技术文章

最新文章

快速原型控制器技术实训装置

发布时间: 2023-02-08 来源: 管理员

快速原型控制器技术实训装置
1、支持Simulink代码自动生成和基于模型的程序设计；算法的Simulink模型可直接仿真下载到快速原型控制器的过程，能使用Matlab/Simulink进行控制算法设计并在线实时仿真的功能，无需了解软硬件实现及编程过程，就能进行控制设计和调试。
2、控制器需采用双DSP+FPGA双核结构，主控制器采用TMS320F28377，双核200MHZ*2主频，封装的底层驱动，可进行电力电子、电机驱动等复杂算法的研究。
3、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。多种库文件，可适用于各种工程调试需求。
4、用户可以随意拖拽即可完成与硬件的连接，同时，配套了组态式的上位机，可以查看模型中任何的中间变量，可随时观测各种关键变量，从而做出相应参数上的更改。
5、需采用总线扩展方式，采用插卡方式，各个子板卡可进行扩展，不接受单板卡方式。用户根据实际功能需求，可以灵活配置板卡种类，基本配置是CPU板卡、模拟采集ADC板卡、模拟输出DAC板卡、数字输出DO板卡、数组输入DI板卡、脉宽调制PWM板卡。
6、板卡资源参数如下：
机箱插槽：6槽机箱；实时控制器：TMS320F28377+FPGA（针对简易控制算法，可实现20us仿真步长）；Simulink板：8路内部12位AD，1路SCI，5路DI（包含1路QEP接口和1路通用DI），6路DO（6路PWM）；PWM板：16路DO（包含12路PWM和4个通用DO），8路DI（包含1路QEP接口和4路通用DI）；AD采集板：16路16位AD（±5V和±10V输入范围可选）；DA输出板：8路DA（±10V输出）；通用DIDO板：8路通用DO和16路通用DI；同步通信单元：一路100M网口，一路隔离485/232/CAN接口。
基于模型开发快速原型监控功能
7、将Simulink模型与快速原型控制器硬件结合在一起，下载到控制器中执行，控制器运行过程中，此软件可以将Simulink模型中想要查看的各类控制量直观显示，也可以随时修改各类控制参数，让控制器实时响应，从而实现了真正的在线仿真。
8、在线仿真运行界面，采用组态方式，科研者根据自己需求，可以随意添加控件，具备实时录波功能，可完整录制整体系统运行的波形数据，同时数据可以保存为mat和xls格式，波形数据可以通过matlab软件直接打开并查看。
9、软件具备三类设置，包括通信IP、板卡的数量设置；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；显示界面设置，用于最终的数据查看以及设置。显示界面中包括遥控、遥调、遥信、遥测、示波器控件。
10、组态化软件需具备遥控、遥调、遥信、遥测、示波控件
1）遥控控件，若DO控制源由RCP软件控制的话，可以通过此控件控制DO信号，OFF表示DO输出低，ON表示DO输出高；
2）遥调控件，此控件为浮点型控件，用户可以在线随时修改此控件值，传递给仿真机，此控件与simulink库中的GetData驱动配合使用；
3）遥信控件，可以监测仿真机外扩的DI信号，灯亮的时候表示DI接收为高电平信号，灯灭的时候表示DI接收为低电平信号；
4）遥测控件，可以查看仿真机上传的数据值；
5）示波器控件，通过此控件可以查看实时变化的数据，其传送速率可以与控制频率相等，不丢点的查看数据波形。同时此控件可以控制采集深度，方便用户更加清晰的查看仿真机的控制效果。此控件与simulink库中的Scope驱动配合使用。
11、系统需具备以下配置功能：通讯设置，主要设置通信的IP地址；PWM_A设置，对PWM_A板卡的PWM进行设置，主要设置PWM的频率值，死区值，倍频值，互补设置，相位使能等；PWM_B设置，对PWM_B板卡的PWM进行设置，主要设置PWM的频率值，死区值，倍频值，互补设置，相位使能等；DO设置，主要设置DO的控制源，要么由simulink模型控制，要么由rcp软件控制；QEP设置：主要设置编码器的精度；开始通信：表示仿真机与RCP建立通信关系；停止通信：表示仿真机与RCP断开通信关系；复位：表示对仿真机整体进行复位操作；保护：通过保护界面设置值，可以辅助仿真机按照极限值进行保护；启动仿真：通知仿真机运行simulink模型；开始录播：将仿真机上传的值保存。
电力电子变流器（开放式架构）
12、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，用户可以观察内部的硬件结构。同时顶盖可以打开，可进行相关信号的测量。
13、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。
14、具有保护机制，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。
15、通过数据采集器经过RJ45以太网口连接PC机，使用对应的后台软件，可以查询模块的状态信息，实时波形，下发操作指令。
16、半实物仿真功能，可与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。
17、变流器主要参数：主控制板，TMS320F28335 32位DSP控制板；辅助供电电源220VAC；直流端最大直流电压700V，最大直流电流40A；交流端最大交流电压400V，最大交流电流30A；驱动模块可以驱动1200V、50A IGBT，带短路保护；采样系统分辨率16位，传感器误差≤0.2%。
18、电子变流器模块需同时实现双向DC-DC和DC-AC两级拓扑结构。
19、提供与配套的Simulink仿真模型，该模型可以直接驱动功率硬件电路，实现功率变换。仿真模型需开放，用户可以直接在此基础上进行修改。
20、配备相应的Matlab离线仿真算法模型一套，供用户进行基于模型的算法优化设计。
21、具备DSP辅助控制器，配合外围信号采集调理电路、IO驱动电路等组成。完成以下功能：各类信号的采集调理，送给主控制器以及自身使用；送给主控制器目的是实现算法控制，自身采集主要用于对系统的实时保护；对IO信号的驱动管理，将主控制器输出信号管理后输出给功率变换电路，实现控制，同时检测系统运行情况，一旦发生错误，通过对IO管理，就可以封闭主控制器的控制信号；配合基于模型开发快速原型监控系统，可以直观设备查看运行参数；本身可以实现算法控制，用于对比仿真效果。
22、需具备以下实验内容：
1）Boost升压原理和功率硬件电路分析；
2）Simulink离线仿真--Boost升压电路；
3）快速原型控制仿真--Boost升压电路；
4）BUCK降压原理与功率硬件电路分析；
5）Simulink离线仿真--BUCK降压电路；
6）快速原型控制仿真--BUCK降压电路；
7）单相全桥PWM整流原理和电路分析；
8）Simulink离线仿真--单相全桥PWM整流电路；
9）快速原型控制仿真--单相全桥PWM整流电路；
10）单相全桥独立逆变原理与电路分析；
11）Simulink离线仿真--单相全桥独立逆变电路；
12）快速原型控制仿真--单相全桥独立逆变电路；
13）单相全桥并网逆变原理与电路分析；
14）Simulink离线仿真--单相全桥并网逆变电路；
15）快速原型控制仿真--单相全桥并网逆变电路；
16）Simulink离线仿真--DC-DC+DC-AC两级独立逆变电路；
17）快速原型控制仿真--DC-DC+DC-AC两级独立逆变电路；
18）Simulink离线仿真--DC-DC+DC-AC两级并网逆变电路；
19）快速原型控制仿真--DC-DC+DC-AC两级并网逆变电路。
大功率直流电源
23、功率容量≥15kW，输出直流电压50-750V，最大电流25A
24、高频隔离，功率因数≥0.99；
25、最大工作效率≥95%,满载工作效率≥95%；
26、全数位设计，输出电压、电流及功率测量显示功能；
27、支持输入过/欠压保护、输入过流保护；
28、支持输出过压，过流短路保护功能、以及过温度保护功能。