ansys電機控制的案例
今晚 | ANSYS官方永磁同步電機電機的降階模型抽取和矢量控制電路仿真直播
性能優異的電機是電機及其控制系統的基礎，比如：
采用新型原材料和先進的磁路設計方法設計出高功率密度的電機，電機占用的幾何空間就越小，電機的有效材料的利用率就越高；
電機的效率越高，則可減小電機本體的發熱，提高電機的壽命，提高整個電機機電系統的效率；
齒槽轉矩越小的電機，將減少電機控制算法設計的難度，同時減小最終整個機電系統的NVH。
在電機型號確定后，性能優異的電機控制器將最大限度地發揮電機的效能。比如：
相對SPWM，采用SVPWM調制方法可以減小逆變器的開關損耗、提高母線電壓利用率；
采用單位電流最大轉矩控制方法（MTPA）,將在不增加逆變器容量的情況下，使電機輸出最大的轉矩。
ANSYS提供使用方便、高精度的電機本體及其控制系統開發仿真平臺。用戶先采用ANSYS有限元軟件，設計出性能優異的電機本體，然后采用ANSYS特有的電機降階模型抽取方法，基于有限元精確仿真的結果，提取出高精度的電機ECE模型，無縫輸入到ANSYS系統仿真軟件，在系統仿真軟件中搭建矢量控制電路等控制電路，做到控制算法和系統與電機本體的最佳匹配，在開發初期就可以對電機本體和控制系統作出有效評估。
對于只設計電機控制系統的用戶，也可以向其電機供應商索取與實際電機對應高精度的電機ECE模型，進行控制算法的仿真和優化。電機ECE模型只高精度體現電機外部特性，而不會泄露供應商實際的電機設計參數，在有效保護各方知識產權的同時，又促進了電機設計生產廠家和控制器設計生產廠家的高效合作。
主要內容綱要如下：
1. ANSYS電機本體及其控制系統仿真平臺介紹
2. ANSYS永磁同步電機電機的降階模型抽取方法
3.
展開 ANSYS永磁同步電機電機的降階模型抽取和矢量控制電路仿真丨附招聘
在電機型號確定后，性能優異的電機控制器將最大限度地發揮電機的效能。比如：
相對SPWM，采用SVPWM調制方法可以減小逆變器的開關損耗、提高母線電壓利用率；
采用單位電流最大轉矩控制方法（MTPA）,將在不增加逆變器容量的情況下，使電機輸出最大的轉矩。
ANSYS提供使用方便、高精度的電機本體及其控制系統開發仿真平臺。用戶先采用ANSYS有限元軟件，設計出性能優異的電機本體，然后采用ANSYS特有的電機降階模型抽取方法，基于有限元精確仿真的結果，提取出高精度的電機ECE模型，無縫輸入到ANSYS系統仿真軟件，在系統仿真軟件中搭建矢量控制電路等控制電路，做到控制算法和系統與電機本體的最佳匹配，在開發初期就可以對電機本體和控制系統作出有效評估。
對于只設計電機控制系統的用戶，也可以向其電機供應商索取與實際電機對應高精度的電機ECE模型，進行控制算法的仿真和優化。電機ECE模型只高精度體現電機外部特性，而不會泄露供應商實際的電機設計參數，在有效保護各方知識產權的同時，又促進了電機設計生產廠家和控制器設計生產廠家的高效合作。
主要內容綱要如下：
1. ANSYS電機本體及其控制系統仿真平臺介紹
2. ANSYS永磁同步電機電機的降階模型抽取方法
3. ANSYS 結合電機本體高精度降階模型的矢量控制算法實現方法
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展開 基于ANSYS的水冷電機控制器散熱仿真分析
摘 要：
電機控制器中的主要散熱器件有電容和IGBT等,其散熱性能直接關系到電機的輸出。以控制器中的8個電容及3個IGBT為主要熱源,采用有限元分析的穩態熱模塊及流體模塊,分別對其進行溫度仿真分析,分析對比在使用水冷散熱前后主要發熱器件的散熱狀態,得出水冷散熱的仿真效果比常態下的溫度降低約27℃,為實際產品的設計生產提供支撐。
關鍵詞：控制器;水冷;熱仿真;
0 引言
隨著電子產品小型化的發展，控制器的尺寸隨著元器件的小型化逐漸減小，但元器件的熱功率密度越來越大，其運行時會產生大量的熱，為此研究主要元器件在狹窄結構空間的散熱，保證其不超過耐熱極限[1,2]。水的比熱容是空氣的4倍，選用水冷板對其進行散熱處理，可以提高散熱效率[3,4]。以5.5 k W控制器為例，對其主要發熱器件電容及IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵極型晶體管）進行熱仿真分析。
1 控制器的前處理
1.1 控制器結構降階處理
對5.5 k W控制器進行3D建模，顯示控制器有1215個部件，控制器模型如圖1所示。若全部仿真會使模擬計算量和時間增加，一般需要進行模型降階處理[5]。
圖1 控制器模型
保留控制器的主要發熱器件為8個電容及3個IGBT，保留殼體及水冷板。將殼體外部的航空插頭、發熱不嚴重的電路板及控制器外殼的螺紋孔全部填補完整。將水冷板的殼體與水道使用布爾減的方法進行分離，防止后期網格劃分時，將殼體和水道劃為整體，導致網格劃分不合適，計算失敗。模型降階情況如圖2所示。
1.2 控制器網格設置
網格劃分的好壞直接關系到計算的結果和計算時間的長短，所以在進行網格劃分的時候，優先選擇曲面狀的物體進行網格劃分，這樣在網格劃分的時候就可以保證曲面的完整性。
展開 Ansys電機及其控制系統解決方案
的多物理場優化平臺
Motor-CAD電機多學科優化
optiSLang參數敏感性分析與優化
電機驅動系統分析
電機ECE模型抽取
IPM電機MTPA控制
不同控制方法仿真結果比較
嵌入控制代碼仿真
旋轉變壓器及其控制器仿真
電驅動系統仿真分析流程
開關器件物理原型建模
開關模塊建模
母排寄生參數提取
? 母排表面電流由于“集膚效應”與“鄰近效應”的影響，明顯分布不均勻
? 通過Q3D可提取模型在不同頻率下的RL/CG矩陣，替換掉理想模型的走線
電機驅動系統傳導干擾分析
深圳市優飛迪科技有限公司成立于2010年，是一家專注于產品開發平臺解決方案與物聯網技術開發的國家級高新技術企業。
展開 
步進電機的控制系統設計 步進電機的開環控制解析
步進電機控制技術及發展概況
作為一種控制用的特種電機，步進電機無法直接接到直流或交流電源上工作，必須使用專用的驅動電源步進電機驅動器。在微電子技術，特別計算機技術發展以前，控制器脈沖信號發生器完全由硬件實現，控制系統采用單獨的元件或者集成電路組成控制回路，不僅調試安裝復雜，要消耗大量元器件，而且一旦定型之后，要改變控制方案就一定要重新設計電路。這就使得需要針對不同的電機開發不同的驅動器，開發難度和開發成本都很高，控制難度較大，限制了步進電機的推廣。
由于步進電機是一個把電脈沖轉換成離散的機械運動的裝置，具有很好的數據控制特性，因此，計算機成為步進電機的理想驅動源，隨著微電子和計算機技術的發展，軟硬件結合的控制方式成為了主流，即通過程序產生控制脈沖，驅動硬件電路。單片機通過軟件來控制步進電機，更好地挖掘出了電機的潛力。因此，用單片機控制步進電機已經成為了一種必然的趨勢，也符合數字化的時代趨。
步進電機控制系統的設計
傳統的電流式控制方法是檢測流經繞組的電流，并將反饋信號送到控制芯片，然后由控制芯片決定是增加還是降低繞組電流，以取得所需的電流強度。這種控制方法使電機在寬轉速和寬電源電壓范圍內保持理想的轉矩，非常適用于全步進和半步進電機驅動，而且實現起來非常容易。
閉環控制電路將電流施加到繞組。反電動勢（BEMF）會降低繞組電壓，延長電流達到理想值的時間，因此，反電動勢限制電機轉速。雖然系統無需知道反電動勢值，但是，不重視且不修正這個數值將會導致系統性能降低。
因為電源電壓變化導致峰值電流有時波動幅度很大，所以，直到現在，工程師還是盡量避免使用電壓式控制方法。工程師們還想避免反電動勢隨著電機轉速增加而升高的問題。
在這種情況下，業內出現了能夠補償反電動勢的智能電壓式控制系統。
展開 永磁同步電機控制系統仿真 附電力電子、電機控制系統的建模和仿真下載
仿真模式1：控制器通過中斷觸發方式運行：電機電流波形（整體）
仿真模式1：控制器通過中斷觸發方式運行：電機電流波形（峰值）
仿真模式2：控制器通過非中斷觸發方式運行：電機電流波形（整體）
仿真模式2：控制器通過非中斷觸發方式運行：電機電流波形（峰值）
仿真模式1：控制器通過中斷觸發方式運行：電機電流波形，電機電流采樣波形，三角波
仿真模式2：控制器通過非中斷觸發方式運行：電機電流波形，電機電流采樣波形，三角波
差異如下：
采用中斷觸發方式建模和仿真，電機電流的峰值有大約3A（0.83%）的波動；
采用非中斷觸發方式建模和仿真，電機電流的峰值有35A（9.72%）的低頻波動；
采用中斷觸發方式建模和仿真，電機電流的采樣值在三角波的底點和頂點；
采用非中斷觸發方式建模和仿真，電機電流的采樣值與三角波的底點和頂點無關；
如何大家觀察電機轉矩的波形可以看到更為明顯的低頻波動現象。
展開 行業應用方案 | 電機與驅動控制系統
Ansys解決方案
Ansys電機與驅動控制系統解決方案遵循真實的電機開發設計流程，從快速的概念設計、具體的細節優化、到最后的機電系統集成，從電機的本體電磁性能、控制性能到電機的散熱、NVH、聲品質、電驅動系統都有相應的解決方案。
行業應用方案 | 電機與驅動控制系統
Ansys解決方案
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汽車電機控制方案—單相無刷直流電機
汽車電機控制方案—單相無刷直流電機
1
引言
無刷直流電機轉子采用磁鋼勵磁，定子采用集中繞組，取消了電刷和換向器，具有效率高、結構緊湊、維護需求低的特點，按照其繞組相數可以將其分為單相無刷直流電機和多相無刷直流電機兩大類。
汽車上應用的發動機冷卻水泵、冷卻風機、空調壓縮機電機等功率較高、轉速控制范圍較廣的使用三相無刷直流電機居多。而單相無刷直流電機被廣泛應用于對電機啟動性能不高、轉矩脈動要求不高的小功率散熱水泵、小功率風機中。ZLG推出的單相無刷直流電機方案適用于小功率散熱水泵，可以通過PWM單線雙向控制，適用于12V系統下50W左右的電機。
2
認識單相無刷直流電機
單相無刷直流電機和三相無刷直流電機的結構相似，定子主要由定子鐵芯和電樞繞組所組成，轉子主要由永磁體構成。它們的轉子的永磁體被充成一定的磁極對數，定子鐵芯通常由磁軛和凸極所組成，定子上只有一相電樞繞組，其電樞繞組的具體連接方式如圖1所示。
圖1 單項無刷直流永磁電機的示意圖
單相無刷直流電機的定子上有一相電樞繞組W。
展開 集成式電機控制器選型設計與控制策略
表1 標識符分配表
表2 電機控制器接收數據表
表3 電機控制器發送數據1表
表4 電機控制器發送數據2表
表5 常見故障問題表
7 總結
根據新能源汽車的最新發展趨勢，集成方案必定蓬勃發展，全文以較簡單的二合一電機控制器（MCU+PDU） 為例，詳細介紹集成式電機控制器的電氣原理、選型設計、控制方式，具體說明集成系統的工作原理和通信策略，以一帶多，無論是三合一電機控制器 （MCU+PDU+直流變壓器（DCDC））、四合一電機控制器（MCU+PDU+DCDC+電動轉向控制器 （EHPS））、五合一電機控制器 （MCU+PDU+EHPS+高壓氣泵控制器 （ACM）） 等多重合一控制器，都可以借鑒本文的設計方案。上文雖然只介紹了IFBT、PTC，其他用電器可以類似應用，電容性用電器需要增加預充回路進行控制，電感性用電器直接用接觸器控制就行。傳感器種類很多，只用根據具體項目的開發需求，就可以在需要的電路中安裝，采集相關的信息。
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【免責聲明】版權歸原作者所有，僅用于技術分享與交流，非商業用途！對文中觀點判斷均保持中立，若您認為文中來源標注與事實不符，若有涉及版權等請告知，將及時修訂刪除，謝謝大家的關注！
展開 集成式電機控制器選型設計與控制策略
表1 標識符分配表
表2 電機控制器接收數據表
表3 電機控制器發送數據1表
表4 電機控制器發送數據2表
表5 常見故障問題表
7 總結
根據新能源汽車的最新發展趨勢，集成方案必定蓬勃發展，全文以較簡單的二合一電機控制器（MCU+PDU） 為例，詳細介紹集成式電機控制器的電氣原理、選型設計、控制方式，具體說明集成系統的工作原理和通信策略，以一帶多，無論是三合一電機控制器 （MCU+PDU+直流變壓器（DCDC））、四合一電機控制器（MCU+PDU+DCDC+電動轉向控制器 （EHPS））、五合一電機控制器 （MCU+PDU+EHPS+高壓氣泵控制器 （ACM）） 等多重合一控制器，都可以借鑒本文的設計方案。上文雖然只介紹了IFBT、PTC，其他用電器可以類似應用，電容性用電器需要增加預充回路進行控制，電感性用電器直接用接觸器控制就行。傳感器種類很多，只用根據具體項目的開發需求，就可以在需要的電路中安裝，采集相關的信息。
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【免責聲明】版權歸原作者所有，僅用于技術分享與交流，非商業用途！對文中觀點判斷均保持中立，若您認為文中來源標注與事實不符，若有涉及版權等請告知，將及時修訂刪除，謝謝大家的關注！
展開 
淺析純電動汽車驅動電機控制系統的控制過程
驅動電機控制模塊根據溫度傳感器反饋的信息，再通過 CAN 線反饋給整車控制器整車控制模塊，來控制冷卻風扇的開啟與否、冷卻系統循環的路線，確保電機保持在理想溫度下工作。
驅動電機控制系統工作過程見圖 3。
驅動電機控制器主要功能有：
①驅動時：逆變器將蓄電池提供的直流電逆變為電壓頻率可調的三相交流電，供電動機使用，驅動汽車運行。
②制動時：電動機做發電機運行將動能變為電能產生三相交流電，經逆變器變為直流電反饋回蓄電池，進行再生制動。
③運行速度控制：采用脈寬調制控制改變逆變器輸出的三相交流電的電壓和頻率就可以改變電機的轉速，從而對汽車進行調速。
④運行方向控制：通過改變逆變器中控制模塊的導通順序就可以改變輸出三相交流電的相序，即改變了三相異步電動機定子三相繞組所接交流電的相序，三相異步電動機反轉，從而改變汽車的運行方向。
⑤驅動與制動控制：通過改變逆變器輸出三相交流電的頻率，改變三相異步電動機的轉差頻率的正負，控制三相異步電動機是處于電動機狀態還是發電機狀態，從而控制汽車的驅動和制動。
驅動電機控制系統的所有傳感器將信號反饋給驅動電機控制模塊，控制模塊對采集到的信號進行分析處理后，將電機運行狀況信息通過數據 CAN 線反饋到整車的控制模塊。整車控制模塊根據電機的運行狀況及相關傳感器信號分析處理后發出指令給驅動電機控制模塊，對驅動電機的工作進行實時控制，從而完成驅動電機的各種功能。驅動電機控制模塊和汽車其它系統控制模塊一樣，含有故障診斷功能，當電機工作出現異常時，電機控制模塊會將故障代碼信息發送給整車控制模塊進行存儲。
參考文獻：
[1]何憶斌.新能源汽車驅動電機技術[M].機械工業出版社，2017.
展開 用于無刷直流電機的汽車電動直流電機控制器的工作原理
用于無刷直流電機的汽車電動直流電機控制器的工作原理-博揚智能
直流電機控制器的具體細節取決于電機類型（有刷、無刷、步進）和使用該電機的設備的功能。例如，與有刷電機的工業直流電機控制器相比，用于無刷直流(BLDC)電機的電動汽車直流電機控制器具有不同的設計和工作原理。
控制器分為數字和模擬版本。數字直流電機控制器與其模擬變體之間的主要區別在于前者包括基于微控制器(MCU)的硬件和固件。
一些直流電機控制器類型可以接收來自電機的反饋、檢測錯誤并糾正它們，使值與設定值一致。它們被稱為閉環或反饋控制器。
或者，即使發生故障，開環或非反饋控制器也不會影響這種情況，因為它不會檢測到故障。您可以在不需要自動控制的簡單系統中找到此類控制器。
開環和閉環系統是控制理論的基本概念。根據電子設備的要求或復雜性，您可以實施帶或不帶反饋的控制系統。例如，步進電機可以與開環控制器一起運行。用于高性能應用中精確定位的伺服直流電機控制器是一個閉環系統。
圖中顯示了閉環和開環控制系統的示例。在第一種情況下，機器人的電機控制器接收反饋并根據景觀條件調節速度。在非反饋系統的情況下，電機控制器得不到反饋。因此，機器人的速度在到達平臺時會降低。
展開 行業標準IN／IN數字控制接口的雙通道H橋電流控制電機驅動器-SS8844T
雙通道H橋驅動器（用于電機控制）結構組成：其核心是兩個獨立的H橋電路。每個H橋由四個開關元件（通常是MOSFET）構成，分為上、下橋臂。電機連接在兩個橋臂的中點之間。雙通道設計意味著可以獨立控制兩個直流電機。
工作原理：
正轉/反轉：通過控制對角線上的一對開關管導通（如左上+右下），另一對關閉，來改變流過電機的電流方向，從而實現電機的正反轉。
調速：采用PWM（脈沖寬度調制）技術，通過快速開關MOSFET來改變電機兩端的平均電壓，從而無級調節電機轉速。
制動：將電機的兩端短接（如同側的上橋臂和下橋臂同時導通），利用電機的反電動勢產生制動力矩，使其快速停止。
自由停止：關閉所有開關管，電機依靠慣性滑行至停止。
由工采網代理的SS8844T是一款四通道1/2H橋驅動芯片，提供四個可獨立控制的1/2H橋啟動器；可被用于驅動兩個DC電機、一個步進電機、四個螺線管或者其它負載；針對每個通道的輸出驅動器通道由在一個1/2H橋配置中進行配置的N通道功率MOSFET組成。
該芯片采用PWM控制方式，工作電壓范圍：8V～40V；內置3.3V基準電壓；連續輸出電流2.5A；峰值電可達4.0A；導通阻抗0.35Ω；具備四個獨立控制的1/2H橋啟動器，可驅動多種負載，如兩個DC電機、一個步進電機或四個螺線管等。每個通道的輸出驅動器通道采用N通道功率MOSFET組成，確保高效穩定的驅動性能。
輸入可以用PWM控制，例如，控制DC電機的轉速。當使用PWM控制電感繞組時，輸出斬波電流，電機的感性決定了其需要持續的電流，稱之為循環電流。H橋可以工作于2種不同的模式來處理這循環電流，fast-decay或slow-decay。在fast-decay模式中，H橋是關斷的，通過寄生二極管來續流。
展開 對輸入進行脈寬調制來控制電機轉速的刷式直流電機驅動器-SS6548D
SS6548D可通過對輸入進行脈寬調制來控制電機轉速，如果將邏輯輸入設置為低電平，則芯片會進入低功耗休眠模式，此外針對故障和短路問題提供了全面保護，包括欠壓鎖定（UVLO），過流保護(OCP)及過熱保護(OTP)其高達16A的峰值輸出電流和8A持續電流能力，結合全面的保護功能與靈活的PWM控制，可提供高效電機驅動解決方案。
內置0 50?kHz PWM 控制接口，支持正轉、反轉、制動及滑行四種工作模式，滿足精確調速需求，雙路H橋結構，采用P+N MOS 組合的兩對低內阻 MOSFET，實現高效電流驅動并降低導通損耗，內置電流限制功能。
典型電路應用圖：
?馬達驅動芯片 - SS6548D的特性：
獨立的H橋驅動，驅動一個直流電機、步進電機的一個繞組或者其它負載
寬工作電壓范圍：6.5V～40V
RDS(ON)(HS+LS)(典型值)：45m?
驅動能力：持續電流8A，峰值16A
PWM（脈寬調制）控制接口
集成電流調節功能
低功耗休眠模式
集成保護特性：
- VM欠壓鎖定
- 過流保護 (OCP)
- 過流重啟功能
- 熱關斷 (TSD)
- 故障自恢復
SS6548D憑借其高電流輸出、低導通損耗及全保護集成的特性，顯著簡化了大功率直流電機的驅動設計。無論是工業設備的強魯棒性需求，還是消費電子的低功耗場景，該芯片均能提供可靠高效的解決方案，歡迎咨詢工采網“在線客服”獲取產品詳細資料。
深圳率能半導體在電機驅動領域深耕多年，技術以及產品方面已經很完善，如果想了解更多電機驅動的技術資料，歡迎致電聯系：133 9280 5792(微信同號)
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