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解决方案
The Solution
量身定制符合客户需求的仿真测试系统及解决方案。解决方案涉及电力、高端装备、新能源车及教育等领域。
电驱控制测试解决方案
概述

基于eFPGAsim的电机硬件在环测试系统,是面向HIL的高精度FPGA的解决方案,利用最新的eHS(Electric HardwareSolver) 技术实现,在获得基于FPGA片上仿真高速、高精度优势的同时也使得工程师避免了编写FPGA硬件代码的繁琐。

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eFPGAsim仿真测试平台的特点

■ 能够仿真不同的IGBT 和二极管的非正常工作状态,模拟仿真不同的IGBT故障;

■ 能够保持定子的电压;

■ 能够给定转子的速度;

■ 能够直接给电机驱动一个内部正弦波;

■ 能够产生带有死区的内部PWM来供给逆变器;

■ 能够实时地改变电机的电阻/Ld/Lq及磁通量的值;

 能够快速在GUI上设计硬件I/O口布局。

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传统仿真器与eFPGAsim的对比

 传统仿真器的局限

CPU运行模型,FPGA管理I/O;

 对于CPU模型,回路延时达到20-30µs;

 对于高速电机驱动系统(PWM f >10kHz,

 eFPGAsim仿真解决方案

架构:CPU运行模型,或FPGA运行模型,FPGA运行模型实现

极低的延时(1-2μs);

FPGA运行模型时可以实现很小的步长(<1μs);

专用解算器方便解耦;

FPGA管理I/O。

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关键特性

 超高精度电机仿真模型,能模拟转子不对称性、谐波反电势、磁饱和、IGBT死区等效应;

 包含2电平与多电平逆变器等电力电子模型库;

 支持对Simulink/SimPowerSystems自带模型的实时仿真;

■ 利用最新的EHS技术支持对CPU与FPGA联合高精度仿真,仿真步长更可达0.25µs;

■ 适合需要精确电机模型的控制系统开发与测试;

■ 基于FPGA的高速IO板卡,可处理高速AD/DA,静态DIO、PWM、编码器、旋变信号等;

■ 在测试关键性保护电路时,从外部控制器PWM信号采集到电机电流信号输出的延迟低于1.3µs。

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高精度的电机模型

高精度的电机模型是电驱测试系统,实现高精度闭环测试的关键。科梁凭借多年的工程实施经验结合OPAL-RT先进的解算器和模型,为客户提供全线的电机模型支持,从功能验证到系统测试及产品开发测试。

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标准定L的DQ模型

对于标准的PMSM,理想状态下的定子电压是正弦型的,反电动势和自感。用户可以以转子的角度θ作为参考,通过Park变换对方程进行转换。Park变换(即DQ变换)把正弦形变量,如自感,磁链,电流,变换成DQ轴的常量,从而大大简化对设备的分析和控制过程。


变L的DQ电机模型特性

除了Ld, Lq自感根据工作点的改变而连续变化,变DQ和标准DQ的PMSM模型类似。每一个工作点上,Ld, Lq直接使用Park变换更新。这使得模型在所有工作点的稳态是更精确的。

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有限元电机模型特性

高精度的模型仿真可用于高性能的电机控制系统的性能优化。有限元电机模型极其精确,具有高精度,可充分体现电机的非线性,这于此等同于在所有工作点使用真实的小信号。这类模型被定义为Spatial Harmonic(SH)。SH的曲线是非线性的,某种程度上和EMTP中的饱和转换模型很类似。我们和JSOL公司合作,借助其JMAG-RT,可生成高精度电机模型,结合OPAL-RT的FPGA技术,提供更高精度的模型仿真。

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