仿真装置和用于仿真的方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于仿真可连接到调节装置上的外围电路设备的仿真装置，仿真装置与调节装置电气连接并且具有第一调整器件用于影响由所述调节装置的第一负载连接端可传输到第一调整器件的输出端的第一仿真电流，所述第一调整器件包含第一多电平变换器，所述第一多电平变换器包括输出端，所述第一仿真电流的流向是可逆的，仿真装置包括用于执行模型代码的运算单元，借助于模型代码可提供用于转发给第一半导体开关控制器件的第一开关控制信号，将所述第一开关控制信号转换为至少一个修改的第一开关控制信号并且将至少所述修改的第一开关控制信号施加给所述第一多电平变换器。本发明专利技术此外还涉及一种用于仿真的方法。

Simulation device and method for simulation

The invention relates to a device for regulating the peripheral circuit connected to the simulation apparatus for the simulation, the simulation device and the regulating device has a first electrical connection and adjustment device is provided for by the adjusting device of the first connecting end load can be transferred to the first simulation current output end of the first adjustment device, wherein the first adjustment device the first consists of multilevel converter, the multilevel converter includes a first output end, wherein the first simulation of the current flow is reversible, the simulation device includes an operation unit code execution model, the model can provide the code for forwarding to the first switch the first semiconductor switch control device control signal, the first the switch control signal into at least one modification of the first switch control signal and the first switch will at least the modified control The signal is applied to the first multilevel converter. The invention also relates to a method for simulation.

【技术实现步骤摘要】
仿真装置和用于仿真的方法
本专利技术一方面涉及一种用于仿真可连接到调节装置上的外围电路设备的仿真装置，而另一方面涉及一种用于仿真可连接到调节装置上的外围电路设备的方法。
技术介绍
由PCT文献WO2010010022A1已知一种用于模拟——亦即用于仿真——测试电路连接端上的电气负载的电路。上述PCT文献的图3的一些组成部分现在为了现有技术的更好理解而附加为图1c。在文献中特别是提出一种可控电压源作为具有内部电压源18的支持四象限的转换装置17。由支持四象限的转换装置17流到测试电路3的电流特别是可以经由桥电路横向分支的电感14耦合。根据对用于仿真的电路的动态性的要求并且根据如下的要求的形成，即至少降低或避免在桥电路横向分支中电流与脉动电流的不期望的叠加或桥电路横向分支中电流的不期望的——必要时高频的——交流电流叠加，由文献已知的可控的电压源13可以证实为不足以用于高度精确的仿真应用。一般专业知识包括：多相特别是三相电气负载(例如图1a中的电机110在此设计为三相电机)可以与供电电路连接，其中，每相例如分别可以连接一个所配设的半桥电路以用于在相应相上的电流控制。图1a示出现有技术的一个例子，其中，电机110的所述三相101、102、103借助于第一半桥104、105，第二半桥106、107以及第三半桥108、109供电，其中，这三个半桥由场效应晶体管(缩写为FET)104、105、106、107、108、109形成。FET104、106、108的漏极连接端与一个共同的运行电压111连接。FET105、107、109的源极连接端与一个共同的参考电位GND连接。图1a的三个半桥例如可以集成到调节装置中，该调节装置驱控电机110。对于图1b，相比于图1a除了电机110通过电机仿真装置120代替之外，其他都与图1a相同。由现有技术一般已知的途径在于，用于测试目的将外围电路装置例如图1a中的电机110通过仿真装置例如图1b中的电机仿真装置120代替。已知的电机仿真装置经常出现的问题是，该电机仿真装置不足够精确模拟现实，或者已知的电机仿真装置不能足够灵活地换型为变化的要仿真的电机，或者这样的换型需要非常大规模的非常费时间的硬件变化。对于控制装置或调节装置——其应该在随后设立的应用中与外围电路设备、例如电气负载、可能与电机连接——的测试，经常应用相应测试环境，特别是仿真装置。已知的是，负责开始所述
的技术人员——其想要提供用于仿真可连接到调节装置的外围电路设备的仿真装置——经常借助于如下仿真装置，该仿真装置包括运算单元，在运算单元上安装有可执行模型代码。模型代码建立在外围电路设备的数学模型上。数学模型例如在包括多个步骤的方法中——例如包括编程、所谓的代码生成和翻译步骤——转换为在运算单元上可执行的模型代码。借助于周期性地执行、亦即周期性地运行模型代码根据输入变量周期性地计算预定的输出变量，所述预定的输出变量例如可以被利用或被进一步处理以用于出于仿真目的提供电压和/或电流。使用仿真装置的测试特别是可以带来如下优点，即可以功能上检查控制装置或调节装置，而无需使得控制装置或调节装置处于其“真实的”工作环境中。要测试的调节装置——经常称为要测试的“控制装置”——在上面所述的上下文中在专业术语上经常称为“被测装置(deviceundertest)”，缩写为“DUT”。经常地，调节装置或DUT与相应设置的仿真装置电气连接，以便测试调节装置是否以期望的方式反应，亦即调节装置是否对确定的(通过其接口接收的)状态变量以适合地输出(通过其接口输出的)输出变量做出反应。为此完全或部分仿真调节装置的相关环境。在一般已知的测试情景中，要测试的调节装置的要模拟的环境特别是也包括功率电气构件。例如对于调节装置的测试可以需要的是，提供电机或其他电气负载的模拟亦即仿真，该仿真特别是也包括电感仿真。这样的环境在原则上可以不仅在软件方面而且借助于硬件来仿真。经常地，为了测试具有功率电气输出和/或输入的调节装置，仿真装置应用专门设计的硬件和相应匹配的仿真软件。在感性负载的仿真中——留在仿真的电气负载的该例子中——的特点特别是在于，在仿真中必须考虑：穿过相应真实感性负载的磁通密度的变化——该变化例如可以通过调节装置中的开关过程引起——导致感应电压。由此伴随的非线性电流和电压曲线应在电气负载的仿真中尽可能接近实际地模拟。换言之，在调节装置的测试阶段中应用的仿真装置应尽可能相同地反映在随后实践阶段中出现的“真实”感性负载的行为。至今所使用的仿真装置特别是对于所谓的“硬件在环仿真”——缩写为HIL仿真——适合的仿真装置缺乏足够的可缩放性或可匹配性，亦即过去的仿真装置的缩放和匹配——例如出于将仿真装置匹配于不同要仿真的感性负载的目的——在多种情况下需要大范围硬件改变。从所述不足的可缩放性或不足的可匹配性产生的问题至今经常仅仅借助于在仿真装置上的改建或换型工作才可以解决，特别是当依次要仿真的感性负载的电子技术特性变量极度相互不同时。在工业并且在研究/研发中，特别是在产品研发和在质量保障中对于用于仿真外围电路设备(例如用于仿真感性负载)的改善的仿真装置存在需求。经常如此对借助于模型代码仿真感性负载的动态行为存在要求，即属于模型代码并且周期要计算的模型变量例如必须可在执行时间中计算，该执行时间位于在几个毫秒或者甚至仅仅几个微秒的范围中。在此执行时间理解为如下时间段，运算单元需要该时间段来运行一次仿真模型代码。换言之，在仿真期间周期性地执行模型代码，其中，优选地模型代码的每次运行在预定执行时间内实现并且模型代码的运行完毕基本上在仿真运行期间重复。基于模型的仿真——如其在所谓仿真装置上发生——以模型代码在仿真装置的运算单元上的周期的亦即可重复执行的运行为前提。原则上计算机支持的仿真模型的应用以及所属可执行模型代码的应用是已知的，利用这些应用可以确保对于周期模型代码运行的上述执行时间，亦即例如可以借助于数字研发和仿真环境创建的仿真模型。用于研发和仿真环境的例子包括图形编程环境，例如是公司TheMathWorks的软件产品SIMULINK。用于例如借助于软件产品SIMULINK创建可执行模型代码的例子在美国专利文献US9,020,798B2中提及(该美国专利文献的专利技术人与在本专利技术中一样是帝斯贝思数字信号处理和控制工程有限公司)。然而在实践中经常不仅取决于，用于描述感性负载的动态变化状态的模型变量在预定执行时间内借助于模型代码提供，而是例如可能必要的是，如此执行外围电路设备的模型例如感性负载的仿真，使得在仿真装置与调节装置之间的电气连接点上特别是提供如下的电压和/或电流，其与在“真实的”亦即非仿真的外围电路设备中的动态变化的电压和/或电流具有高度一致性。非仿真的外围电路设备例如包括感性负载。换言之，需要在于如下，即给仿真装置的使用者提供这样的仿真装置，该仿真装置设置为，在仿真装置的设立的电气连接端上为调节装置调整相应的电流和/或电压，其仅仅具有与调节装置的随后应用情况中的对应电流和/或电压相应预定的最大允许偏差。
技术实现思路
在该背景下本专利技术的任务在于，一方面提出一种用于仿真可连接到调节装置上的外围电路设备的仿真装置而另一方面提出一种用于仿真可连接到调节装置上的外围电本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于仿真可连接到调节装置(DUT)上的外围电路设备的仿真装置(Hx)，其中，所述仿真装置(Hx)与所述调节装置(DUT)电气连接或可电气连接，并且所述仿真装置(Hx)具有第一调整器件(S1)用于影响由所述调节装置(DUT)的第一负载连接端(D1)可传输到所述第一调整器件(S1)的第一调整器件输出端(Out1)的第一仿真电流(Is1)，并且其中，所述第一调整器件(S1)包含第一多电平变换器，并且其中，所述第一多电平变换器包括第一变换器输出端(M1)，其中，所述第一变换器输出端(M1)设立并且设置为，与第一电感元件(L1)的变换器侧的连接端电气连接，在所述第一电感元件的所述调节装置侧的连接端上构成所述第一调整器件输出端(Out1)，并且其中，所述第一仿真电流(Is1)的流向是可逆的，并且所述仿真装置(Hx)还包括用于执行模型代码的运算单元(Cx)，其中，借助于在所述运算单元(Cx)上存储和可执行的模型代码可提供用于转发给第一半导体开关控制器件(Tcl)的第一开关控制信号(Ts1)，并且其中，所述第一半导体开关控制器件(Tcl)设立并且设置为，将所述第一开关控制信号(Ts1)转换为至少一个修改的第一开关控制信号(Ts11、Ts12、Ts13、Ts14)并且将至少所述修改的第一开关控制信号(Ts11、Ts12、Ts13、Ts14)施加给所述第一多电平变换器。...

【技术特征摘要】
2016.01.19 DE 102016100771.4;2016.05.13 DE 10201611.用于仿真可连接到调节装置(DUT)上的外围电路设备的仿真装置(Hx)，其中，所述仿真装置(Hx)与所述调节装置(DUT)电气连接或可电气连接，并且所述仿真装置(Hx)具有第一调整器件(S1)用于影响由所述调节装置(DUT)的第一负载连接端(D1)可传输到所述第一调整器件(S1)的第一调整器件输出端(Out1)的第一仿真电流(Is1)，并且其中，所述第一调整器件(S1)包含第一多电平变换器，并且其中，所述第一多电平变换器包括第一变换器输出端(M1)，其中，所述第一变换器输出端(M1)设立并且设置为，与第一电感元件(L1)的变换器侧的连接端电气连接，在所述第一电感元件的所述调节装置侧的连接端上构成所述第一调整器件输出端(Out1)，并且其中，所述第一仿真电流(Is1)的流向是可逆的，并且所述仿真装置(Hx)还包括用于执行模型代码的运算单元(Cx)，其中，借助于在所述运算单元(Cx)上存储和可执行的模型代码可提供用于转发给第一半导体开关控制器件(Tcl)的第一开关控制信号(Ts1)，并且其中，所述第一半导体开关控制器件(Tcl)设立并且设置为，将所述第一开关控制信号(Ts1)转换为至少一个修改的第一开关控制信号(Ts11、Ts12、Ts13、Ts14)并且将至少所述修改的第一开关控制信号(Ts11、Ts12、Ts13、Ts14)施加给所述第一多电平变换器。2.根据权利要求1所述的仿真装置(Hx)，其特征在于，所述第一多电平变换器具有至少一个第一、第二、第三、第四半导体开关(T11、T12、T13、T14)，其中，所述第一、第二、第三、第四半导体开关(T11、T12、T13、T14)分别包括至少一个控制连接端(G11、G12、G13、G14)，并且其中，在所述与第一多电平变换器连接的第一调整器件输出端(Out1)上可提供由所述模型代码影响的第一输出电压(Uout1)。3.根据权利要求1或权利要求2所述的仿真装置(Hx)，其特征在于，所述仿真装置(Hx)此外具有第二调整器件(S2)和第三调整器件(S3)，并且其中，所述第二调整器件(S2)设计为第二多电平变换器和/或所述第三调整器件(S3)设计为第三多电平变换器。4.根据权利要求1至3之一所述的仿真装置(Hx)，其特征在于，所述第一多电平变换器和/或第二多电平变换器和/或第三多电平变换器设计为三电平变换器。5.根据权利要求3或4所述的仿真装置(Hx)，其特征在于，所述第二调整器件(S2)设计为具有第二组至少四个半导体开关(T21、T22、T23、T24)和第二调整器件输出端(Out2)的第二三电平变换器，并且其中，所述第三调整器件(S3)设计为具有第三组至少四个半导体开关(T31、T32、T33、T34)和第三调整器件输出端(Out3)的第三三电平变换器，并且所述第一调整器件输出端(Out1)和第二调整器件输出端(Out2)和第三调整器件输出端(Out3)相互电气连接。6.根据权利要求1至5之一所述的仿真装置(Hx)，其特征在于，在所述运算单元(Cx)上周期性地执行所述模型代码期间由所述模型代码以预定的时间间隔设定，处理由所述调节装置(DUT)提供的状态消息以便影响至少所述第一调整器件(S1)，所述状态消息包含如下信息，所述信息反映所述调节装置(DUT)的第一驱动晶体管(Td1)的即将或完成的状态变化或所述调节装置(DUT)的第二驱动晶体管(Td2)的即将或完成的状态变化。7.根据权利要求6所述的仿真装置(Hx)，其特征在于，分别在测量所述第一输出电压(Uout1)的测量时刻规定所述状态消息的产生，和/或在第一输出电压(Uout1)的所属测量的测量时刻的状态消息与第一输出电压(Uout1)的测量的测量值成因果关系。8.根据权利要求6或权利要求7所述的仿真装置(Hx)，其特征在于，状态消息以预定的时间间隔由属于调节装置(DUT)的调节装置微处理器借助于在调节装置微处理器上可执行的调节代码可提供。9.根据权利要求1至8之一所述的仿真装置(Hx)，其特征在于，第一调整器件(S1)包括至少：-第一供电电位连接端，其具有第一供电电位(U1)；以及-第二供电电位连接端，其具有第二供电电位(U2)；以及-第三供电电位连接端，其具有第三供电电位(U3)，其中，第三供电电位(U3)大于第二供电电位(U2)，而第二供电电位(U2)大于第一供电电位(U1)，其中，借助于使用第一开...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·迈尔，
申请(专利权)人：帝斯贝思数字信号处理和控制工程有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE