Accexp混合電動車電機控制器硬件在環測試
2017-04-12
一， 含電力電子開關器件的硬件在環測試系統
混合電動車與傳統汽車最大的不同就是在汽車傳動部分除了傳統的汽油引擎外，它還有一個或幾個大的永磁同步電機來配合汽油引擎工作，比如在城市路況、啟停頻繁的時候，燃油效率低，這時候可以讓汽油引擎不工作，只用電機驅動汽車前進。
混合電動車內部結構圖與電機部分抽象框圖
在這個案例里，客戶希望能搭建一個實時仿真系統來實現對永磁同步電機控制器的自動化測試。同傳統只含連續器件, 如變壓器，電抗器等，的系統不同，要仿真含高速開關的電力電子器件的系統需要有非常小的仿真步長（或者說是非常高的仿真速率），比如要準確的仿真上圖中含IGBT橋的永磁同步電機驅動系統，我們常常需要將仿真步長設置在幾個微妙這個數量級。而傳統用來驗證勵磁調節器、繼電保護裝置的系統的實時仿真中，我們往往只需要將仿真步長設置在50到100微妙這個量級。在幾個微妙的時間內完成對輸入信號的讀取、模型的積分、輸出信號的更新這樣一個典型的仿真循環對基于CPU的系統來說基本上是一個無法完成的艱巨任務
二， 基于NI FPGA硬件平臺的硬件在環測試系統
Accexp提供的其中一種解決方案是將模型實現到FPGA上去，這樣輸入信號的讀取、模型的積分、輸出信號的更新都全部在FPGA上實現，通過利用FPGA的并行性來縮短模型更新的時間，同時FPGA系統既沒有CPU與I/O板卡通信的額外開銷，也沒有實時操作系統（FPGA是純硬件實現）而引起的額外時間開銷，使得滿足幾個微妙這樣苛刻的實時限制成為可能。整個硬件在環測試的系統框圖如下：
Accexp的工程師與NI日本的合作伙伴，MacSystems，合作，一起給最終客戶提供了一套基于NI PXI硬件在環測試系統。NI公司的PXI平臺是個工業用的測試與控制平臺，一個PXI機箱上有PXI控制器，以及板卡插槽用來插各種類型的板卡。PXI的板卡中有基于FPGA的R系列板卡，R系列板卡上帶有Xillinx公司的FPGA，同時它還配有模擬I/O與數字I/O。
在本文介紹的案例中，我們主要就是利用這樣一個PXI 平臺實現了對受控對象的高速實時仿真，Accexp的工程師主要負責了電機驅動系統的建模，以及模型在PXI的FPGA板卡上的實現。 實際硬件測試系統如下:
電機控制器硬件在環測試系統
電機控制器硬件在環測試系統
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