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解決方案

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解決方案

SOLUTION

YXPRCP功率硬件模型開發平臺

關鍵詞：

功率硬件模型開發平臺

所屬分類：

YXSPACE-快速原型控制器

新工科教學科研實訓實驗臺

YXPRCP功率硬件模型開發平臺

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方案介紹

一、產品簡介

實際的電力電子裝置，如光伏逆變器，風機變流器等，不僅含有弱電的控制板還有電力電子開關（IGBT等）、電感、電容等電路元件；仿真器通常只有弱電的 IO 接口，無法同電力電子裝置對接。所以快速原型控制（RCP）+實際功率硬件（P）的交互仿真模式的需求越來越突出。

電力電子領域的新產品開發都會經歷控制策略設計、程序代碼編寫、控制器程序燒錄和控制性能測試等流程，如果有一套可設計控制策略的圖形化軟件、并支持代碼的自動生成和控制器程序自動加載、還有對應的功率硬件產品來實現設計控制策略的性能測試，必然會大大縮短開發周期，PRCP正是為實現這一目標而開發的一款產品。

二、產品特點

YXPRCP作為功率級的快速控制原型開發平臺，與MATLAB/Simulink無縫連接，代碼可自動生成和加載，用自己的功率設備方便與客戶設備完成聯合測試，可應用于高校、科研院所等進行新的控制策略、控制技術的開發研制。

與MATLAB/Simulink無縫對接的可視化編程和監控；
對所搭建的模型可實現代碼自動生成、自動加載到實時目標機中運行；
實時目標機計算步長可達20KHz，可用于評估各種復雜控制算法；
硬件模塊化設計方便擴展；
YXSPACE全系列可選，可同時控制多臺功率模組；
YXPHM多達10幾種功率模組可選，各類拓撲結構隨意搭配；
集成了各種測量模塊、多用途I/O模塊和多種總線；
可根據用戶需求進行定制，提供整體解決方案；
提供系統級的產品解決方案，滿足兼容性設計需求。

三、產品組成

PRCP功率硬件模型開平臺部分主要包括：

（1）5-15kw大功率可編程直流電源；

（2）YXSPACE系列快速原型控制器（SP1000、SP2000、SP6000可選）；

（3）YXPHM桌面型功率模組，多種拓撲可選：三相兩電平、三相三電平、Buck-boost、雙有源DAB、三有源DAB、ANPC三電平、六相電機驅動、Gan轉換、MMC多電平模塊等十幾種。

（4）變壓器、電抗、負載、電機等

（5）可移動柜體及配件

（6）配套的Simulink模型及軟硬件開源資料。

3.1 YXSPACE 快速原型控制器

YXSPACE產品系列能夠將用戶設計的圖形化的高級語言編寫的控制算法（Simulink）轉換成DIDO、AIAO量，完成實際硬件控制。其基本控制框圖如下所示：

控制算法模型一般采用Matlab中的Simulink工具搭建，將模型中的接口與硬件驅動接口綁定后，再結合TI公司的CCS編譯工具產生可執行文件，下載至YXSPACE控制器中運行。

研旭YXSPACE-VIEW2000軟件主要用于配置YXSPACE控制器工作模式，同時可以實時監測控制過程中的各類運行量，包括采集量、中間控制變量等。YXSPACE-VIEW2000包括了6類組態控件，分別為遙控控件、遙信控件、遙調控件、遙測控件、示波器控件以及文字編輯控件等。用戶可以借助這些控件，直觀、方便的搭建監控界面，監控控制器內部運行的詳細信息。

YXSPACE獨特優點：

采用目前市面成品常用的控制芯片作為CPU，其仿真結果針對實際研究更具有參考性；
在Matlab中設計的控制算法自動生成代碼，自動加載到實時目標機中運行，避免了繁瑣的編程和Debug工作
使用門檻低，會Matlab仿真即可完成實驗測試工作，所有測試工作只需一人即可完成
模型與硬件接口鏈接簡單，只需記住端口編號即可，更不用配置硬件各類細節，免去一切不必要的麻煩；
性價比高，在同等功能的前提下，YXSPACE成本更低。
具備自主編寫的驅動庫，可以直接導入到Simulink庫中，用戶可以直接在Matlab軟件中拖動相應的硬件元件庫，將模型中的數據直接與硬件對接，無需再花費時間去查詢硬件映射。8種庫文件，可適用于各種工程調試需求。
模型轉換文件的透明化，用戶可直接查看模型轉換后的源碼。

YXSPACE-VIEW2000軟件

研旭公司專門為SP2000研發了一套上位機監控軟件VIEW2000軟件。

VIEW2000軟件中包含控制器設置以及組態區。其中控制器設置界面共有4類控制器設置，包括仿真步長設置，DO控制源設置，QEP/CAP模式設置，PWM模塊設置。

組態區主要包括功能按鈕、組態控件、工作區等。

3.2 桌面型功率模塊YXPHM

YXPHM系列采用基于模型設計的理念，脫胎于研旭成熟產品光伏并網逆變器與風機變流器等成熟產品，又結合了研旭多年的模塊化組件與開放式平臺研發經驗，對該拓撲結構與驅動電路、傳感器電路、信號處理電路進一步集成，同時提供實際控制器接口、快速原型控制器結構與實際控制器模塊，為用戶提供性價比更好的模塊化產品。

YXPHM多功能桌面型電力電子功率轉換平臺，采用積木式搭建形式，將功率轉換電路中的電感，電容，功率開關等器件方便的組合在一起，形成電力電子積木PEBB（Power Electronics Building Block）。

開發平臺包括硬件部分、軟件驅動，是針對高校開展電力電子技術研究推出的一種開放式的二次開發教學科研平臺。該平臺在硬件上采用分體化設計，控制板、采集板、功率板、電容板等模塊化，外殼采用透明的亞克力板材，美觀實用，用戶可以方便觀察內部的硬件結構。同時頂蓋可以打開，方便進行相關信號的測量。

主要功能

1、模塊拓展：采用模塊化設計，用戶可以定制所需要的拓撲，提供開源軟件模塊，用戶可進行二次開發。可進行多種拓撲定制：

2、開放設計：開放給用戶硬件原理圖、硬件設計說明以及軟件模塊如底層驅動，控制算法等。

3、安全穩定：設計了健全的保護機制，軟件方面有過壓保護、欠壓保護、過流速斷保護、IGBT過熱保護、通訊保護等；硬件方面有短路保護、IGBT過流保護等。

4、半實物仿真：方便與研旭YXspace控制器、NI控制器、RT-LAB控制器、dSPACE控制器等數字實時仿真器對接，可提供相應的數字轉接板，免去客戶硬件設計之憂。

功能拓撲示例

YXPHM-SP205b-II型變流器內部功能框圖

圖為YXPHM-SP205b-II的接線面板：主控CPU采用目前流行的DSP，型號為TI公司的TMS320F28335，其32位浮點處理能力，非常適用于變流器控制場合。通過傳感器分別采集三相交流電流、三相交流電壓、直流側電壓、電流以及溫度等信息送給DSP，然后DSP經過特定的算法，輸出PWM調制波控制開關器件，從而可以實現直流變交流或者交流變直流能量雙向流動。除此之外，信號處理電路還預留的外部控制器接口，方便對接RCP控制器，如DSPACE、RT-LAB、SPEEDGOAT、PLEX、YXSPACE等。