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电机控制器(MCU)硬件在环(HIL)测试系统

2023-09-08 11:26:09 5758

一、概述

电机控制器的研发涉及高压大电流等关键要素,因此直接进行电机台架实验存在诸多风险。这种方式既需要巨大的设备投资,又需要耗费大量时间和资源。此外,由于电机的种类、转矩-速度范围、功率等级和工作场景多样,传统的单一电机测试台架已无法满足电机控制器型号的测试要求。此外,对于极端状态(如电流保护、过载保护)和异常状态(如传感器信号干扰)的测试,单纯依赖台架测试难以操作。

因此,为弥补台架测试的不足,推荐在进行电机控制器的台架测试之前,优先进行硬件在环(HIL)仿真测试。不仅能够有效降低实验风险,还可以避免开发人员频繁介入测试台架操作。通过将HIL仿真与台架测试形成闭环,可以在项目的早期发现问题并进行调整,从而显著提升测试效率。

二、系统架构

系统采用Links-RT实时仿真平台,包括上位机、实时仿真机、故障注入单元和FPGA板卡。实时仿真机选用多核高性能服务器,匹配自研 FPGA板卡,保证仿真设备运行的稳定可靠。电机驱动电路(逆变器)、电机模型及其传感器模型运行在FPGA芯片上,实现亚微秒级的仿真步长。系统开放模型开发环境,实现模型自定义创建、模型参数在线调整。

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三、系统特点

开发环境友好:平台基于 MATLAB/Simulink开发,完全开源,白盒交付,方便用户二次修改。

实时性强:基于FPGA和多核高性能实时仿真机可为控制器的开发、测试、优化提供一个高度现实且安全的仿真环境,可实现亚微秒级的仿真步长。

多场景覆盖: 系统允许模拟多种工况和异常情况,覆盖更广泛的测试场景,验证控制器在各种情况下的稳定性和鲁棒性。

参数优化: 系统开放模型开发环境,可以实现模型自定义创建,实时修改参数并观察控制器的响应,帮助开发人员找到最佳参数配置,提高控制器性能。

闭环开发: 支持将HIL仿真和台架测试结合,形成开发闭环,确保控制器在仿真和实际环境中的一致性和稳定性。

四、应用领域

适用于控制器控制主板硬件测试和软件测试,系统支持硬件电气故障模拟,注入干扰信号。