基于EasyGo DeskSim进行的AC-DC-MMC五电平的实时仿真

描述

EasyGo DeskSim是一款配置型的实时仿真软件,它允许用户将Simulink算法程序快速部署到EasyGo实时仿真机上。实时仿真机支持选配不同的FPGA芯片和IO模块,能够处理高速信号,并通过IO模块输出真实的仿真结果,可满足用户在科研、教学或工业测试中的多样化需求。

本篇内容主要介绍基于EasyGo DeskSim进行的AC-DC-MMC五电平的实时仿真。

AC-DC-MMC实时仿真 

01软件特点   

▍操作简单:配置界面只需进行模型的载入,刷新,编辑,移除操作。

▍智能检测:模型载入后会自动检测错误,并提示用户修改。

▍方便易用:在FPGA Coder Solver下可用基础模块灵活搭建各种高速模型,最小可支持100ns步长的超高速实时仿真,且无需进行FPGA编译。

▍多种FPGA解算器灵活搭配:可根据需求选择合适的解算器,在FPGA上进行电力电子系统仿真或者自定义模型仿真,均无需进行FPGA编译。

▍自带工具箱:软件自带实用小工具,方便用户更快地完成实时仿真。

02应用指南   

今天给大家介绍AC-DC-MMC五电平的实时仿真。

▍模型搭建

离线模型

MMC的每一相上下桥臂,均由四个结构相同的子模块与一个数值相同的电抗器串联而成,每一个子模块中都是一个半桥并联一个电容。

交流测为工频1000V三相电压,负载输出为100Ω的电阻,控制采用外环电压环、内环电流环的双闭环控制。同时,采用其于载波移相调制的电容电压平衡控制,使稳态和动态下均能有效地保证电容电压平衡。

电压参考值给定为4000V,在0.05秒时启动脉冲,运行离线模型观察波形。

如视频所示,直流侧输出稳定在4000V,上下桥臂的五电平波形,输出侧的有功无功,C相子模块的电容分压波形及其他波形。

实时模型

在实时化模型搭建时,将主拓扑部分部署在FPGA中,将控制算法部分放置在CPU中,将脉冲生成部分放置在另一块FPGA中。最后,通过外部的物理I0实际连接,使两块FPGA进行交互,并通过CPU进行闭环控制。

实时模型的整体架构如图所示:

MMC

将控制部分复制进CPU中,原模型中的控制不变。将脉冲生成部分转换成占空比下传至FPGA,生成的占空比信号进入FPGA后,通过PWM生成模块进行高频的脉冲生成,该模块可以设置载波的初始相位、频率、死区等,同一桥臂上每一个子模块载波依次移相90度。

在解算器中,选择No Solver模式,FPGA Type选择6300,卡槽选择第二个槽。将主拓扑部分移植到另一块FPGA中,在解算器中选择电力电子模式,FPGA Type选择6500,卡槽选择第三个槽。用FromGoto模块传递电压电流信号,通过FPGA Outport进入CPU中运算,并通过DI模块将外部实际物理脉冲采集,输入到拓扑中进行闭环控制。

在顶层通用界面中,可以通过Ul Control进行人机交互,如设置直流电压参考值和使能信号,还可以设置Scope模块。

▍实时仿真

在实时模型搭建好后,打开EasyGo DeskSim软件。

点击"载入"按钮,找到实时模型的文件路径并点击,软件便开始自动解析模型信息。在软件下方可以看到模型的相关信息,如拓扑的最小仿真步长,关键元件数即仿真规模等,包括脉冲的详细信息、载波频率、初始相位、死区等。

设置CPU的仿真步长后,可通过Build按钮将控制算法进行一键编译,显示绿色图标代表编译成功。进入用户交互界面,搭建自定义监控界面,调整Gs值,使仿真效果更好。视频中Gs值已经调试过,所以直接输入。进行网络通讯配置,输入仿真机的IP地址。

启动实时仿真,启动脉冲,可以观察到仿真波形与离线一致。修改直流电压参考值,仿真波形跟随变化。

 

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