ECM - NIDays 2015 - 基于FPGA的电力电子系统控制与仿真

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基于FPGA的电力电子系统控制与仿真

汪新星 远宽能源(ModelingTech)

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议程

公司与StarSim简介 基于FPGA的控制器实现 基于FPGA的电力电子系统实时仿真ModelingTech控制与仿真解决方案

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ModelingTech的公司愿景利用NI这个通用的硬件平台上最新的FPGA和多核CPU等技术，结合StarSim 系列软件来协助用户应对新能源与微网等应用中的控制与实时仿真挑战！

StarSim Offline StarSim Real-Time StarSim Control IP StarSim FPGA

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StarSim – 基于LabVIEW的电磁暂态仿真软件I: 搭建拓扑 II: 生成LabVIEW中模型

III: 利用LabVIEW编写控制部分，构成闭环

V: 仿真结果

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StarSim采用经典可靠的电磁暂态建模与仿真技术12脉波直流输电系统仿真结果比对

双馈风电系统仿真结果比对

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传统电力电子控制器开发一、Simulink仿真 二、DSP C语言实现

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电力电子控制器设计 DSP vs FPGADSP(算法)+ FPGA(IO和PWM脉冲) 在电力电子控制器中应用广泛；

完全基于FPGA的解决方案： 处理速度和可靠性的优势LabVIEW FPGA 支持在FPGA上进行图形化的浮点编程

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基于FPGA的电力电子控制器开发一、LabVIEW+StarSim仿真

二、仿真验证过图形化算法直接下载FPGA

仿真验证和Deploy是同一套代码！! FPGA的并行性(高速率控制),高可靠性http://doc.guandang.net

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新的软硬件助力基于FPGA的控制器开发一、新的ZYNQ FPGA硬件 二、新的软件工具包

667MHz双核ARM处理器 Artix-7 FPGA (220 DSP48e) 16路同步AI(100 kS/s), 14路高 速DO,…

FPGA上的算法VI 现成可用的硬件控制project (并网 逆变器，PMSM电机控制等。。。)

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基于CompactRIO的双馈风电变流器控制

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其它ModelingTech电力电子控制成功案例

双馈风电模拟机组

永磁风电模拟机组

可控功率源http://doc.guandang.net

基于晶闸管的HVDC

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基于FPGA的实时仿真

? 纯硬件实现没有RT OS开销 直接访问IO 利用FPGA的并行性加速运算

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基于FPGA的实时仿真StarSim FPGA 算法内核： LC Modeling + Backward Euler Solver OnOff

对不同的拓扑对应相同的导纳矩阵 无需插值(梯形积分法需要插值)

StarSim FPGA的易用性： 用户无需进行FPGA模型StarSim Editor 搭建模型模型输入输入和 仿真器IO Mapping 下载FPGA实时运行

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CPU与FPGA联合仿真的方案StarSim 建模

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