cè)試：

? 正常工況工作信號(hào)驗(yàn)證

? 電機(jī)旋變信號(hào)驗(yàn)證

? 高速工作中轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速控制測(cè)試

30kW電機(jī) 測(cè)試表格

在下列工況下進(jìn)行硬件在環(huán)仿真測(cè)試，能夠顯示運(yùn)行過(guò)程中的交流電壓、定子電流（包括3相電流和id，iq）、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速波形。

結(jié)論：

使用StarSim + PXI的MCU硬件在環(huán)測(cè)試系統(tǒng)，很好的解決了不同種類電機(jī)，高轉(zhuǎn)速危險(xiǎn)工況下MCU控制器的測(cè)試問(wèn)題，并且和離線仿真，以及實(shí)物系統(tǒng)擬合度很高。工程師利用該系統(tǒng)只用3個(gè)工作日就完成了系統(tǒng)的搭建、算法的驗(yàn)證、整個(gè)系統(tǒng)的測(cè)試工作，極大的節(jié)省了時(shí)間和精力。