電機(jī)和直流模擬器

車(chē)輛電氣測(cè)試的高級(jí)動(dòng)力模擬器

高性能，經(jīng)濟(jì)性，操作方便，易標(biāo)準(zhǔn)化

+ 電機(jī)模擬器 – 極大降低了對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的要求

+ 直流模擬器 – 高達(dá)20KHz帶寬的激勵(lì)或模擬

+ 模塊化，高精度可擴(kuò)展平臺(tái)，

   全面滿(mǎn)足您的測(cè)試需求

通過(guò)使用*的功率仿真，可實(shí)現(xiàn)高保真直流電源系統(tǒng)和電機(jī)控制器測(cè)試。D＆V將*技術(shù)與創(chuàng)新設(shè)計(jì)相結(jié)合，生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的EV/HEV電機(jī)控制器和直流電源系統(tǒng)測(cè)試解決方案。兩種產(chǎn)品，單獨(dú)或組合工作，為車(chē)輛電氣化開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)測(cè)試奠定了基礎(chǔ)。從單個(gè)組件到組件兼容性的整車(chē)系統(tǒng)集成測(cè)試，產(chǎn)品可以與您的專(zhuān)有測(cè)試自動(dòng)化和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接，或D＆V可以提供交鑰匙解決方案。

D＆V有源負(fù)載模擬器（電機(jī)模擬器）模擬四個(gè)象限中的全功率永磁體或感應(yīng)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)的所有特性，在用戶(hù)控制的速度，扭矩和溫度條件下模擬電動(dòng)傳動(dòng)系。該電子模擬測(cè)試臺(tái)具有適合實(shí)驗(yàn)室安裝的設(shè)施要求，在測(cè)試能力和靈活性方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，且采購(gòu)和運(yùn)營(yíng)成本低。

我們的直流模擬器提供高達(dá)20KHz的帶寬，激勵(lì)或模擬直流電源系統(tǒng)或組件。它能夠以全功率掃描到包含仿真組件紋波的頻率，并提供系統(tǒng)諧振和特征的完整特性。該直流電源功率范圍從30KW到2.6MW均可實(shí)現(xiàn)，模擬動(dòng)態(tài)，復(fù)雜的雙向負(fù)載，具有的頻率響應(yīng)，高速穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸，具有<1uS延遲，雙向全功率轉(zhuǎn)換速率<100uS以及可重復(fù)的噪聲/紋波生成。非常適合測(cè)試車(chē)輛能源系統(tǒng)和組件（包括電池），以及對(duì)于HIL，具有實(shí)時(shí)仿真功能，可模擬大型開(kāi)關(guān)和再生負(fù)載，以研究其對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的影響。

電機(jī)和電控是新能源汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)的核心，隨著技術(shù)的發(fā)展，利用硬件在環(huán)測(cè)試（Hanrdware in the Loop, HiL）技術(shù)可以方便地完成電機(jī)控制策略的開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證，但是這種信號(hào)級(jí)HiL只針對(duì)電機(jī)控制器的控制板，不能對(duì)驅(qū)動(dòng)板和功率電路進(jìn)行測(cè)試。針對(duì)電機(jī)控制器功率部分，傳統(tǒng)的測(cè)試方法為搭建電機(jī)測(cè)試臺(tái)架，但這種方法對(duì)客戶(hù)來(lái)說(shuō)存在靈活性差、成本昂貴、有機(jī)械風(fēng)險(xiǎn)、無(wú)法進(jìn)行極限工況和故障測(cè)試等問(wèn)題。富瑞博提供的該方案可用于驅(qū)動(dòng)逆變器的部件級(jí)測(cè)試和整車(chē)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)級(jí)測(cè)試，相較于傳統(tǒng)電機(jī)測(cè)功臺(tái)架，可以使客戶(hù)更加方便、靈活、安全、高效地實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)控制器的功能性能測(cè)試、極限工況和故障測(cè)試、耐久和環(huán)境測(cè)試等。

整車(chē)系統(tǒng)集成和組件兼容性測(cè)試應(yīng)用

+ 系統(tǒng)級(jí)的電氣干擾發(fā)生器，能夠以全功率掃描到包含仿真組件紋波的頻率

+ 可通過(guò)保存的配置文件或計(jì)算機(jī)模擬更換任何電氣元件和準(zhǔn)確模擬其負(fù)載

在直流電源系統(tǒng)中產(chǎn)生可控噪聲和紋波

由于負(fù)載電流器件，總線阻抗或由于電源本身，直流電源系統(tǒng)在總線電壓上具有噪聲和紋波。如果能夠測(cè)試這種噪聲和紋波將會(huì)對(duì)系統(tǒng)操作帶來(lái)很大益處，為此，需要一種產(chǎn)生可重復(fù)噪聲和紋波的可控方法。D＆V直流模擬器就是為此而設(shè)計(jì)的。它可配置為雙向負(fù)載，可將直流電源系統(tǒng)加載至500V，直流至20kHz電流分量，每個(gè)模塊高達(dá)+/- 500A（串聯(lián)至1000V，并聯(lián)至+/- 6500A）。輸出電流波形可以通過(guò)光纖從存儲(chǔ)的表格輸入，通過(guò)實(shí)時(shí)仿真生成，或者從模擬波形發(fā)生器饋送，所有這些都具有2μS或更低的分辨率?；蛘?，為了測(cè)試放置在直流電源系統(tǒng)上的一個(gè)裝置而不是整個(gè)直流電源系統(tǒng)，可以將直流模擬器配置為直流電壓電源，具有與上述相同的功能，可用于提供負(fù)載電流或充電系統(tǒng)電容。 可以產(chǎn)生高達(dá)10V/uS的電壓轉(zhuǎn)換速率

D＆V 模擬器可提供整車(chē)電氣化測(cè)試，可獨(dú)立工作或集成其他部件組合工作， 為電氣化部件開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)測(cè)試提供基礎(chǔ)。

基于Scienlab的Power-HiL測(cè)試系統(tǒng), 使用Scienlab的電機(jī)模擬器（Machine Emulator）和電池模擬器（Dynamic DC Emulator）模擬實(shí)際的工作環(huán)境，對(duì)逆變器的軟件和硬件進(jìn)行測(cè)試

逆變器獨(dú)立綜合測(cè)試

逆變器是許多應(yīng)用中的元件，因?yàn)樗鼈兛梢噪p向轉(zhuǎn)換電壓。一個(gè)例子是將電池的直流電壓（DC）轉(zhuǎn)換成電機(jī)所需交流電壓（AC）。逆變器還可以將產(chǎn)生的交流電壓(AC)轉(zhuǎn)換為直流電壓(DC)以供各種不同種類(lèi)的電器終端使用。這種功能使得逆變器在電遷移以及許多工業(yè)應(yīng)用中成為一個(gè)重要的組成部分

在汽車(chē)行業(yè)中，對(duì)質(zhì)量、耐久性和安全性的要求極其苛刻。為了確保這些部件的安全，從開(kāi)發(fā)到生產(chǎn)過(guò)程中，所有部件都要接受?chē)?yán)格的測(cè)試要求。研發(fā)階段開(kāi)展的測(cè)試越早，研發(fā)的下一步發(fā)展就更有效提高。綜合測(cè)試場(chǎng)景和獨(dú)立組件測(cè)試促進(jìn)減少開(kāi)發(fā)開(kāi)銷(xiāo)，并且更快地實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新。

基于V-model的綜合測(cè)試

V模型通常用于在市場(chǎng)上推出新技術(shù)。首先定義了需求，并給出了系統(tǒng)設(shè)計(jì)。一旦內(nèi)容已經(jīng)起草，執(zhí)行開(kāi)始。在此階段對(duì)新技術(shù)的次測(cè)試就開(kāi)始展開(kāi)：就是基于軟件模型模擬組件行為。

在執(zhí)行單獨(dú)的組件的模擬演練之后，各組件可以單獨(dú)測(cè)試。

低電壓HIL（The low voltage HiL）的發(fā)明就是用于此目的，并允許對(duì)信號(hào)電平幅度進(jìn)行測(cè)試。但是電力的大小不能被監(jiān)控。

下一步，就是將各個(gè)組件組合在一起形成一個(gè)系統(tǒng)，并在加載機(jī)的幫助下在機(jī)械測(cè)試臺(tái)上對(duì)它們的功能進(jìn)行測(cè)試。

但這個(gè)階段發(fā)生的故障很難重現(xiàn)并追溯到各個(gè)單獨(dú)組件去。此外，試驗(yàn)臺(tái)的靈活性不高。和標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)的故障案例不能在機(jī)械測(cè)試臺(tái)上輕易測(cè)試得出。

對(duì)從部件到系統(tǒng)驗(yàn)收的測(cè)試過(guò)程進(jìn)行分析清楚地表明，在信號(hào)級(jí)別上測(cè)試組件之后，緊接著是直接在負(fù)載下測(cè)試整個(gè)系統(tǒng)，目前使用常規(guī)測(cè)試系統(tǒng)不能對(duì)具有實(shí)際電力的單個(gè)組件進(jìn)行獨(dú)立測(cè)試。但Scienlab研發(fā)的Power-HiL系統(tǒng)能很好解決這一問(wèn)題。

優(yōu)點(diǎn)：

●標(biāo)準(zhǔn)符合組件測(cè)試的完整范圍

●歸功于可重復(fù)的測(cè)試案例，根據(jù)V-model更快的組件開(kāi)發(fā)可以高效地執(zhí)行測(cè)試。

●通過(guò)對(duì)每個(gè)組件進(jìn)行獨(dú)立測(cè)試，可以對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行有效的驗(yàn)證。

組件更換

組件是在模型的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的。Powe-HIL系統(tǒng)使用這些模型作為測(cè)試基礎(chǔ)。在這種情況下對(duì)于逆變器的其他部分，整個(gè)機(jī)器都是在測(cè)試臺(tái)上被模擬出的模型。電池不是一個(gè)真正的電池，它是模擬器在測(cè)試臺(tái)上復(fù)制出來(lái)的模型。電源的供應(yīng)也是一樣的，電源可以從一個(gè)區(qū)域變化到另一個(gè)區(qū)域。

換句話說(shuō)，實(shí)際的組件是理想化的，它們的參數(shù)都被模擬器模擬替換。這將在這個(gè)測(cè)試階段在這樣的功率下全面檢查逆變器的性能。

這種通過(guò)基于模擬器模擬的測(cè)試系統(tǒng)，可以避免在機(jī)械測(cè)試臺(tái)的組件之間出現(xiàn)的復(fù)雜交互。同時(shí)，與風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)并且因此太危險(xiǎn)而不能在機(jī)械測(cè)試臺(tái)上模擬的故障（例如短路）可以使用Power-HiL系統(tǒng)非常安全地進(jìn)行檢查。

測(cè)試的過(guò)程可以由用戶(hù)單獨(dú)控制。這樣，組件之間的交互作用可以以受控的方式或隱藏的方式來(lái)表示。事實(shí)是，用于這些測(cè)試的其他組件不必以真實(shí)形式出現(xiàn)，這在各種組件的并行開(kāi)發(fā)中節(jié)省了大量的時(shí)間。

此外， 使用Power-HiL系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于，在仿真器的幫助下，對(duì)諸如電機(jī)之類(lèi)的部件的計(jì)劃變更可以集成到逆變器測(cè)試中，從而允許在開(kāi)發(fā)的非常早期階段對(duì)真實(shí)逆變器進(jìn)行可能的檢查測(cè)試。

測(cè)試實(shí)驗(yàn)室的結(jié)構(gòu)圖

我們的測(cè)試方法能仿真逆變器在以后的應(yīng)用中遇到的不同環(huán)境參數(shù)。對(duì)用戶(hù)的好處：測(cè)試平臺(tái)上的環(huán)境是理想化的，可以根據(jù)需要修改參數(shù)。

控制試驗(yàn)臺(tái)

HIL系統(tǒng)是逆變器測(cè)試實(shí)驗(yàn)室的核心。它控制著整個(gè)試驗(yàn)臺(tái)：模擬器、安全裝置、氣候室、調(diào)節(jié)單元和樣品本身。Scienlab支持所有標(biāo)準(zhǔn)的HiL系統(tǒng)，從而提供了與現(xiàn)有系統(tǒng)的兼容性。

通過(guò)圖形用戶(hù)界面，用戶(hù)可以隨時(shí)訪問(wèn)HiL系統(tǒng)及其所有參數(shù)、測(cè)量數(shù)據(jù)并加以控制。此外，自動(dòng)化操作允許全自動(dòng)測(cè)試，例如標(biāo)準(zhǔn)化的驅(qū)動(dòng)循環(huán)測(cè)試。模擬器根據(jù)所使用的相應(yīng)模型模擬電源和電機(jī)的電氣行為。

模塊化設(shè)計(jì)

整個(gè)測(cè)試臺(tái)具有模塊化設(shè)計(jì)功能。這使它能99%根據(jù)客戶(hù)要求制作靈活的測(cè)試場(chǎng)景，從而允許長(zhǎng)期使用測(cè)試平臺(tái)測(cè)試，因?yàn)榭梢詼y(cè)試不同的被測(cè)設(shè)備，而不需要付出進(jìn)一步的轉(zhuǎn)換措施或額外的成本?，F(xiàn)場(chǎng)組裝設(shè)計(jì)也可以適應(yīng)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)空間的要求。

不同組件的模擬

模擬器可以提供高動(dòng)態(tài)的AC和DC參數(shù)作為電力來(lái)源。這對(duì)于模擬諸如諧波和電壓下降之類(lèi)的高頻效應(yīng)是必要的。

直流模擬器DC emulator的發(fā)明——大大簡(jiǎn)化為電壓源或高度動(dòng)態(tài)的真實(shí)電池的模擬。換句話說(shuō)，DC模擬器可以復(fù)制電源而不是電池，使得可以在電源下模擬出不同的電源類(lèi)型和拓?fù)漕?lèi)型。

實(shí)驗(yàn)室和樣品的安全性

測(cè)試臺(tái)在本質(zhì)上是安全的，因此即使軟件開(kāi)發(fā)、操作或參數(shù)設(shè)置中的錯(cuò)誤也會(huì)對(duì)用戶(hù)或?qū)嶒?yàn)室產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，盡可能地保護(hù)樣品逆變器，免受操作誤差造成的破壞。精確地適應(yīng)客戶(hù)的愿望，并在測(cè)試臺(tái)防護(hù)裝置的幫助下持續(xù)監(jiān)測(cè)樣品測(cè)試。

能源效率

試驗(yàn)臺(tái)運(yùn)行對(duì)供電電源的影響極小。從電源中提取的大部分能量，例如在動(dòng)態(tài)DC模擬器中，電機(jī)模擬器中的電源供應(yīng)能返回主電源，這樣能顯著降低能源成本。

逆變器測(cè)試實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用實(shí)例

功能開(kāi)發(fā)中的控制算法

模擬器的理想化的基于模型的行為允許變量分離：一個(gè)參數(shù)是變化的，而其他參數(shù)是恒定的。這樣，Power-HIL系統(tǒng)使功能開(kāi)發(fā)更容易。例如，軟件工程師可以系統(tǒng)地開(kāi)發(fā)和優(yōu)化。

●相電流控制器

●轉(zhuǎn)矩和速度控制器

●補(bǔ)償機(jī)械諧波的控制器

●場(chǎng)抑制器控制器.

這個(gè)功能還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，就是硬件可以更快更全面地驗(yàn)證。此外，使用測(cè)量技術(shù)，可以在設(shè)計(jì)階段就識(shí)別優(yōu)化模擬模塊的參數(shù)

逆變器的特性

逆變器在試驗(yàn)臺(tái)上以與實(shí)際情況相同的方式在負(fù)載情況下進(jìn)行試驗(yàn)。影響其的交流和直流因素可以精確、靈活和獨(dú)立地變化——包括汽車(chē)組件的車(chē)輛電力供應(yīng)——允許用戶(hù)進(jìn)行精確的測(cè)試以?xún)?yōu)化逆變器?？赡艿膽?yīng)用實(shí)例：

●在Power-HiL系統(tǒng)中，為了系統(tǒng)地測(cè)試有效性，機(jī)器速度和扭矩圖的工作點(diǎn)可以逐步接近。在此期間，高壓電池的直流電壓和內(nèi)阻通常在源側(cè)發(fā)生變化

●在負(fù)載側(cè)，機(jī)器參數(shù)可以在允許的散布范圍內(nèi)變化，這些參數(shù)可以應(yīng)用于分析改進(jìn)電機(jī)或分析不同的驅(qū)動(dòng)周期。

在不同車(chē)型中的應(yīng)用

通常，被測(cè)試的設(shè)備將被用于不同的型號(hào)或設(shè)計(jì)系列中。在這種情況下，傳統(tǒng)的測(cè)試非常復(fù)雜：必須轉(zhuǎn)換機(jī)械測(cè)試平臺(tái)——既耗時(shí)又耗錢(qián)。此外，所有的組件都必須是完整的和可供測(cè)試的。

Power-HiL系統(tǒng)大大縮短了這一測(cè)試階段，并提供了綜合結(jié)果：通過(guò)簡(jiǎn)單地按下按鈕，并且不需要任何進(jìn)一步的轉(zhuǎn)換，就可以模擬不同車(chē)輛的不同電池或機(jī)器模塊。在工業(yè)應(yīng)用中，馬達(dá)上的機(jī)械負(fù)載可以參數(shù)化為具有可變負(fù)載轉(zhuǎn)矩的泵，或者作為動(dòng)態(tài)執(zhí)行器負(fù)載。所有都是通過(guò)圖形用戶(hù)界面提供應(yīng)用程序參數(shù)操作。

錯(cuò)誤情況下的標(biāo)準(zhǔn)確認(rèn)流程

在汽車(chē)組件網(wǎng)中，逆變器還必須對(duì)其他元件中的故障作出充分和安全的反應(yīng)。檢查這種反應(yīng)行為是許多標(biāo)準(zhǔn)化過(guò)程的一部分。在常規(guī)的測(cè)試實(shí)驗(yàn)室中，這種測(cè)試是很困難的。

利用Power-HiL系統(tǒng)，可以安全、真實(shí)地模擬許多機(jī)器故障?？梢栽谀M器上實(shí)現(xiàn)和測(cè)試，監(jiān)視對(duì)這些系統(tǒng)狀態(tài)作出適當(dāng)反應(yīng)的逆變器功能。

例如根據(jù)機(jī)器錯(cuò)誤實(shí)例LV123標(biāo)準(zhǔn)，逆變器中必須檢測(cè)并補(bǔ)救的故障包括繞組故障、磁體滑移或電源、傳感器電纜的空轉(zhuǎn)和短路。

歸功于Power-HiL系統(tǒng)，可以隨時(shí)驗(yàn)證，即使出現(xiàn)這些故障，也不會(huì)對(duì)用戶(hù)產(chǎn)生危害。

恒載下的可靠性測(cè)試

模擬器被設(shè)計(jì)用于承受比被測(cè)試的真實(shí)部件高得多的恒負(fù)載。通過(guò)這種方式，可以進(jìn)行加速老化的研究，例如在實(shí)際負(fù)載模式下的溫度循環(huán)測(cè)試。模擬器工作24/7，甚至在持續(xù)數(shù)月的耐力測(cè)試期間也沒(méi)有出現(xiàn)任何故障，并且具有可再現(xiàn)的結(jié)果。