功率硬件在环实时仿真系统

　　一、实时仿真在科研上的意义

　　半实物仿真技术是提高系统设计的可靠性和研制质量的必要手段，是一种全新的基于模型的工程设计应用平台,可以灵活地应用于任何工程系统仿真和控制场合，将复杂的模型划分成多个可并行执行的子系统并分配到多个CPU或FPGA上,从而构成一个可伸缩的分布式实时仿真系统。它能与Matlab/Simulink实现无缝连接,解决了费时费力的代码开发与调试等问题,大大降低了成本,提高了系统的研制质量,因而在越来越多的领域中得到应用。根据不同的应用领域与仿真测试对象的区别，我们基于市面上常见的实时仿真机推出硬件在环仿真系统。

　　二、快速原型控制(RCP)——控制算法快速验证

　　在控制器的研发和生产中，传统基于 DSP 芯片自制 PCB 控制板的开发方式存在周期长，自制硬件可靠性差等问题。快速控制原型(Rapid Control Prototyping)作为一种高效的研发工具，能够帮助科研人员更快地做好原型开发和算法验证，能更好地保证质量并缩短研发的周期，在节省成本的同时加速成果的产出。

　　RCP模式下可方便验证控制器算法，同时可以验证实际功率硬件的性能。

　　三、硬件在环仿真(HIL)——测试实际控制器

　　硬件在环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，硬件在环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。

　　四、功率硬件在环仿真(PRCP)——数字仿真与实物的交互验证

　　电力电子领域的新产品开发都会经历控制策略设计、程序代码编写、控制器程序烧录和控制性能测试等流程，如果有一套可设计控制策略的图形化软件、并支持代码的自动生成和控制器程序自动加载、还有对应的功率硬件产品来实现设计控制策略的性能测试，必然会大大缩短开发周期，PRCP正是为实现这一目标而开发的一款产品。

　　五、设计流程及系统组成

　　设计流程

　　系统组成

　　六、功率硬件在环仿真(PRCP)案例——双馈风机实时仿真系统

　　整个系统的方案设计如下，系统硬件由两个部分组成：第一部分是带有FPGA板卡的PXI实时仿真器，进行双馈风机系统的实时仿真;第二部分是研旭公司的双馈变换器，作为双馈风机变流器的实物测试部分。具体如下图机柜所示：

　　七、功率硬件在环仿真(PRCP)典型案例

基于CompactRIO的双馈风电变流器控制