电动汽车在汽车工业和新能源领域的正得到越来越广泛的应用，这也对新能源电动汽车电驱动系统的研发与测试人员带来了新的要求与挑战。新能源电动汽车电驱动系统包含了电力电子拓扑与电机两个部分，传统使用测功机或者实物测试的方式很难模拟各种复杂测试环境；同时，许多类型的瞬态和故障测试环境会对系统硬件以及被测控制器本身带来损坏。如何快速、高效、安全、经济地对电驱动系统进行测试，是目前电驱动系统研发与测试人员面临的一大难题。
一、 ModelingTech HIL 测试平台 整体介绍
1. HIL 平台 的概念与架构
ModelingTech HIL 测试平台旨在为电驱动系统的相关从业人员提供技术领先、性能优异的科研与测试平台。与传统科研平台不同，HIL 平台通过对被控对象进行动态建模的方式，实时地将电力电子系统的响应模拟出来，并将真实的电路信号通过高速的 IO 接口输出，并与控制器构成闭环。实时仿真是随着计算机硬件技术、实时操作系统、电力系统建模等新技术发展起来的实验和研究方式，实时仿真装置的基本原理 是用运行着 数学模型的实时系统来模拟实际系统的行为，通过实际的 I/O 接口与外界相连，不仅利用了软件建模的灵活性，也具有替代实物系统的能力。使用实时仿真可以对物理系统进行高度精确的模拟，无需搭建实物硬件系统，可以为测试与研发人员提供高保真、开放、可拓展的科研平台。
测试平台的架构如下所示：
2 . 基于 FPGA 的电力电子小步长实时仿真
电力电子系统一般都含有快速开合的电力电子器件（开关频率一般在 kHz 级别），为了准确地仿真这样的系统，实时仿真的步长需要是 PWM 周期的 1/50 或 1/100，这意味着仿真步长的大小需要在数百纳秒和数
微秒之间。如此小的仿真步长让实时仿真的实现变得非常具有挑战性。
就目前的技术而言，基于 CPU 的硬件系统能够将电力系统网络实时仿真出来，但是很难达到电力电子系统所需要的小步长。业界基本是利用 FPGA 来实现微秒级别的小步长实时仿真，主要是利用：
FPGA 硬件的并行性和强大的计算能力
FPGA 是以纯硬件电路方式在运算，没有实时操作系统等额外开销
FPGA 硬件同 IO 接口交换信息延时小
FPGA 虽然提供了实现小步长实时仿真的可能性，但 FPGA 是硬件电路，它的编程和普通 CPU 编程有很大的不同，同时为了确保在微秒级别的时间完成一次仿真，无论对仿真程序消耗的 FPGA 时钟周期还是 FPGA硬件资源都要充分的优化，这些都是在 FPGA 上实现电力电子系统实时仿真的巨大挑战。远宽能源利用 后向欧拉法和 FPGA 硬件来实现小步长的电力电子系统实时仿真，并且提供了非常容易使用的软件工具。
任意拓扑搭建
用户可以使用 StarSim Editor 或者 SimPowerSystems 进行任意系统拓扑的搭建，StarSim Editor的模型库
除了包含构建电力电子电路所需要的各种常用元器件，如电压电流源、电力电子开关、电机、有源无源器件等；还支持多种电机模型的搭建：
直流电机 DC
无刷直流电机 BLDC
交流电机 AC（鼠笼式）
交流电机 AC（绕线式）
永磁同步电机 PMSM
双馈电机 DFIG
图形化的模型搭建方式，方便用户快速学习上手，节省搭建与修改系统电路所需要的时间。
配置型软件， 无需 FPGA 编程与编译用户只需要使用 StarSim HIL 加载自主搭建好的系统模型文件，然后配置好硬件 IO 接口与仿真模型的输入输出定义，使其一一对应，然后再运行模型。StarSim HIL 会自动实现离线模型到实时模型的转化，并下载到硬件上完成实时仿真。不需要用户进行任何底层的 FPGA 编程或者是优化工作，只需要配置即可。
3. 电机 HIL 测试 平台
3.1 电机小步长 HIL 测试平台
对于电动汽车中的电驱动系统的测试，可以采用基于小步长实时仿真的电驱动系统以及 DQ 电机建模方式。通过在可视化 simulink/simpowersystems 环境中搭建电机以及电驱动系统拓扑，采用一键下载、实时仿真的形式，并与实际电驱动系统的控制器构成信号闭环，能够方便快捷地进行控制系统的功能性测试。
3.2 有限元 电机 HIL 测试平台
高精度电机仿真可用于高效率电机应用程序中控制系统性能的优化，该应用在汽车和能源行业中非常常见。在进行高级电机驱动仿真时，工程师面临的最大的挑战之一就是如何同时保证模型的仿真精度和仿真速度。
ModelingTech 采用 NI 电机仿真工具包推出了基于 NI FPGA 的非线性电机实时仿真解决方案，通过连接基于有限元分析(FEA)的 JMAG-RT 模型，在 NI FPGA 终端上运行高精度电机模型以实现高速实时仿真系统。
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