无需醉心“运算”，研旭SP2000全面升级!
发布时间：
2021-07-02 10:19
来源：
原创
一、 背景
在产品研发前期、算法验证阶段，若采用实际控制器进行控制时，存在周期长、可靠性差等问题。若采用快速控制原型（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。
RCP系统在新能源领域有着巨大的应用潜力，比如光伏变流器、风机变流器、储能变流器等电力电子变换器。只需在MATLAB的Simulink搭建控制算法模型，下载到YXSPACE控制器中，即可实现控制过程。从而开发者可以不用研究任何控制芯片，以及任何嵌入式编程语言，只需要把所有精力放在核心控制算法的研究上面。
南京研旭电气科技有限公司，始终致力于新能源各类产品的研究，也与很多科研院所以及高校建立了深厚的合作关系。多年来积累了很多宝贵的经验，同时也接收很多合作单位的宝贵建议，从而研旭研发出快速控制原型控制器YXSPACE。
YXSPACE-SP2000（以下简称SP2000）采用TI公司的C2000系列DSP-F28xx作为核心控制器。研旭选择此款DSP，正是由于其被广泛应用与各类新能源产品当中。所以SP2000快速控制原型在满足控制需求的情况下，更能贴近实际产品，为开发者提供更为可靠的验证结果。
二、 YXSPACE-SP2000简介
研旭公司推出的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。
三、 SP2000控制器资源
研旭SP2000采用外扩插卡式结构，简洁轻便，板卡资源如下：
下图为YXSPACE的接口图：
四、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。
五、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。
在实际使用中，用户只需用鼠标拖动各类控件，移至工作区当中，位置根据需求随意放置。双击控件即可设置控件的地址号，这样可完成控件与模型或者硬件的建立关系，操作及其简便。
包括如下几类控件：
六、SP2000独有驱动库
研旭自行开发了Simulink驱动库，如下图所示：
在Simulink的库浏览栏中，添加研旭的驱动库，右侧就可以添加各类驱动支持驱动模块，如ADC模块，DAC模块，DI模块，PWM模块，编码器模块以及示波器模块等。用户通过在模型中调用这些驱动模块，就可以将模型与硬件对应起来。
双击ADC驱动，如下图所示：
驱动信息为16位精度ADC，最高采样率为200KHz。其中ADC_A_CH1表示ADC的第一通道。每个驱动模块都有唯一的通道号，与硬件接口编号一一对应。
双击PWM驱动如下图所示：
驱动信息为PWM_I的第一通道A的占空比值，数据类型为16位无符号。
双击DAC驱动如下图所示：
DAC驱动信息为DAC_Channel1第一通道模拟输出，精度为16位，最高输出频率可以达到100Khz，输出范围-10V--+10V。
双击示波器驱动如下图所示：
Scope Channel 1表示第一通道示波器，与VIEW2000软件的示波器控件波一一对应。
七、模型源代码
在实际应用中，很多用户会提及，模型转换的文件是否透明？是否可以查看最终的源代码？答案是肯定的，用户可以查看、编辑转换后源代码，换句话说simulink内部自带的算法模块，可以透明的转换成源代码呈现在用户面前。
在模型开发的第一阶段，往往更加关注控制功能的实现，一旦功能实现后，接下来根据需要进行第二阶段，即模型优化阶段。但是模型的优化依据，往往需要查看模型转换的源代码。此时需要借助TI公司提供的Code Composer Studio开发环境，简称CCS，通过CCS软件导入模型转换工程，查看产生的源码文件、内存分配文件等，让用户更深了解到转换底层的信息。只有这样用户才能完成更佳的模型优化，甚至是产品级的代码优化。
具体导入工程的界面如下所示：在CCS环境下，用户可以方便的查看模型转换的源文件，源代码，内存配置等信息。对于反过来的模型优化具有参考意义。当然通过此环境，用户也可以直接进行代码修改，实现代码级优化，而且可以直接下载、调试，为产品级代码开发提供了条件。
八、SP2000实际案例
并网逆变器案例，控制器采用SP2000，功率转换采用三相全桥电路。如下图示意图所示：
Simulink模型搭建如下：
采用电压空间矢量控制算法，采集三相电网电压、三相并网电流，直流电压、直流电流等模拟量，进行有功、无功解耦，外环控制电压、内环控制电流，最终计算输出3组互补对称SVPWM波形，驱动开关器件，从而实现并网逆变器功能。
通过SP2000软件配置控制器为控制步长10KHz，PWM模式为互补对称模式，死区1us等,如下图所示设置界面：
然后在VIEW2000软件通过示波器控件可以监控到电压电压波形、并网电流波形、直流电压和直流电流波形，同时可以通过遥调控件告知模型控制有功、无功值等，如下界面所示。
通过录波功能，将实验过程的数据可以保存下来， 利用MATLAB的plot描点工具，将原始数据以图形形式展现出来，如下图所示三相并网电流波，然后通过plot内部自带的缩放、扩放等工具，可以对数据进行更加深入的分析。
若用户想将模型内部关键节点数据采用模拟量方式输出时，此时只需要调用SP2000的DAC模块驱动，然后通过实际示波器测量DAC接口即可。下面是将占空比与PWM信号同时测量的示波器屏幕截图，1通道为PWM实际输出波形，2通道为模拟量输出的占空比波形。
相关新闻
深圳见——第四届中国电力电子与能量转换大会暨展览会 中国电源学会第二十八届学术年会
南京研旭展台位置：20号馆D18 2025年11月8日-9日，由中国电源学会主办，第四届中国电力电子与能量转换大会暨展览会 中国电源学会第二十八届学术年会，将在深圳国际会展中心（宝安新馆）18 号馆 & 20 号馆(广东省深圳市宝安区福海街道展城路 1 号)召开举行。
祝贺【中国矿业大学（北京）】机械与电气工程学院发表高质量论文
中国矿业大学（北京）电力电子与电力传动技术团队针对传统有源电力滤波器（APF）依赖锁相环和电网电压传感器导致动态性能受限等问题，提出了一种无锁相环、无电网电压传感器的改进型无差拍控制策略。通过引入延时补偿和电感在线识别方法，有效解决了控制延时和参数失配带来的性能下降问题。在实验中，采用了南京研旭三相可编程电源YXACS15-YZ提供电网电压，整流桥与电阻性负载构成谐波源，补偿部分使用南京研旭YXPHM-MMCFB01 系列三相逆变器及滤波电感，控制器为南京研旭YXSPACE-SP6000，直流侧配置大容量电容维持母线电压稳定，测试部分包括功率分析仪和示波器。通过对比带锁相环的PIRC控制方法，实验表明，所提出的方法在稳态下将电网电流总谐波畸变率（THD）降低至 3.9%，在负载突变及低电压穿越过程中，电网电流无超调，暂态时间短暂，验证了所提方法的快速性、稳定性和鲁棒性。
三电平中性点箝位（NPC）变换器的性能取决于中性点（NP）电压平衡。因此，中性点电压的有源电压调节能力是 NPC 转换器的关键要求。本文提出了一种主动空间矢量调制策略。它能准确利用开关周期中的零电平占空比调整量，从而在降低电容器电压纹波的同时主动控制 NP 电压。此外，还为寻址调制策略选择了与低共模电压（CMV）相关的开关状态。与传统的空间矢量脉宽调制相比，所提出的方法在实现 NP 电压平衡方面具有更快的响应速度、更低的 CMV 和电容器纹波。最后，在三电平NPC逆变器上的实验结果证明了所提调制策略的可行性和有效性。 实验装置包括一个直流电源、一个快速控制原型控制器（RCP）、一个YXPHM-TP310b-I三电平三相DC-AC变流模块、一个三相RL负载、一台个人计算机（PC）和一台示波器。直流电源为YXPHM-TP310b-I三电平三相DC-AC变流模块供电， DC-AC变流模块随后连接到三相RL负载。该测试台设计用于在各种操作条件下对NPC逆变器进行系统评估。
祝贺【中国矿业大学】发表三相PWM整流器启动冲击电流的抑制策略高水平论文
中国矿业大学大功率电力传动与变流智能控制团队针对三相PWM整流器启动冲击电流较大等问题，研究了一种基于线性跟踪微分器(LTD)的软启动策略。通过动态地调整直流母线电压参考值的斜率，可以有效抑制整流器启动冲击电流。此外，利用牛顿迭代法研究了LTD参数与时间t的关系。在文中使用了南京研旭YXPHM-TP210b-SBTB背靠背 AC-DC-AC 模组，控制器为 TI 公司TMS320F28377D，交流和直流电流传感器型号为 HCC100BS，开关管是安森美的 NTH4L040N120SC1-D，将所提方法与分段式给定方法进行对比，通过该实验平台很有效的验证了本文的方法。
扬州大学和南京航空航天大学的研究人员提出一种新型直流电弧模型——指数分段噪声模型。该模型通过建立频率值与谱能量之间的指数关系，精准刻画电弧噪声特性。为实现该模型的参数精确提取，设计了一种新的元启发式算法——反馈混沌增长优化器（feedback chaotic growth optimizer，FCGRO）。FCGRO 在传统增长优化器（GRO）基础上引入反馈算子与混沌机制。首先，在三个经典工程优化基准问题上，通过对比实验严格评估 FCGRO 的收敛性能。随后，依托已搭建的实验平台获取的数据，采用 FCGRO 与 8 种当前最先进算法，对 DC 电弧故障的指数分段噪声模型进行参数提取。FCGRO 所得结果的总体平均均方根误差为 0.0418，标准差为 0.00818，低于其余 8 种对比优化方法，表明其参数估计的结果更准确、更稳定。在计算效率方面，FCGRO 在 9 种算法中位列第三，证明了其计算效率具有一定的竞争力。最后，对比实验证明了所提直流电弧模型的性能。
微信公众号
