随着仿真技术的发展,半实物仿真的应用越来越广泛。半实物仿真是一种介于纯数学仿真与物理仿真之间的仿真方式,既有纯数学仿真的柔性变形能力,又具备物理仿真的实时性特点。而在电力电子领域中,电力电子产品的发展迅速,普通的纯数学仿真所起的作用逐渐减小,对半实物仿真的需求逐渐增大。由于国外知名半实物仿真平台价格昂贵,且通用性差,本文通过对半实物仿真原理的分析,结合典型电力电子电路的需求,自行设计一个半实物仿真硬件平台。本文首先阐述了半实物仿真的原理,介绍了半实物仿真发展的现状和国外一些知名的半实物仿真平台。由于国外半实物仿真平台价格昂贵,且专用性强,本文提出针对电力电子系统,利用FPGA的实时性自行设计一个基于FPGA的半实物仿真硬件平台。本文结合典型电力电子电路的需求分析,确定了半实物仿真平台的组成部分和整体架构。通过分析整个平台的通信需求设计了各板卡之间的通信方式,其中针对FPGA板卡与DA板卡和DO板卡的串行通信方式提出了改进型SPI通信方式。设计各块板卡的硬件电路,成功搭建了一个半实物仿真硬件平台的雏形。之后对半实物仿真平台进行功能验证。首先验证了改进型SPI通信的可行性,其次针对FPGA板卡,提出采用多片FPGA级联型JTAG接口,减少JTAG口数量节约PCB面积。另外还验证了AD板卡的功能,最后用搭建的这个半实物仿真硬件平台,对10KVSTATCOM进行硬件在回路仿真,测试MMC子模块预充电过程中直流侧电压和输出电流的动态和稳态响应,验证了半实物仿真硬件平台的可用性。 还原
