ECE又称等效电路模型,它是基于表格的等效模型,表格参数来源于预先的有限元计算结果。ECE模型可用于控制电路分析、系统分析、硬件在环分析等。它具有模型计算速度快,精度高的优点。
以永磁电机为例,在Maxwell有限元场计算中,有限元模型对电流和转子位置角扫描,扫描后得到的有限元结果通过降阶模型保存在数据表中形成ECE模型,可将ECE模型直接在Simplorer(Twin-Builder)进行分析计算,也可以将ECE模型送到控制当中进行高级控制系统仿真。由于抽取的ECE结果是基于有限元计算得到的,因此ECE结果精度非常高,与有限元结果几乎一样。
图 1 控制器与有限元电机模型联合仿真
图 2 控制器与ECE模型联合仿真
图 3 ECE与有限元力矩对比
图 4 ECE与有限元绕组电流对比
在电机ECE模型抽取过程中,需要将三相绕组的激励方式改成外电路。该步骤只是用于ECE模型抽取,与电机实际需不需要设置外电路无关。同时外电路只需要包含三个元件,分别是,三相绕组电流扫描元件ECE3、转子位置角度扫描原件ECER及Ground。
图 5 三相永磁电机ECE抽取所需元件
ECE3为三相绕组电流扫描,设置如下图。Windings中设置的绕组名称需要与Maxwell中绕组的名称和大小写完全一致,中间用英文逗号隔开。CurrentSweeps中为id和iq电流扫描的区间,与下列PhAngIntervals配合使用,当PhAngIntervals为2时(通常情况为2),图中的(1A,10)意为id,iq电流的扫描按照1A,向正负方向各扫描10个,也就是-10A到10A共21个电流。
图 6 ECE3设置
图 7 ECER设置
ECE3和ECER设置完成后,导出sph电路文件,在Maxwell中导入并计算即可在计算完成后生成sml文件,即为ECE等效电路。