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运动控制模型仿真实验平台(YXMCP-ATCA-150)
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产品名称

运动控制模型仿真实验平台(YXMCP-ATCA-150)

运动控制模型仿真实验平台(YXMCP-ATCA-150)
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产品描述

 

运动控制模型仿真实验平台介绍

  • 传统的方式对嵌入式算法的编写以及实物调试都有比较高的要求,控制板性能有限、底层代码编写学习成本高、硬件资源调用不直观、算法实现与代码调试不方便,因此需要耗费学生与科研人员大量的时间与精力。
  • 采用快速控制原型(Rapid Control Prototyping简称RCP),那么就可以高效的、便捷的完成了前期算法的验证,研旭推出的电力电子仿真系统只需在MATLAB的Simulink搭建控制算法模型,下载到RCP控制器中,即可实现控制过程。
  • 本系统将RCP控制器与可定制的功率硬件、电机结合在一起,通过模块化的方式,便于搭建各种不同类型的功率变换系统,非常适合高校、科研院所进行电力电子装置级和系统级的控制算法的验证。
  • 系统同时可集成各类测试电源和检测仪器,一体化的结构,让学习开发更为方便省力。

 

系统构架

 

 

系统特点:

 

更方便,更易上手

  • 在Matlab中设计的控制算法自动生成代码,自动加载到实时目标机中运行,避免了繁琐的编程和Debug工作;
  • 使用门槛低,会Matlab仿真即可完成实验测试工作,所有测试工作只需一人即可完成;

 

更灵活,更开放

  • 硬件模块化设计,多种拓扑结构的功率硬件可选,同时,可根据需求定制各种不同的功率硬件,拓扑结构、功率级别、传感器的数量位置等均可以变化;
  • 软件模块化设计,算法编程和监控全部采用基于模型的可视化设计方法,提供各类验证过的算法模型,可直接组合调用,大大缩短研发时间;

 

更可信,更可靠

  • 功率级的算法验证,完美复现实际系统,具有很高的可信度;
  • 采用高可靠性的功率模块和经过完善测试的接口模块,故障率低;
  • 具备软件保护和硬件保护双重保护,安全性高;
  • 具备数字仿真和物理电路双重验证,设计更灵活,实验数据更具说服力。

 

系统流程图

 

 

开发设计学习流程

 

 

实验内容:

 

一、平台介绍篇

1.1、永磁同步电机

1.2、数字示波器

1.3、快速原型控制器

1.4、桌面型电力电子模组(PEBB)

1.5、接线面板

 

二、实验基础篇

2.1、基于模型开发(MBD)理念介绍

2.2、快速原型控制器(RCP)介绍

2.3、RCP控制器与matlab对接操作

2.4、Simulink离线模型的分割与硬件模型库的调用

2.5、RCP实时仿真监控系统界面的搭建

 

三、三相永磁同步电机的数学建模

3.1 三相PMSM的基本数学模型

3.2 三相PMSM的坐标变换

3.3 同步旋转坐标系下的数学建模

 

四、脉宽调制PWM

4.1 PWM的基本原理和控制算法

4.2 PWM在Simulink如何实现

4.3 SPWM的基本原理和实现方法

4.4 SPWM在Simulink 如何实现

 

五、三相电压源逆变器PWM技术

5.1 三相电量的空间矢量表示

5.2 SVPWM算法的合成原理

5.3 SVPWM算法的实现

5.4 SVPWM算法的建模和仿真

5.5 SPWM的算法实现

 

六、三相永磁同步电机的矢量控制

6.1 PMSM的PI电流控制

6.2 基于PI调节器的PMSM矢量控制

6.3 PMSM电流环PI控制Simulink离线模型搭建

6.4 PMSM电流环PI控制半实物模型搭建

6.5 PMSM速度环和电流环PI控制Simulink离线模型搭建

6.6 PMSM速度环和电流环PI控制半实物模型搭建

 

系统组成

 

 

配置表

 

 

 

 

快速原型控制器(RCP)

 

研旭快速原型控制器—YXSPACE,采用插卡式结构,用户根据实际功能需求,可以灵活配置板卡数量,基本配置是仿真板卡,通信板卡,模拟采集板卡、DIDO板卡。除此之外,还有两个外扩功能卡槽,每个卡槽可以随意外扩模拟采集卡、DIDO板卡。仿真板卡采用USB方式下载程序,通信板卡采用网络方式进行通信,模拟采集板卡具备16通道模数转换,DIDO具有20路DO以及8路DI。

 

 

 

  • 采用目前市面成品常用的控制芯片作为CPU,其仿真结果针对实际研究更具有参考性;
  • 保护机制齐全,此部分不需要用户实际搭建保护模型,只需配置控制量的极限值即可实现实时保护,让用户不用为安全保护费心,更多的关注于核心控制算法;
  • 模型与硬件接口链接简单,只需记住端口编号即可,更不用配置硬件各类细节,免去一切不必要的麻烦;
  • 性价比高,在同等功能的前提下,YXSPACE成本更低。
  • 具备自主编写的驱动库,可以直接导入到Simulink库中,用户可以直接在Matlab软件中拖动相应的硬件元件库,将模型中的数据直接与硬件对接,无需再花费时间去查询硬件映射。8种库文件,可适用于各种工程调试需求。
  • 同时支持dSPACE、StarSim RCP等常见的RCP控制器。

 

YXSPACE驱动库

 

组态化监控系统(YX-RCP) 

 

南京研旭公司专门为YXSPACE研发了一套上位机监控软件YX-SIM软件,采用组态式交互界面,方便用户灵活、方便的查看控制器的工作信息。下图为软件界面。

 

 

软件中有三类设置,包括YXSPACE设置,主要设置通信的IP地址,以及板卡的数量;还包括PWM设置,主要指示PWM的频率值,死区值,以及动作有效值,编码器精度值等;最后包括YXSPACE显示界面,用于最终的数据查看以及设置。

 

YXSPACE显示界面中包括遥控、遥调、遥信、遥测、示波器控件,他们主要功能如下表:

 

 

桌面型功率硬件模块(PEBB)

 

南京研旭公司最新研发推出的多功能桌面型电力电子实验平台是一款面向高校实验室及科研院所的电力实验设备,可来实现三相/单相DC-AC单向/双向变流器,单向/双向DC-DC变流器、AC-AC背靠背变流器等多种电力电子变流器的功能。

 

开发平台包括硬件部分、软件驱动、数据采集和分析三个部分,是针对高校开展电力电子技术研究推出的一种开放式的二次开发教学科研平台。该平台在硬件上采用分体化设计,控制板、采集板、功率板、电容板等模块化,外壳采用透明的亚克力板材,美观实用,用户可以方便观察内部的硬件结构。同时顶盖可以打开,方便进行相关信号的测量。

 

1、模块拓展:采用模块化设计,用户可以定制所需要的拓扑,提供开源软件模块,用户可进行二次开发。可进行多种拓扑定制:双向DC-DC,双向DC-AC,背靠背AC-AC,三电平T型/NPC型等。

 

2、开放设计:开放给用户硬件原理图、硬件设计说明以及软件模块如底层驱动,控制算法等。

 

3、安全稳定:设计了健全的保护机制,软件方面有过压保护、欠压保护、过流速断保护、IGBT过热保护、通讯保护等;硬件方面有短路保护、IGBT过流保护等。

 

4、半实物仿真:方便与研旭YXspace控制器、NI控制器、RT-LAB控制器、dSPACE控制器等数字实时仿真器对接,可提供相应的数字转接板,免去客户硬件设计之忧。

 

  

 

开源式系统⽅案

 

有了控制器,有了主电路功率模块(被控对象),有了电源等辅助设备,系统硬件部分就搭建 好了,但⼀个完整的系统除了硬件,还需要配有核⼼的程序才能运⾏,不管是普通的MCU控制器, 还是快速原型控制器(RCP),前者是需要代码,后者是需要模型,才能运⾏起来。

 

南京研旭不仅仅是提供通⽤的硬件设备,更是完整的系统⽅案提供商,在电⼒变换领域积累 了⼤量的经验;在提供各种实验平台的同时,会配套完善的硬件原理图、软件代码、控制算法、算 法模型等。完全的开源模式,同时提供相应的技术培训和售后服务,可以为⽤⼾节约⼤量的科研 时间,⼆次开发的难度⼤⼤降低。

 

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