XSG Electric Component Models

基于FPGA仿真的电驱动装置装置

对要求最高动态和精度标准的电气组件的仿真。

应用领域

目前,电机应用越来越广泛。与此同时,对效率、控制精度和功率密度的要求越来越高。

开发和测试电机控制应用需要非常高的精度,相应地,在仿真环境中需要高采样率。新型电机的功能以及高速电力电子装置和先进的位置传感器需要一个以纳秒级步长运行的平台,而dSPACE现场可编程门阵列(FPGA)板卡具有这一切功能。

用户应用包含电机、电力电子装置和位置传感器的不同组合,而我们的XSG Electric Components Library包含所有相关组件,无需VHDL等特殊的FPGA编程技能,即可实现每个电机控制器的闭环仿真。

为始终确保最佳仿真结果,支持浮点(最灵活)和定点(低延迟,资源少)实现。

模型方法

所有组件都以开放式的方式实现,便于更改和轻松配置。只需拖放预定义的FPGA模块,而不必担心FPGA相关方程或时序的实现。为达到最佳性能,可以根据您的需要,使用Xilinx®Vitis™Model Composer工具箱(原Xilinx ® System Generator*),在Simulink ® 中配置FPGA模型。相关电机型号有定点和浮点两种实现方式。这两种型号都是专门为实时仿真量身定制的,允许最小步长和引脚对引脚IO时间。

处理器的接口通常包含装置模型中较慢的部分和特定应用部分,通过直观的Simulink模块执行,可以在运行时参数化。实现的开放性促成了从离线仿真到实时仿真的无缝工作流。无论仿真级如何,这些模型都可以用于信号级HIL和功率级HIL应用。

直接FPGA I/O访问

除了装置模型外,XSG Electric Component Library还辅以XSG Utils Library的增强I/O功能。这个库可以轻松进行时序分析、方便访问I/O。得益于开放式建模及所有组件支持的信号接口,这个库采用并连接ECU接口,例如:

  • 具有可配置逻辑和阈值的高速数字I/O
  • 位置传感器专用和通用模拟I/O
  • 基于协议的接口(电接口或光接口)

此外,还需要XSG Utils Library,用于I/O编程、信号测量和检验等。

优点

  • 即用型Simulink库,适合三相电机仿真
  • 预定义的开放式FPGA模型,无需FPGA专业知识即可集成,用户可修改或部分替换
  • 直观的处理器接口,可以在运行时参数化
  • 非常有吸引力的FPGA编程许可模型,集成预合成的FPGA容器,可以在多个仿真器上使用
  • 电机模型包含多维表,确保仿真结果的准确性
  • 实时电力电子模型,适合既定的驱动拓扑结构
  • PWM开关频率对应的采样率非常高,支持电流纹波(PWM效应)仿真
  • 超快速模拟,引脚对引脚环路时间约为1µs,仿真高基频时可以达到最佳精度
  • 作为Xilinx ® Vitis™ Model Composer*(原Xilinx ® System Generator)模型实施,在dSPACE FPGA板卡上运行
  • 针对信号级和功率级应用的实时要求进行了优化
  • 三相电机型号可以采用三角形或星形连接来配置

高级驱动应用

为开发更高效、更经济的驱动装置,新型电机概念层出不穷,其中一些具有很强的非线性特征。为满足安全要求,还需要确保故障安全操作的多相驱动器。

正在寻找具有下列功能的电机模型?

  • 单独的电机配置,如6相或双馈电机
  • 电感和磁通取决于定子电流和转子位置
  • 空间谐波仿真
  • 在物理上正确仿真电气故障
  • 第三方FEA工具的参数化接口

dSPACE提供定制仿真包,根据要求包含上述高级功能。

组件和特征

电机模型

  • 永磁同步电动机 (PMSM)
  • 异步鼠笼式感应电动机(SCIM)
  • 无刷直流电动机 (BLDC)
  • DC电机

电力电子设备模型

  • 支持断续导电模式(DCM)的三相高级逆变器模型

位置传感器模型

  • TTL
  • Sine
  • Hall
  • 解析器
  • Synchro
  • SSI
  • EnDat
  • HIPERFACE
  • BiSS
    ​​​​​​​

机械模型

  • 简单的机械模型(带有质量、惯性、粘胶摩擦和开环功能)

*) Xilinx ® Vitis™是基于模型的设计工具,可以在MathWorks MATLAB ® 和Simulink ® 环境中快速进行设计探索。

Product Information

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