新能源汽车驱动用永磁同步电机设计

Ansys Simplorer是在汽车、航空航天、工业设备中广泛使用的大规模机电系统多物理域系统仿真软件。Simplorer可将电机及控制器的设计、驱动电路设计、模拟数字控制设计等不同的技术综合在一起，实现多技术仿真解决方案。Ansys Simplorer采用多层次的建模方法，根据不同的仿真需求使用不同精度的模型，适用于从大规模系统仿真到详细电路仿真的应用范围。另外，除了在电气、电子方面，Ansys Simplorer还可以应用于流体、结构、热等领域。

在电机设计特别是新能源汽车驱动用永磁同步电机设计过程中，通常需将电机与控制系统进行矢量控制算法联合仿真，以得到更加精确的仿真分析结果。控制系统联合仿真过程中，由于控制器开关频率高，仿真步长短，计算时间长等特点，如果直接将有限元模型直接与控制系统进行联合仿真，仿真时间跟速度通常无法满足工程需要。为此可以采用永磁同步电机降阶模型抽取方法，通过对永磁电机有限元结果进行降阶抽取，等效抽取的结果是基于有限元计算得到的数据表，在控制系统联合仿真过程中只需通过查表的方法就能得到电机的性能，因此将抽取后的结果应用到系统仿真中，既保证了精度也提高了速度。在Maxwell有限元场计算中，有限元模型对电流和转子位置角扫描，扫描后得到的有限元结果通过降阶模型保存在数据表中形成ECE模型，可将ECE模型直接在Simplorer进行分析计算，也可以将ECE模型送到控制系统中进行高级控制系统仿真。

基于Clark变换、Park变换、SVPWM空间矢量变换等前提条件，可搭建出永磁同步电机的矢量控制系统电路。控制系统中的相关模块可在Simplorer的库中直接调用。电机模型降阶后通过*.sml file形式得到ECE降阶模型，在控制系统中参与矢量控制算法仿真，实现了考虑控制策略下电机性能的仿真计算，助力电机开发工作更好地开展。