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南瑞集团-新能源电动汽车电驱动系统硬件在环测试


应用背景

新能源电动车汽车作为新一代的交通工具,在节能减排、减少人类对传统化石能源的依赖方面具备传统汽车不可比拟的优势。电力驱动及控制系统是电动汽车的核心,也是区别于内燃机汽车的最大不同点。但是汽车电驱系统由于功率相对较高,像一些高转速、大负载、故障工况等环境不便于在实际的硬件上实现,为了能方便高效地测试电驱系统的调速控制装置,用户希望利用实时仿真器的安全性高、可仿真任意工况等特点来代替实际电机;同时电机驱动系统是一个典型的电力电子系统,包含电机、逆变电路两个部分,因此小步长的实时化仿真技术就显得尤为重要。


基于StarSim的解决方案

远宽能源的StarSim小步长仿真技术,利用FPGA,能够以1μs的步长稳定仿真整个电驱动系统;同时还能够帮助用户快速地进行不同功率电机额定、极限工况运行时的控制情况。该仿真系统结构如下图所示:

 

 

  • 实际控制器,用户的待测电机控制器,与仿真器通过物理接线相连,发送PWM控制信号给仿真器及接受来自仿真器的电压电流采样信号。
  • 仿真器,可将用StarSim建模环境搭建的主电路模型(电机以及电驱动系统)在机箱配置的FPGA硬件上进行准确的实时仿真,将电机的特性仿真出来并将响应信号发送给控制器,完成实验系统的闭环。


应用成果

用户使用StarSim小步长仿真技术,很好地解决了不同种类电机,高转速危险工况下MCU控制器的测试问题。工程师利用该系统只用3个工作日就完成了系统的搭建、算法的验证、整个系统的测试工作,极大地节省了时间和精力。下图为给最终客户搭建的实时仿真系统,右边机箱为电机驱动系统的实时仿真器,左侧为待测的电机控制板:

 

 

 

下面两图为30kw电机, 120kw电机在控制器实际运行起来后,对应控制效果的示波器截图:

 

  
3000rpm 180Nm信号波形(30KW电机模型) 1000rpm 2400Nm信号波(120KW电机模型)



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