EasyGo DeskSim是一款配置型的實(shí)時(shí)仿真軟件，它允許用戶將Simulink算法程序快速部署到EasyGo實(shí)時(shí)仿真機(jī)上。實(shí)時(shí)仿真機(jī)支持選配不同的FPGA芯片和IO模塊，能夠處理高速信號(hào)，并通過(guò)IO模塊輸出真實(shí)的仿真結(jié)果，可滿足用戶在科研、教學(xué)或工業(yè)測(cè)試中的多樣化需求。

本篇內(nèi)容主要介紹基于EasyGo DeskSim進(jìn)行的AC-DC-MMC五電平的實(shí)時(shí)仿真。

AC-DC-MMC實(shí)時(shí)仿真

01軟件特點(diǎn)

▍操作簡(jiǎn)單：配置界面只需進(jìn)行模型的載入，刷新，編輯，移除操作。

▍智能檢測(cè)：模型載入后會(huì)自動(dòng)檢測(cè)錯(cuò)誤，并提示用戶修改。

▍方便易用：在FPGA Coder Solver下可用基礎(chǔ)模塊靈活搭建各種高速模型，最小可支持100ns步長(zhǎng)的超高速實(shí)時(shí)仿真，且無(wú)需進(jìn)行FPGA編譯。

▍多種FPGA解算器靈活搭配：可根據(jù)需求選擇合適的解算器，在FPGA上進(jìn)行電力電子系統(tǒng)仿真或者自定義模型仿真，均無(wú)需進(jìn)行FPGA編譯。

▍自帶工具箱：軟件自帶實(shí)用小工具，方便用戶更快地完成實(shí)時(shí)仿真。

02應(yīng)用指南

今天給大家介紹AC-DC-MMC五電平的實(shí)時(shí)仿真。

▍模型搭建

離線模型

MMC的每一相上下橋臂，均由四個(gè)結(jié)構(gòu)相同的子模塊與一個(gè)數(shù)值相同的電抗器串聯(lián)而成，每一個(gè)子模塊中都是一個(gè)半橋并聯(lián)一個(gè)電容。

交流測(cè)為工頻1000V三相電壓，負(fù)載輸出為100Ω的電阻，控制采用外環(huán)電壓環(huán)、內(nèi)環(huán)電流環(huán)的雙閉環(huán)控制。同時(shí)，采用其于載波移相調(diào)制的電容電壓平衡控制，使穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)下均能有效地保證電容電壓平衡。

電壓參考值給定為4000V，在0.05秒時(shí)啟動(dòng)脈沖，運(yùn)行離線模型觀察波形。

如視頻所示，直流側(cè)輸出穩(wěn)定在4000V，上下橋臂的五電平波形，輸出側(cè)的有功無(wú)功，C相子模塊的電容分壓波形及其他波形。

實(shí)時(shí)模型

在實(shí)時(shí)化模型搭建時(shí)，將主拓?fù)洳糠植渴鹪贔PGA中，將控制算法部分放置在CPU中，將脈沖生成部分放置在另一塊FPGA中。最后，通過(guò)外部的物理I0實(shí)際連接，使兩塊FPGA進(jìn)行交互，并通過(guò)CPU進(jìn)行閉環(huán)控制。

實(shí)時(shí)模型的整體架構(gòu)如圖所示：

將控制部分復(fù)制進(jìn)CPU中，原模型中的控制不變。將脈沖生成部分轉(zhuǎn)換成占空比下傳至FPGA，生成的占空比信號(hào)進(jìn)入FPGA后，通過(guò)PWM生成模塊進(jìn)行高頻的脈沖生成，該模塊可以設(shè)置載波的初始相位、頻率、死區(qū)等，同一橋臂上每一個(gè)子模塊載波依次移相90度。

在解算器中，選擇No Solver模式，F(xiàn)PGA Type選擇6300，卡槽選擇第二個(gè)槽。將主拓?fù)洳糠忠浦驳搅硪粔KFPGA中，在解算器中選擇電力電子模式，F(xiàn)PGA Type選擇6500，卡槽選擇第三個(gè)槽。用FromGoto模塊傳遞電壓電流信號(hào)，通過(guò)FPGA Outport進(jìn)入CPU中運(yùn)算，并通過(guò)DI模塊將外部實(shí)際物理脈沖采集，輸入到拓?fù)渲羞M(jìn)行閉環(huán)控制。

在頂層通用界面中，可以通過(guò)Ul Control進(jìn)行人機(jī)交互，如設(shè)置直流電壓參考值和使能信號(hào)，還可以設(shè)置Scope模塊。

▍實(shí)時(shí)仿真

在實(shí)時(shí)模型搭建好后，打開EasyGo DeskSim軟件。

點(diǎn)擊"載入"按鈕，找到實(shí)時(shí)模型的文件路徑并點(diǎn)擊，軟件便開始自動(dòng)解析模型信息。在軟件下方可以看到模型的相關(guān)信息，如拓?fù)涞淖钚》抡娌介L(zhǎng)，關(guān)鍵元件數(shù)即仿真規(guī)模等，包括脈沖的詳細(xì)信息、載波頻率、初始相位、死區(qū)等。

設(shè)置CPU的仿真步長(zhǎng)后，可通過(guò)Build按鈕將控制算法進(jìn)行一鍵編譯，顯示綠色圖標(biāo)代表編譯成功。進(jìn)入用戶交互界面，搭建自定義監(jiān)控界面，調(diào)整Gs值，使仿真效果更好。視頻中Gs值已經(jīng)調(diào)試過(guò)，所以直接輸入。進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊配置，輸入仿真機(jī)的IP地址。

啟動(dòng)實(shí)時(shí)仿真，啟動(dòng)脈沖，可以觀察到仿真波形與離線一致。修改直流電壓參考值，仿真波形跟隨變化。