Easygo仿真平台双电机系统的实时仿真应用案例

电机学是电气工程的核心学科，深入研究和探讨了电动机的工作原理、设计控制方法、系统优化以及在不同领域的应用。电动机作为现代工业的重要动力源，其发展历程与生产力的发展紧密相连，同时电动机的不断创新也推动了社会生产力的提升。

电动机应用领域广泛，种类繁多、性能各异，因此分类方法也有很多种。以下是一些常见的分类方式：

▍按工作电源分类：分为直流电动机和交流电动机

▍按结构及工作原理分类：分为异步电动机和同步电动机

▍按转子的结构分类：分为鼠笼式交流感应电机和绕线式交流感应电机

国内虚拟研究平台多基于单电机设计，而实际工业中多电机配合工作更为常见，如机器人、3D打印机等。多电机同步控制在工业自动化生产系统中广泛存在，但目前基于FPGA纳秒级实时仿真平台多为单电机设计，进行多电机实时仿真需要进行FPGA拓展和底层架构修改，增加了使用成本和学习精力。

为解决这一问题，EasyGo团队推出了2024版DeskSim的HIL应用，直接支持多电机同步实时仿真，可实现多电机仿真功能，降低了多电机仿真测试的门槛和成本。    

今天我们为大家分享利用Easygo仿真平台进行双电机系统的实时仿真应用。

电机模型

目前EasyGoMachine常用电机库中包含：鼠笼式交流感应电机、绕线式交流感应电机、直流电机永磁式、直流电机绕线式、直流无刷电机、永磁同步电机六种，后续还在持续更新中。

利用EasyGoMachine电机库中的模块，可以快速进行多电机系统程序的搭建，搭配EasyGoDeskSim软件将程序部署到FPGA中以不超过1.5us的步长进行实时运行，无需进行FPGA编译。

以上为EasyGo Machine常用电机库中的六种电机的配置参数。

基于EasyGoMachine的电机模块、EasyGoDeskSim软件和实时仿真设备，用户就可以快速搭建任意的多电机仿真程序并进行验证。

双电机系统仿真

下面为大家分享基于EasyGo CBox+NetBox的系统进行双电机系统的同步仿真。

CBox是一款快速原型控制器产品，采取CPU+FPGA的硬件架构，帮助用户在安全舒适的实验室快速调试和验证控制算法，而NetBox是一款基于FPGA架构的一体化电力电子FPGA实时仿真产品，搭配EasyGoDeskSim软件，就可以完成实时仿真设备的部署模型，系统程序的数据的下发与监测，从而高效进行模型在环硬件仿真实验。

01   双电机系统离线仿真

本次仿真测试采用的是永磁同步电机和鼠笼式交流感应电机双电机系统同步仿真，仿真拓扑如图所示。

永磁同步电机参数为：Rs= 0.0485 Ω；电枢电感L=0.395mH；Ψfd= 0. 1194 Wb；转动惯量J= 0. 0027kg·m2；极对数为3。

鼠笼式交流感应电机参数为：定子电阻Rs=0.896Ω；定子电感Lls=1.94mH；转子电阻Rr'=1.82Ω；转子电感Llr'=2.45mH；互感Lm=46.2mH；转动惯量J= 0. 1475kg·m^2；摩擦系数F=0.013374Nm/(rad/s)；极对数为2。

02   双电机系统实时仿真

我们使用NetBox仿真器来进行双电机电路的实时仿真，仿真步长为1us；使用CBox作为控制器，控制速率设为10khz，来完成闭环仿真测试。

利用EasyGoMachine模块，DeskSim可以把模型直接部署到FPGA进行快速仿真，仿真拓扑如下图所示。

这样，我们就完成了双电机系统的demo实时仿真程序。

实时模型搭建完成后就可以载入Desksim软件，软件会自动分析模型信息。

在交互界面，用户可自定义搭建交互模块，将实时仿真设备与上位机在同一个局域网中连接，就可以通过Desksim将载入的程序部署到相应的设备中并开始运行实时仿真。

我们将永磁同步电机转速设置为300RPM，鼠笼式交流感应电机转速设置为1500RPM，转矩均设置为10，仿真波形如下图：

通过仿真的结果可知，基于CBox+NetBox 的双电机系统实时仿真结果与离线仿真结果基本一致，且调节转速和转矩的设定值，系统也能实时跟随变化，将电机转速稳定在设定值。

EasyGoDesksim可通过在线调参功能对系统的功率电路部分进行实时调控，这里就不过多赘述。

审核编辑：黄飞