PLECS RT Box ( Hardware-In-The-Loop)

RT Box 即時模擬測試器,憑藉 32 個類比和 64 個數位量輸入/輸出通道和 1 GHz 的雙核 CPU,它是專為即時模擬測試器進行測試與快速控制原型一個多功能的處理單元。

RT Box 模擬電力電子系統中的功率迴路包括簡單的直流斬波器、交流電機拖動處理器及復雜的多級逆變器系統。作為待測的設備控制裝置連接到 RT Box 上。可以由此可以對控制器的功能作完整的測試,而不存在功率硬體損壞的風險。

電力電子系統中最常見的控制器輸入是功率迴路中電流和電壓傳感器產生的模擬信號。這些模擬信號將由 RT Box 的模擬輸出通道提供。某先應用中也會用到數字輸入如霍爾效應傳感器的速度測量。數字輸入將由 RT Box 的數字通道提供。

電力電子應用中,控制器產生 PWM 信號驅動功率半導體開關。在進行半實物模擬中 RT Box 從數字輸入通道以小於 10 納秒的分辨率採集控制器產生的 PWM 波。 RT Box 用採集到的 PWM 信號驅動內部運作的功率迴路模型,並在幾個微秒後將當前時間點的電壓與電流值的模擬結果傳送到模擬輸出通道。有益於 RT Box 很小的 I / O 延遲,控制器感覺它在操作一台真正的功率變流器。

快速控制原型設計

RT Box 還能作為功率迴路的控制器使用。在這情況下,RT Box 模擬輸入通道接受來自電流跟電壓傳感器的模擬信號。而數字輸出通道用於生成驅動功率半導體的PWM 波。將較於多數使用 DSP 或 FPGA 的解決方案,RT Box 擁有更多的模擬和數字通道,以及更高的採樣速率和更快的 CPU,因此可以高效執行各種集成控制策略。

背靠背連接兩台 RT Box 可以進行一整套系統的測試。一台進行模擬功率迴路; 另一台模擬控制器。

RT Box配置

處理器RT Box 的核心運作是 Xilinx Zynq系統級芯片,該芯片有一個 FPGA 和兩個 CPU。 FPGA 和 CPU 之間的緊密集成,減少 I / O 通道和 CPU 之間的數據傳遞延遲。一個 CPU 用於實時模擬;另一個 CPU 用於和用戶介面通信。

模擬端口:在 RT 盒的 ADC 和 DAC 都採用使用最新 16 位技術的每秒 2 兆採樣點的模擬數位轉換器 (ADC) 數位模擬轉換器 (DAC) 芯片來達到優異的信號分辨率。輸入和輸出範圍可以由用戶靈活調整以適應相關工業電壓範圍。所有端口都有靜電放電保護、短路保護以及過壓保護裝置。

數字端口:該數字端口通常用於 PWM 捕捉和生成,而且還可以提供通用 I / O 功能。它們兼容 5 V 和 3.3 V 信號。

PLECS 整合

RT Box 與安裝 PLECS Standalone 和 PLECS 編碼器進行連結。 PLECS 編碼器會將 PLECS 模型轉為 C 代碼,以用於在 RT Box 上運行編譯。主電腦上的 PLECS 模型可以被連接在外部連結的 RT Box。這使用戶可以從 RT Box 了解參數數值變化。

簡易比對

PLECS RT Box 使用 SOC,優化了 I/O 的延遲、數值計算速度與建模的靈活性。並使用最新 16 位技術的每秒2兆採樣點的模擬數位轉換器 (ADC) 與數位模擬轉換器(DAC) 芯片來達到優異的信號分辨率。數位捕獲模塊以 7ns 採樣間隔採集 PWM 信號。

技術細節

 

處理器 Xilinx Zynq Z-7030 1 GHz
模擬輸入 通道 16路同步採樣
解析度 16位
電壓範圍 -10 … 10 V

-5 … 5 V

輸入方式 查分
採樣率 2 Msps,無週期延遲
輸入阻抗 1 MΩ, 24 pF
插口 D-SUB 37针(公)
模擬輸出 通道 16路同步採樣
解析度 16位
電壓範圍 -10 … 10 V

0 … 10 V

-5 … 5 V

0 … 5 V

採樣率 2 Msps,無週期延遲
輸出内阻  0 Ω
輸出電流 ≤ 5 mA
插口 D-SUB 37針 (母)
數字輸入 通道 32路
邏輯電平  3.3 V (兼容5 V)
插口 D-SUB 37針(公)
數入輸出 通道 32路
邏輯電平 3.3 V

5 V

插口 D-SUB 37針(母)
端口保護 短路 永久性
過壓  -24 … 24 V
通信接口 以太網 RJ-45, Gigabit
高速互聯 4 x SFP+

每路6.25 Gbps

USB A型高速USB 2.0
主機通信 B型USB 2.0
固件 SD卡
電源 内置 100 … 240 V交流

50 … 60 Hz

50 VA

尺寸 長 x 寬 x 高 310 x 250 x 100 mm