1、 概述

電機設計中，我們在評估電機本身性能的同時還需要評估整個系統的性能。電機本體與控制系統的耦合也是工程師需要關注的項目。JMAG-Designer效率圖分析Study可以創建高精度的JMAG-RT模型。該模型可與控制系統在JMAG中進行控制仿真，從而有效評估系統性能。 本文介紹如何在JMAG-Designer中創建JMAG-RT模型，并使用創建的模型來運行連續的控制仿真。

2 、功能描述

JMAG-RT是一種基于JMAG-Designer有限元法（FEM）分析結果來創建分析數據的工具，可用于電路/控制仿真。電路/控制仿真可使用基于等效電路的電機模型來分析電機的各種特性（幾何結構、材料等），分析速度快但精度低。直接通過JMAG-Designer與控制電路耦合進行電機特性分析，能夠精確求解。然而由于每一步計算都需要進行有限元分析，會導致分析時間過長。JMAG-RT在進行快速電路/控制仿真的同時能夠兼顧有限元分析的電機特性。JMAG-RT在電機有限元分析結果中獲得所需的電機參數（線圈磁鏈、電感、電阻等），為電路/控制仿真創建專用數據模型（以下稱為JMAG-RT模型）。因此在電路/控制仿真中，可使用JMAG-RT模型考慮電機特性。JMAG-RT模型創建完成之后可直接在控制電路中使用，在控制仿真時無需再次進行有限元分析。

圖1 使用JMAG-RT模型進行控制系統仿真

效率圖分析Study專用于創建電機效率圖，有以下三種效率圖計算模式：

?速度優先模式：計算快、操作簡單、精度尚可

?精度優先模式：計算慢、操作復雜、需要搭建控制電路、精度很高

?降階模式：計算很快、操作簡單、精度一般

本文選擇速度優先模式進行效率圖求解。其中[Phase Inductance (for RTmodel export)]功能可以用于創建JMAG-RT空間諧波模型。輸出的JMAG-RT空間諧波模型可用于其它分析組中的Study。可在效率圖分析Study的[Response Table Creation]對話框中[Speed priority]選項卡中創建此設置。

當輸出RTT文件并連續運行其他study時，電路中的JMAG-RT模型組件用于參考分析組內的效率圖分析study。輸出RTT文件需要JMAG-RT許可證。

3 、仿真流程

效率圖分析Study和集成分析Study在本文案例文件中已創建完成。本文將展示如何在集成分析study中使用參考效率圖分析study生成的RT來進行電機控制仿真的過程。模型信息如圖2所示。

圖2 電機模型 3.1 創建分析組 在JMAG-Designer中打開上文提到的仿真模型，在[Project Manager]樹中右鍵選擇[Project]，點擊[Create Analysis Group]，如圖3所示。

圖3 創建分析組

在彈出的對話框中，將分析組按照圖4設置。

圖4 分析組設置

3.2 設置響應表

檢查效率map分析study。在模型中找到[ProjectManager]樹中的[Project]下[2DModel:]>[Study:]，即為效率Map分析study。在study中[Create Response Table]上選擇右鍵[Edit]，此時彈出響應表對話框。

確認計算模式是否為速度優先模式，并檢查[Inductance Calculation]設置中，是否選擇[Phase Inductance(for RT model export)]作為電感計算方法，如圖5所示。確認無誤后點擊[OK]。

圖5 電感計算方法設置

3.3 設置電路

在集成分析Study中，將RT模型設置為電路的JMAG-RT模型組件。打開[Integration Model:]>[Study:]，并在該study下方找到[Circuit]，右鍵選擇[Display]，此時進入電路編輯界面。 雙擊電路中的JMAG-RT模型組件，即圖6中紅色框包圍的組件。此時彈出JMAG-RT組件設置窗口。

圖6 電路界面

在[RTT File]面板中選擇[Specify EfficiencyMap Study]，并從下拉列表中選擇[EfficiencyMap]，如圖7所示。

圖7 [JMAG-RT Model：PMSM] 設置面板

點擊關閉按鈕，退出電路編輯界面。

3.4 運行仿真

運行分析組計算。在分析組上右鍵選擇[Run Active Case]，彈出運行對話框，等待計算完成。計算完成后，運行對話框關閉，彈出消息對話框，選擇關閉按鈕。

圖8 運行仿真 3.5 查看結果 檢查集成分析study中電路的控制信號波形圖。 在集成分析Study:]下方找到Graph，點擊右鍵選擇[Control Signal]，點擊[Show]。此時彈出控制信號結果波形圖。在[Line Options]選項卡中清除所有勾選，并重新選擇“Idu cmd”、“Idu pre”、“Iqu cmd”和“Iqu pre”四個選項。點擊[Graph]，返回圖形顯示界面。 此時可以看到仿真得到的dq電流波形圖，如圖9所示。

圖9 控制信號波形圖 查看效率Map分析Study仿真結果。在效率Map分析[SpecifyEfficiencyMapRT]下方找到[Efficiency Map]目錄，在[Efficiency]上右鍵選擇Show…，如圖10所示。

圖10 顯示效率Map

圖11 效率Map

如圖11所示為電機效率Map，同時包含電動及發電工況。除效率map之后，結果中還包括損耗、電壓、電流、扭矩脈動等多種類型可顯示。

4 、總結

控制系統調試通常使用實際電機進行多工況點測試進行，較為耗費工時，此時我們需要考慮如何提高控制系統校準的效率。在調試控制系統時能夠更準確的評估電機性能。 JMAG-RT作為基于JMAG軟件的有限元仿真結果提煉出的高精度數字模型，具備高精度、高保真、高實時性及保密性等特點。使用JMAG-RT模型與控制策略耦合，能夠快速準確評估電機及控制系統性能。 傳統的JMAG-RT模型需要使用專用工具進行創建，功能較為單一。基于效率圖study創建JMAG-RT模型，能夠得到效率圖及RT模型等多種結果類型，功能更加豐富。 基于JMAG內部控制策略及集成study類型的仿真項目，能夠同時考慮電磁、控制、熱仿真等多種仿真類型，完成電機多物理場的評估。

審核編輯：郭婷