南瑞集团-新能源电动汽车电驱动系统硬件在环仿真测试

项目背景

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，用户希望用实时仿真器来代替实际电机。

技术实现

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，对实时化仿真步长的要求非常高。StarSim小步长仿真技术，能够以1μs的步长稳定仿真整个电驱动系统；同时还支持用户在熟悉的建模环境中，自定义搭建模型并快速下载验证。该平台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。

项目成果展示

离线仿真 

用户先采用离线仿真软件进行控制算法验证

30kW电机给定转速 1000rpm->3000rpm->5000rpm

120KW电机给定转速500rpm->1000rpm->2000rpm

实时仿真

下图为给最终客户搭建的实时仿真系统，左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，控制器与实时仿真器通过接线构成信号闭环，电机以及电驱动系统仿真运行在FPGA板卡上，并通过旋变信号的方式进行位置信号的输出。附图为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。

工况验证测试：

 正常工况工作信号验证

 电机旋变信号验证

 高速工作中转矩转速控制测试

30kW电机 测试表格

在下列工况下进行硬件在环仿真测试，能够显示运行过程中的交流电压、定子电流（包括3相电流和id，iq）、转矩和转速波形。

结论：

使用StarSim + PXI的MCU硬件在环测试系统，很好的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，并且和离线仿真，以及实物系统拟合度很高。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，极大的节省了时间和精力。