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。

关键词： 半实物仿真平台 LabView FPGA 以太网控制

中图分类号： TN919.5；TP391.9；TP274
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211283
中文引用格式： 疏成成，苏建徽，施永，等. 基于LabVIEW和FPGA的半实物仿真平台的设计与实现[J].电子技术应用，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

半实物实时仿真的技术有两种方式：一种是快速控制原型(Rapid Control Prototyping，RCP)采用“虚拟控制器＋实际对象”方式；另一种是硬件在回路(Hardware in Loop，HIL)采用“实际控制器＋虚拟对象”方式，主要应用于电力电子系统控制器软件的开发。半实物实时仿真的应用领域非常广泛，涉及轨道交通、风电、光伏发电、新能源汽车、电力系统、工业传动等^[1-5]。半实物仿真的硬件在回路(HIL)仿真的方式是将数学化的实体模型和实际控制器联系在一起运行的仿真系统^[6-7]。相对于纯计算机软件仿真，半实物仿真具有有效性、可重复性、经济性、安全性等诸多优点，是一种更接近实际情形的仿真技术^[8-11]。

平台采用“FPGA+ARM”作为下位机，用以太网方式和LabVIEW上位机通信，实现在同一网络下下载模型，很大程度降低了用户使用的难度，让学生用模型做实验更加便捷。

本文详细内容请下载：http://www.chinaaet.com/resource/share/2000003783。

作者信息：

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)

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