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實時測試軟件技術與JMAG-RT結合，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操作系統計算機在仿真環境中運行模型，使用實時操作系統進行硬件在環(HIL)仿真 ，或使用NI可重配置的I / O(RIO)硬件進行以FPGA為基礎的HIL仿真，實現最佳性能。

　　JSOL公司與NI合作開發了用于NI VeriStand的JMAG附加軟件模塊，JSOL是JMAG機電設計和開發仿真軟件的締造者。該附加軟件模塊使用由FEA生成的電感與反電動勢(EMF)數據，進行電機模型的實時仿真。由于電機結構的不對稱性會產生非正弦通量和電流，經典的D-Q模型就不再適用，這時就需要采用FEA技術。混合動力汽車制造商采用了高速電機，這對于優化生產空間和成本來說十分重要。　　

 

　　電機的多種用途

　　電機在汽車行業的應用范圍不斷擴大， 其在綠色能源領域的應用也為嵌入式控制系統開發人員和測試工程師帶來了新的挑戰，速度便是其一。電子驅動引擎控制單元(ECU)控制算法的運行速度必須遠快于內部燃燒引擎的動力傳達ECU。更快的速度需求使得傳統的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測試系統則必須在1 µs的時間內執行仿真模型，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

　　在進行高級電機驅動仿真時，工程師面臨的最大的挑戰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動設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用程序中控制系統性能的優化，該應用在汽車和能源行業中非常常見。使用高仿真的JMAG FEA模型，您可以對復雜、非理想行為進行仿真，如齒輪扭矩，并設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，高電流對電機產生的轉矩影響很大，還能相應地測試控制器。??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，并增加開發時間。