Modellierung und Simulation von Motoren

Die Modellierung und Simulation von Motoren unterstützt Sie bei Aufgaben von der Leistungsanalyse auf Systemebene bis hin zum detaillierten Entwurf von Elektromotorantrieben. Für jede Aufgabe müssen andere physikalische Effekte im Motormodell und in der Motorsimulation erfasst werden. Wer Motorantriebe entwickelt, muss möglicherweise Daten aus einer Finite-Elemente-Analyse (FEA) importieren, um die Designparameter für den Antrieb zu optimieren und gleichzeitig die Verluste zu minimieren. Systemingenieure nutzen oft eine abstraktere Motormodellierung, die die mechanische und die elektrische Leistung ins Gleichgewicht bringt, um die Motorsimulation zu beschleunigen und die Leistung eines Motorantriebs auf Systemebene zu analysieren.

Simulink^® und Simscape™ unterstützen mehrere Genauigkeitsstufen für die Modellierung und Simulation von Motoren:

• Systemdesign:
  • Keine Pulsbreitenmodulation (PWM) oder kein Leistungselektronik-Schaltverhalten
  • Vereinfachte Dynamik
  • Energiebasierte, stationäre Äquivalent- und Effizienzdarstellungsmodellierung
• Steuerungsdesign:
  • Ideales Schaltverhalten
  • Lumped-Parameter-Modellierung
  • Lineare Beziehung zwischen Drehmoment und Stromstärke
• Design von Motorantrieben:
  • Nicht ideales Schaltverhalten – physikbasierte Modellierung von Leistungshalbleitern
  • Sättigung – nichtlineare Abhängigkeit von Stromstärke und/oder Rotorwinkel
  • Räumliche Oberwellen – einschließlich Drehmomentwelligkeit durch Rastmoment und Oberwellen in der Flusskopplung

Für eine schnelle Motorsimulation können Sie tabellarische Verlustinformationen in ein Motormodell auf Systemdesign-Ebene integrieren und das Verhalten Ihres Designs als Teil eines größeren Systems überprüfen, während Sie gleichzeitig die Gesamteffizienz des Systems genau vorhersagen. Sie können als Machbarkeitsnachweis eine Steuerungsstrategie für einen elektrischen Antrieb für ein Hybridfahrzeug mithilfe der Steuerungsdesign-Genauigkeitsstufe entwickeln, um Permanentmagnet-Synchronmotoren zu modellieren. Sie können ein realistisches Verhalten der Motorsimulation sicherstellen, indem Sie Parameterwerte basierend auf Messdaten schätzen. Um die magnetische Sättigung oder Parametervariationen bei verschiedenen Laststufen zu berücksichtigen, können Sie FEA-Daten, die eine nichtlineare Beziehung zwischen Fluss und Stromstärke beschreiben, auf der Genauigkeitsstufe des Motorantriebs in Ihr Motormodell integrieren. Die Motorsimulation mit höchster Genauigkeit kann mit zusätzlichen FEA-Daten zu räumlichen Oberwellen erreicht werden, um die Entwicklung von Algorithmen zur Reduzierung der Drehmomentwelligkeit zu erleichtern und das Antriebsdesign zu optimieren.