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YXPRCP功率硬件模型開(kāi)發(fā)平臺(tái)
關(guān)鍵詞：
功率硬件模型開(kāi)發(fā)平臺(tái)
所屬分類：
YXSPACE-快速原型控制器
新工科教學(xué)科研實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)臺(tái)
YXPRCP功率硬件模型開(kāi)發(fā)平臺(tái)
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方案介紹
一、產(chǎn)品簡(jiǎn)介
實(shí)際的電力電子裝置，如光伏逆變器，風(fēng)機(jī)變流器等，不僅含有弱電的控制板還有電力電子開(kāi)關(guān)（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(wú)法同電力電子裝置對(duì)接。所以快速原型控制（RCP）+實(shí)際功率硬件（P）的交互仿真模式的需求越來(lái)越突出。
電力電子領(lǐng)域的新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)都會(huì)經(jīng)歷控制策略設(shè)計(jì)、程序代碼編寫(xiě)、控制器程序燒錄和控制性能測(cè)試等流程，如果有一套可設(shè)計(jì)控制策略的圖形化軟件、并支持代碼的自動(dòng)生成和控制器程序自動(dòng)加載、還有對(duì)應(yīng)的功率硬件產(chǎn)品來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)控制策略的性能測(cè)試，必然會(huì)大大縮短開(kāi)發(fā)周期，PRCP正是為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)而開(kāi)發(fā)的一款產(chǎn)品。
二、產(chǎn)品特點(diǎn)
YXPRCP作為功率級(jí)的快速控制原型開(kāi)發(fā)平臺(tái)，與MATLAB/Simulink無(wú)縫連接，代碼可自動(dòng)生成和加載，用自己的功率設(shè)備方便與客戶設(shè)備完成聯(lián)合測(cè)試，可應(yīng)用于高校、科研院所等進(jìn)行新的控制策略、控制技術(shù)的開(kāi)發(fā)研制。
- 與MATLAB/Simulink無(wú)縫對(duì)接的可視化編程和監(jiān)控；
- 對(duì)所搭建的模型可實(shí)現(xiàn)代碼自動(dòng)生成、自動(dòng)加載到實(shí)時(shí)目標(biāo)機(jī)中運(yùn)行；
- 實(shí)時(shí)目標(biāo)機(jī)計(jì)算步長(zhǎng)可達(dá)20KHz，可用于評(píng)估各種復(fù)雜控制算法；
- 硬件模塊化設(shè)計(jì)方便擴(kuò)展；
- YXSPACE全系列可選，可同時(shí)控制多臺(tái)功率模組；
- YXPHM多達(dá)10幾種功率模組可選，各類拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)隨意搭配；
- 集成了各種測(cè)量模塊、多用途I/O模塊和多種總線；
- 可根據(jù)用戶需求進(jìn)行定制，提供整體解決方案；
- 提供系統(tǒng)級(jí)的產(chǎn)品解決方案，滿足兼容性設(shè)計(jì)需求。
三、產(chǎn)品組成
PRCP功率硬件模型開(kāi)平臺(tái)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?fù)淇蛇x：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(jī)驅(qū)動(dòng)、Gan轉(zhuǎn)換、MMC多電平模塊等十幾種。
（4）變壓器、電抗、負(fù)載、電機(jī)等
（5）可移動(dòng)柜體及配件
（6）配套的Simulink模型及軟硬件開(kāi)源資料。
3.1 YXSPACE 快速原型控制器
YXSPACE產(chǎn)品系列能夠?qū)⒂脩粼O(shè)計(jì)的圖形化的高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)的控制算法（Simulink）轉(zhuǎn)換成DIDO、AIAO量，完成實(shí)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(qū)動(dòng)接口綁定后，再結(jié)合TI公司的CCS編譯工具產(chǎn)生可執(zhí)行文件，下載至YXSPACE控制器中運(yùn)行。
研旭YXSPACE-VIEW2000軟件主要用于配置YXSPACE控制器工作模式，同時(shí)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)控制過(guò)程中的各類運(yùn)行量，包括采集量、中間控制變量等。YXSPACE-VIEW2000包括了6類組態(tài)控件，分別為遙控控件、遙信控件、遙調(diào)控件、遙測(cè)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(jiān)控界面，監(jiān)控控制器內(nèi)部運(yùn)行的詳細(xì)信息。
YXSPACE獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)：
- 采用目前市面成品常用的控制芯片作為CPU，其仿真結(jié)果針對(duì)實(shí)際研究更具有參考性；
- 在Matlab中設(shè)計(jì)的控制算法自動(dòng)生成代碼，自動(dòng)加載到實(shí)時(shí)目標(biāo)機(jī)中運(yùn)行，避免了繁瑣的編程和Debug工作
- 使用門(mén)檻低，會(huì)Matlab仿真即可完成實(shí)驗(yàn)測(cè)試工作，所有測(cè)試工作只需一人即可完成
- 模型與硬件接口鏈接簡(jiǎn)單，只需記住端口編號(hào)即可，更不用配置硬件各類細(xì)節(jié)，免去一切不必要的麻煩；
- 性價(jià)比高，在同等功能的前提下，YXSPACE成本更低。
- 具備自主編寫(xiě)的驅(qū)動(dòng)庫(kù)，可以直接導(dǎo)入到Simulink庫(kù)中，用戶可以直接在Matlab軟件中拖動(dòng)相應(yīng)的硬件元件庫(kù)，將模型中的數(shù)據(jù)直接與硬件對(duì)接，無(wú)需再花費(fèi)時(shí)間去查詢硬件映射。8種庫(kù)文件，可適用于各種工程調(diào)試需求。
- 模型轉(zhuǎn)換文件的透明化，用戶可直接查看模型轉(zhuǎn)換后的源碼。
YXSPACE-VIEW2000軟件
研旭公司專門(mén)為SP2000研發(fā)了一套上位機(jī)監(jiān)控軟件VIEW2000軟件。
VIEW2000軟件中包含控制器設(shè)置以及組態(tài)區(qū)。其中控制器設(shè)置界面共有4類控制器設(shè)置，包括仿真步長(zhǎng)設(shè)置，DO控制源設(shè)置，QEP/CAP模式設(shè)置，PWM模塊設(shè)置。
組態(tài)區(qū)主要包括功能按鈕、組態(tài)控件、工作區(qū)等。
3.2 桌面型功率模塊YXPHM
YXPHM系列采用基于模型設(shè)計(jì)的理念，脫胎于研旭成熟產(chǎn)品光伏并網(wǎng)逆變器與風(fēng)機(jī)變流器等成熟產(chǎn)品，又結(jié)合了研旭多年的模塊化組件與開(kāi)放式平臺(tái)研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)電路、傳感器電路、信號(hào)處理電路進(jìn)一步集成，同時(shí)提供實(shí)際控制器接口、快速原型控制器結(jié)構(gòu)與實(shí)際控制器模塊，為用戶提供性價(jià)比更好的模塊化產(chǎn)品。
YXPHM多功能桌面型電力電子功率轉(zhuǎn)換平臺(tái)，采用積木式搭建形式，將功率轉(zhuǎn)換電路中的電感，電容，功率開(kāi)關(guān)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(kāi)發(fā)平臺(tái)包括硬件部分、軟件驅(qū)動(dòng)，是針對(duì)高校開(kāi)展電力電子技術(shù)研究推出的一種開(kāi)放式的二次開(kāi)發(fā)教學(xué)科研平臺(tái)。該平臺(tái)在硬件上采用分體化設(shè)計(jì)，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(shí)用，用戶可以方便觀察內(nèi)部的硬件結(jié)構(gòu)。同時(shí)頂蓋可以打開(kāi)，方便進(jìn)行相關(guān)信號(hào)的測(cè)量。
主要功能
1、模塊拓展：采用模塊化設(shè)計(jì)，用戶可以定制所需要的拓?fù)?，提供開(kāi)源軟件模塊，用戶可進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)?？蛇M(jìn)行多種拓?fù)涠ㄖ疲?/p>
2、開(kāi)放設(shè)計(jì)：開(kāi)放給用戶硬件原理圖、硬件設(shè)計(jì)說(shuō)明以及軟件模塊如底層驅(qū)動(dòng)，控制算法等。
3、安全穩(wěn)定：設(shè)計(jì)了健全的保護(hù)機(jī)制，軟件方面有過(guò)壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、過(guò)流速斷保護(hù)、IGBT過(guò)熱保護(hù)、通訊保護(hù)等；硬件方面有短路保護(hù)、IGBT過(guò)流保護(hù)等。
4、半實(shí)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(shù)字實(shí)時(shí)仿真器對(duì)接，可提供相應(yīng)的數(shù)字轉(zhuǎn)接板，免去客戶硬件設(shè)計(jì)之憂。
功能拓?fù)涫纠?/strong>
YXPHM-SP205b-II型變流器內(nèi)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(hào)為T(mén)I公司的TMS320F28335，其32位浮點(diǎn)處理能力，非常適用于變流器控制場(chǎng)合。通過(guò)傳感器分別采集三相交流電流、三相交流電壓、直流側(cè)電壓、電流以及溫度等信息送給DSP，然后DSP經(jīng)過(guò)特定的算法，輸出PWM調(diào)制波控制開(kāi)關(guān)器件，從而可以實(shí)現(xiàn)直流變交流或者交流變直流能量雙向流動(dòng)。除此之外，信號(hào)處理電路還預(yù)留的外部控制器接口，方便對(duì)接RCP控制器，如DSPACE、RT-LAB、SPEEDGOAT、PLEX、YXSPACE等。
圖為實(shí)物圖片，采用亞格力材料封裝?？梢云椒旁谧雷由厦妫史Q作桌面型功率模塊。
模塊系列
YXPHM-DCC10b-I DC-DC變流模塊
YXPHM-SP205b-II單相DC-DC-AC兩級(jí)變流模塊
YXPHM-TP310b-I三電平三相DC-AC變流模塊
YXPHM-VYN10b-I維也納型三相PFC變流模塊
YXPHM-DAB10b-I雙有源全橋雙向變流模塊
YXPHM-TAB05-S三有源橋直流變流模塊
YXPHM-LLC10b 單/三相LLC串聯(lián)諧振全橋模塊
YXPHM-ANPC10b三電平有源中點(diǎn)鉗位變流模塊
YXPHM-SPM10-I六相電機(jī)驅(qū)動(dòng)變流模塊
YXPHM-GaNHB01高功率密度氮化鎵半橋模塊
YXPHM-MMCFB01全橋MMC變流子模塊
4、相關(guān)案例
微信公眾號(hào)
