场路联合仿真方法的实现

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由于常规的弱耦合方法，在机电系统联合仿真中，容易造成系统出现不收敛和计算精度偏差的问题，针对该问题，可以通过采用同步迭代方式和直接强耦合方式来得到解决。

在直接强耦合方式中，求解算法采用同步求解电路、非线性器件和有限元模型，可以从根本上消除弱耦合方法的问题，因此其计算精度和收敛性都非常好。

在EasiMotor 软件中，集成了电机 + 控制器仿真的直接耦合分析方法，采用该集成设计模块能够快速准确的展开机电一体化电机系统的仿真分析，软件集成了电机控制的多种常规控制算法，如下表所示：

对于变频器 + 电机应用的场合，利用软件内嵌的算法便可以非常方便和快捷的进行系统的设计评估，极大程度的方便了一体化驱动系统的设计工作。

在直接耦合分析过程中，控制算法根据电机采样数据，确定功率器件开关状态，并根据 PWM 脉宽确定下一步仿真步长。这样一方面在直接耦合中实现了数字控制技术、外部电路和有限元模型的完整系统仿真，另一方面由于步长根据 PWM 信号确定，因此其仿真计算量与弱耦合触发方式基本一致，如图 1 为 EasiMotor 中直接耦合算法的设置界面。

图 1 电机与控制器直接耦合分析设置界面

图 2 为 EasiMotor 中建立的电机控

制系统直接耦合分析原理图。

图 2 电机与控制器直接耦合分析原理图

图3为直接耦合方式下永磁同步电机起动过程转速响应曲线和电流响应曲线，完成该仿真的时间为1h:33min:36s。

         （a）电机转速、转速响应曲线

       （b）电机电流响应曲线

      图 3 永磁同步电机起动响应波形

由于直接耦合模式中既解决了弱耦合模式下仿真精度与收敛性的问题，又解决了同步迭代模式下仿真时间过长的缺陷，因此，该方法尤其适用于电机驱动系统的有限元仿真分析。