PLECS RT Box ( Hardware-InThe-Loop)

RT Box 即時模擬測試器,憑藉32個模擬和64個數字量輸入/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)與數位模擬轉換器(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