基于LabVIEW和FPGA的半实物仿真平台的设计与实现
2021年电子技术应用第10期
疏成成1，2，苏建徽1，2，施 永1，2，解 宝1，2，赖纪东1，2
1.光伏系统教育部工程中心，安徽 合肥230009； 2.合肥工业大学 电气与自动化工程学院，安徽 合肥230009
摘要： 针对电力电子本科或研究生教学实验，基于LabVIEW和简易FPGA板卡，设计了一种高性价比的电力电子半实物实时仿真教学实验平台。仿真平台系统由上位机和模型运算单元FPGA板卡组成，人机界面及实验波形数据显示基于LabVIEW软件平台编制，通过以太网实现与FPGA板卡数据交换，平台系统可以进行多种电路拓扑模型的下载安装和HIL实时仿真实验。
中圖分類號： TN919.5；TP391.9；TP274
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211283
中文引用格式： 疏成成，蘇建徽，施永，等. 基于LabVIEW和FPGA的半實物仿真平臺的設計與實現[J].電子技術應用，2021，47(10)：57-62.
英文引用格式： Shu Chengcheng，Su Jianhui，Shi Yong，et al. Design and implementation of a hardware-in-the-loop simulation platform based on LabVIEW and FPGA[J]. Application of Electronic Technique，2021，47(10)：57-62.
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211283
中文引用格式： 疏成成，蘇建徽，施永，等. 基于LabVIEW和FPGA的半實物仿真平臺的設計與實現[J].電子技術應用，2021，47(10)：57-62.
英文引用格式： Shu Chengcheng，Su Jianhui，Shi Yong，et al. Design and implementation of a hardware-in-the-loop simulation platform based on LabVIEW and FPGA[J]. Application of Electronic Technique，2021，47(10)：57-62.
Design and implementation of a hardware-in-the-loop simulation platform based on LabVIEW and FPGA
Shu Chengcheng1，2，Su Jianhui1，2，Shi Yong1，2，Xie Bao1，2，Lai Jidong1，2
1.Photovoltaic System Ministry of Education Engineering Center，Hefei 230009，China； 2.School of Electrical and Automation Engineering，Hefei University of Technology，Hefei 230009，China
Abstract： Aiming at the teaching experiment of undergraduate or graduate students in power electronics, based on LabVIEW and simple FPGA board, a high cost-effective hardware in the loop real-time simulation teaching experiment platform for power electronics is designed. The simulation platform system is composed of upper computer and FPGA board. The man-machine interface and experimental waveform data display are based on LabVIEW software platform. Data exchange with FPGA board is realized through Ethernet. The platform system can download and install various circuit topology models and HIL real-time simulation experiments.
Key words : hardware-in-the-loop simulation platform；LabVIEW；FPGA；Ethernet control
0 引言
半實物實時仿真的技術有兩種方式：一種是快速控制原型(Rapid Control Prototyping，RCP)采用“虛擬控制器＋實際對象”方式；另一種是硬件在回路(Hardware in Loop，HIL)采用“實際控制器＋虛擬對象”方式，主要應用于電力電子系統控制器軟件的開發。半實物實時仿真的應用領域非常廣泛，涉及軌道交通、風電、光伏發電、新能源汽車、電力系統、工業傳動等[1-5]。半實物仿真的硬件在回路(HIL)仿真的方式是將數學化的實體模型和實際控制器聯系在一起運行的仿真系統[6-7]。相對于純計算機軟件仿真，半實物仿真具有有效性、可重復性、經濟性、安全性等諸多優點，是一種更接近實際情形的仿真技術[8-11]。
平臺采用“FPGA+ARM”作為下位機，用以太網方式和LabVIEW上位機通信，實現在同一網絡下下載模型，很大程度降低了用戶使用的難度，讓學生用模型做實驗更加便捷。
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作者信息：
疏成成1，2，蘇建徽1，2，施 永1，2，解 寶1，2，賴紀東1，2
(1.光伏系統教育部工程中心，安徽 合肥230009；
2.合肥工業大學 電氣與自動化工程學院，安徽 合肥230009)
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