永磁同步電機維系統模型的快速準確高效創建方法

1?前言

當我們需要將設備集成到生活環境中，并通過物聯網（IoT）控制它們時，由于電力的可用性、高效率和功率密度，電驅動成為自然的選擇。但與此同時我們必須滿足安全、噪音、振動、和排放方面等的標準，以及效率和功率密度等監管要求。這些指標往往都是互相影響并且受系統限制。為了滿足這些要求，我們必須將系統視為一個整體。因此如何能夠高效地創建電機的系統模型，并方便地在系統中使用這成為非常重要的話題。

汽車電驅動系統是一個很好的例子。我們希望從電池和燃料中獲得更多里程，并且減小振動噪聲。為簡單起見，我們先僅考慮有電機和控制器。

對于該問題，傳統方法是將不同的結構分割，然后再分領域地進行設計仿真分析。不同的仿真分析之間相互獨立。系統級集成往往在后期階段完成。

或者，可以采用多物理場聯合仿真的方法，我們會創建二維或者三維模型，采用有限元方法進行仿真分析，這些模型相對精度較高，但是其求解過程往往需要消耗大量的時間和計算資源。

如果更進一步，我們可以采用集成化的方式進行系統級的設計仿真，同時兼顧電機的性能。在系統級采用一維模型，設計空間或者實時仿真。在部件級采用一維、二維和三維模型的混合模型。同時將整個過程做得更加自動化、接口更加方便，以同時方便設計工程師和仿真工程師來使用。

在其中，一維系統仿真往往都會采用Simcenter Amesim來搭建。這時候如何快速準確高效地創建系統仿真所需的子系統系統模型就顯得十分關鍵。

2 Simcenter Motorsolve及Motorsolve降階模型生成器

電機設計和仿真工具Simcenter Motorsolve就提供了這樣的功能，幫助用戶快速獲得不同復雜程度的電機一維系統仿真模型。

Simcenter Motorsolve是一個基于有限元分析和模板的電機和發電機設計、仿真和分析軟件。它是一個一流的工具，幫助自動模型設置來進行快速和準確的設計探索、分析。由于是采用電磁場有限元分析方法，SimcenterMotorsolve在不同的保真水平上提供基于FEA的結果，包括：半解析、DQ分析/AC分析、PWM分析、瞬態和運動分析。它允許用戶導入自己的模板，同時支持非線性材料建模分析和材料退磁性能分析能力。

同時，Simcenter Motorsolve提供了豐富的接口，方便與系統仿真，控制模型，實時仿真，電路仿真等模型系統進行接口。

下面以Simcenter Amesim為例介紹Simcenter Motorsolve的導出接口。在 Simcenter Motorsolve 導出 Simcenter Amesim 電機模型可以包括幾種不同精度的模型。

1）EMDTMF01模型是使用簡化參數表征的平均值模型，可以從 MotorSolve 效率圖中導出。它主要用于系統初始設計或驗證階段。

?

導出的EMDTMF01模型注意包括三個數據文件.

·最大扭矩數據文件

·最小扭矩數據文件

·損耗數據文件

2）EMDPMSM01模型是使用等效電路對同步電機進行建模的線性模型。它從電機解決方案集總參數分析中導出。

導出的 EMDPMSM01 模型包括以下參數.

·定子電阻

?· D軸電感

?· Q軸電感

·永磁磁通量

3）EMDPMSM12 模型是一個非線性模型，它使用 dq 磁鏈作為 dq 電流的函數來表示電機行為。該模型可用于分析永磁同步電機（PMSM）的電磁動力學。它排除了空間效應，但考慮了鐵心損耗。此導出可在具有非線性模型類型的MotorsolvePWM 分析中找到。

導出的 EMDPMSM12 模型包括三個數據文件。