YXPRCP功率硬件模型开发平台

一、产品简介

 

实际的电力电子装置，如光伏逆变器，风机变流器等，不仅含有弱电的控制板还有电力电子开关（IGBT等）、电感、电容等电路元件；仿真器通常只有弱电的 IO 接口，无法同电力电子装置对接。所以快速原型控制（RCP）+实际功率硬件（P）的交互仿真模式的需求越来越突出。

 

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。

 

 

二、产品特点

 

YXPRCP作为功率级的快速控制原型开发平台，与MATLAB/Simulink无缝连接，代码可自动生成和加载，用自己的功率设备方便与客户设备完成联合测试，可应用于高校、科研院所等进行新的控制策略、控制技术的开发研制。

 

• 与MATLAB/Simulink无缝对接的可视化编程和监控；
• 对所搭建的模型可实现代码自动生成、自动加载到实时目标机中运行；
• 实时目标机计算步长可达20KHz，可用于评估各种复杂控制算法；
• 硬件模块化设计方便扩展；
• YXSPACE全系列可选，可同时控制多台功率模组；
• YXPHM多达10几种功率模组可选，各类拓扑结构随意搭配；
• 集成了各种测量模块、多用途I/O模块和多种总线；
• 可根据用户需求进行定制，提供整体解决方案；
• 提供系统级的产品解决方案，满足兼容性设计需求。

 

 

三、产品组成

 

PRCP功率硬件模型开平台部分主要包括：

 

（1）5-15kw大功率可编程直流电源；

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

（3）YXPHM桌面型功率模组，多种拓扑可选：三相两电平、三相三电平、Buck-boost、双有源DAB、三有源DAB、ANPC三电平、六相电机驱动、Gan转换、MMC多电平模块等十几种。

（4）变压器、电抗、负载、电机等

（5）可移动柜体及配件

（6）配套的Simulink模型及软硬件开源资料。

 

 

3.1 YXSPACE 快速原型控制器

 

 

YXSPACE产品系列能够将用户设计的图形化的高级语言编写的控制算法（Simulink）转换成DIDO、AIAO量，完成实际硬件控制。其基本控制框图如下所示：

 

 

控制算法模型一般采用Matlab中的Simulink工具搭建，将模型中的接口与硬件驱动接口绑定后，再结合TI公司的CCS编译工具产生可执行文件，下载至YXSPACE控制器中运行。

 

研旭YXSPACE-VIEW2000软件主要用于配置YXSPACE控制器工作模式，同时可以实时监测控制过程中的各类运行量，包括采集量、中间控制变量等。YXSPACE-VIEW2000包括了6类组态控件，分别为遥控控件、遥信控件、遥调控件、遥测控件、示波器控件以及文字编辑控件等。用户可以借助这些控件，直观、方便的搭建监控界面，监控控制器内部运行的详细信息。

 

YXSPACE独特优点：

• 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；
• 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
• 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。
• 模型转换文件的透明化，用户可直接查看模型转换后的源码。

 

YXSPACE-VIEW2000软件

 

研旭公司专门为SP2000研发了一套上位机监控软件VIEW2000软件。

 

VIEW2000软件中包含控制器设置以及组态区。其中控制器设置界面共有4类控制器设置，包括仿真步长设置，DO控制源设置，QEP/CAP模式设置，PWM模块设置。

 

 

组态区主要包括功能按钮、组态控件、工作区等。

 

 

3.2 桌面型功率模块YXPHM

 

 

YXPHM系列采用基于模型设计的理念，脱胎于研旭成熟产品光伏并网逆变器与风机变流器等成熟产品，又结合了研旭多年的模块化组件与开放式平台研发经验，对该拓扑结构与驱动电路、传感器电路、信号处理电路进一步集成，同时提供实际控制器接口、快速原型控制器结构与实际控制器模块，为用户提供性价比更好的模块化产品。

 

YXPHM多功能桌面型电力电子功率转换平台，采用积木式搭建形式，将功率转换电路中的电感，电容，功率开关等器件方便的组合在一起，形成电力电子积木PEBB（Power Electronics Building Block）。 

 

 

开发平台包括硬件部分、软件驱动，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。

 

主要功能

 

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：

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。

 

 

功能拓扑示例

 

YXPHM-SP205b-II型变流器内部功能框图

 

图为YXPHM-SP205b-II的接线面板：主控CPU采用目前流行的DSP，型号为TI公司的TMS320F28335，其32位浮点处理能力，非常适用于变流器控制场合。通过传感器分别采集三相交流电流、三相交流电压、直流侧电压、电流以及温度等信息送给DSP，然后DSP经过特定的算法，输出PWM调制波控制开关器件，从而可以实现直流变交流或者交流变直流能量双向流动。除此之外，信号处理电路还预留的外部控制器接口，方便对接RCP控制器，如DSPACE、RT-LAB、SPEEDGOAT、PLEX、YXSPACE等。

 

 

图为实物图片，采用亚格力材料封装。可以平放在桌子上面，故称作桌面型功率模块。

 

模块系列

 

YXPHM-DCC10b-I DC-DC变流模块

YXPHM-SP205b-II单相DC-DC-AC两级变流模块

YXPHM-TP310b-I三电平三相DC-AC变流模块

YXPHM-VYN10b-I维也纳型三相PFC变流模块

YXPHM-DAB10b-I双有源全桥双向变流模块

YXPHM-TAB05-S三有源桥直流变流模块

YXPHM-LLC10b 单/三相LLC串联谐振全桥模块

YXPHM-ANPC10b三电平有源中点钳位变流模块

YXPHM-SPM10-I六相电机驱动变流模块

YXPHM-GaNHB01高功率密度氮化镓半桥模块

YXPHM-MMCFB01全桥MMC变流子模块

 

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