ECE又稱等效電路模型，它是基于表格的等效模型，表格參數來源于預先的有限元計算結果。ECE模型可用于控制電路分析、系統分析、硬件在環分析等。它具有模型計算速度快，精度高的優點。

在電機設計過程中，通常需將電機與控制系統進行矢量控制算法聯合仿真，以更準確評估控制算法的穩健性和準確性?？刂葡到y聯合仿真過程中，由于控制器開關頻率高，仿真步長通常為微秒級別，計算調速、啟動等工況時往往需要計算上百萬個時間步長，如果直接將有限元模型直接與控制系統進行聯合仿真，需要計算幾天時間，不利于產品研發與優化。

Ansys支持電機降階模型抽取，通過對電機有限元結果進行降階抽取，等效抽取的結果是基于有限元計算得到的數據表，在控制系統聯合仿真過程中只需通過查表得方法就能得到電機得性能，因此將抽取后的結果應用到系統仿真中，既保證了精度也提高了速度。

以永磁電機為例，在Maxwell有限元場計算中，有限元模型對電流和轉子位置角掃描，掃描后得到的有限元結果通過降階模型保存在數據表中形成ECE模型，可將ECE模型直接在Simplorer(Twin-Builder)進行分析計算，也可以將ECE模型送到控制當中進行高級控制系統仿真。由于抽取的ECE結果是基于有限元計算得到的，因此ECE結果精度非常高，與有限元結果幾乎一樣。

圖 1 控制器與有限元電機模型聯合仿真

圖 2 控制器與ECE模型聯合仿真

圖 3 ECE與有限元力矩對比

圖 4 ECE與有限元繞組電流對比

在電機ECE模型抽取過程中，需要將三相繞組的激勵方式改成外電路。該步驟只是用于ECE模型抽取，與電機實際需不需要設置外電路無關。同時外電路只需要包含三個元件，分別是，三相繞組電流掃描元件ECE3、轉子位置角度掃描原件ECER及Ground。

圖 5 三相永磁電機ECE抽取所需元件

ECE3為三相繞組電流掃描，設置如下圖。Windings中設置的繞組名稱需要與Maxwell中繞組的名稱和大小寫完全一致，中間用英文逗號隔開。CurrentSweeps中為id和iq電流掃描的區間，與下列PhAngIntervals配合使用，當PhAngIntervals為2時（通常情況為2），圖中的(1A,10)意為id，iq電流的掃描按照1A，向正負方向各掃描10個，也就是-10A到10A共21個電流。

圖 6 ECE3設置

ECER為轉子位置掃描，設置如下圖。其中RotAngMax為轉子轉過的最大角度，如勾選InElecDeg則60度為電角度，否則為機械角度?？紤]到三相永磁電機磁鏈對稱性，一般抽取三相永磁電機ECE時掃描60度電角度即可。RotAngIntervals為電角度間隔，12代表將60度電角度分為12份，每5度計算一次。余下的SkewAng和Poles按照電機實際設置即可。

圖 7 ECER設置

ECE3和ECER設置完成后，導出sph電路文件，在Maxwell中導入并計算即可在計算完成后生成sml文件，即為ECE等效電路。

作者：李巖冰 安世亞太仿真業務部