一、背景

在產品研發前期、算法驗證階段，若采用實際控制器進行控制時，存在周期長、可靠性差等問題。若采用快速控制原型（Rapid Control Prototyping簡稱RCP），那么就可以高效的、便捷的完成了前期算法的驗證。

RCP系統在新能源領域有著巨大的應用潛力，比如光伏變流器、風機變流器、儲能變流器等電力電子變換器。只需在MATLAB的Simulink搭建控制算法模型，下載到YXSPACE控制器中，即可實現控制過程。從而開發者可以不用研究任何控制芯片，以及任何嵌入式編程語言，只需要把所有精力放在核心控制算法的研究上面。

南京研旭電氣科技有限公司，始終致力于新能源各類產品的研究，也與很多科研院所以及高校建立了深厚的合作關系。多年來積累了很多寶貴的經驗，同時也接收很多合作單位的寶貴建議，從而研旭研發出快速控制原型控制器YXSPACE系列。

YXSPACE-SP6000（以下簡稱SP6000）為DSP+FPGA架構，采用TI公司的C6000系列DSP作為核心控制器，多個FPGA作為輔助控制器。C6000系列DSP屬于高端、綜合DSP，常規經常應用于復雜工業控制或者圖像處理領域。C6000系列DSP具高主頻以及高浮點處理能力，高于常規C2000系列的近幾十倍。適用于更加復雜的控制場合。

正是由于其處理能力強的特點，SP6000除RCP功能之外，還可以完成HIL仿真，即半實物仿真?？梢詫⒈豢貙ο箅娐纺Ｐ拖螺d到SP6000中進行實時仿真，目前已完成測試的拓撲包括Boost、Buck、H橋、三相兩電平全橋、隔離型DCDC以及PMSM等，其支持的最小仿真步長可以達到5us，完全可以滿足驗證性實驗。

二、YXSPACE-SP6000簡介

研旭公司推出的YXSPACE產品系列，能夠將用戶設計的圖形化的高級語言編寫的控制算法（Simulink）轉換成DIDO、AIAO量，完成實際硬件控制。同時通過YX-VIEW6000監控組態軟件，對控制器進行實時監控，從而完成模型的調試與驗證。其基本控制框圖如下所示：

控制算法模型一般采用Matlab中的Simulink工具搭建，通過研旭提供的simulink驅動庫，將模型中的接口與硬件驅動接口綁定后，通過編譯工具產生可執行文件，下載至SP6000仿真機中運行，對被控對象進行實際控制。

研旭SP6000仿真機配套軟件YXSPACE-VIEW6000（以下簡稱VIEW6000）主要用于配置仿真機外設的工作模式，同時可以實時監測控制過程中的各類運行量，包括采集量、中間控制變量等。VIEW6000采用組態式架構，用戶只需隨意托拉控件就可以搭建屬于自己的監控界面。用戶可以借助6類控件，可以便捷的了解仿真機的控制過程。

三、SP6000仿真機資源

研旭SP6000仿真機，采用插卡式結構，基本配置包含CPU板卡、2塊模擬采集ADC板卡、模擬輸出DAC板卡、數字輸出DO板卡、數組輸入DI板卡、兩塊脈寬調制PWM板卡、正交編碼QEP/捕獲CAP板卡。其板卡配置安裝圖如下：

四、YXSPACE獨特優點

• ·采用高端DSP芯片作為主運算核心，仿真速度更快，資源更豐富，其仿真結果針對實際研究更具有參考性；
• ·在Matlab中設計的控制算法自動生成代碼，自動加載到實時目標機中運行，避免了繁瑣的編程和Debug工作
• ·使用門檻低，會Matlab仿真即可完成實驗測試工作，所有測試工作只需一人即可完成
• ·模型與硬件接口鏈接簡單，只需記住端口編號即可，更不用配置硬件各類細節，免去一切不必要的麻煩；
• ·性價比高，在同等功能的前提下，YXSPACE成本更低。
• ·具備自主編寫的驅動庫，可以直接導入到Simulink庫中，用戶可以直接在Matlab軟件中拖動相應的硬件元件庫，將模型中的數據直接與硬件對接，無需再花費時間去查詢硬件映射。多種庫文件，可適用于各種工程調試需求。
• ·用戶可以隨意拖拽即可完成與硬件的連接，同時，配套了組態式的上位機，可以查看模型中任何的中間變量，可隨時觀測各種關鍵變量，從而做出相應參數上的更改。
• ·可以完成HIL仿真，最小仿真步長支持5us。   

五、YXSPACE-VIEW軟件

研旭公司專門為SP6000研發了一套上位機監控軟件VIEW6000軟件，采用組態式交互界面，方便用戶靈活、方便的查看仿真機的工作信息。

VIEW6000軟件中包含控制器設置以及組態區。其中控制器設置界面共有4類控制器設置，包括仿真步長設置，DO控制源設置，QEP/CAP模式設置，PWM模塊設置。

組態區主要包括功能按鈕、組態控件、工作區等。

在實際使用中，用戶只需用鼠標拖動各類控件，移至工作區當中，位置根據需求隨意放置。雙擊控件即可設置控件的地址號，這樣可完成控件與模型或者硬件的建立關系，操作及其簡便。

包括如下幾類控件：

六、SP6000獨有驅動庫

研旭自行開發了Simulink驅動庫，如下圖所示：

在Simulink的庫瀏覽欄中，添加研旭的驅動庫，右側就可以添加各類驅動支持驅動模塊，如ADC模塊，DAC模塊，DI模塊，PWM模塊，編碼器模塊以及示波器模塊等。用戶通過在模型中調用這些驅動模塊，就可以將模型與硬件對應起來。

雙擊ADC驅動，如下圖所示：

驅動信息為16位精度ADC，最高采樣率為200KHz。其中ADC_A_CH1表示ADC的第一通道。每個驅動模塊都有唯一的通道號，與硬件接口編號一一對應。

雙擊PWM驅動如下圖所示：

驅動信息為PWM_I的第一通道A的占空比值，數據類型為16位無符號。

雙擊DAC驅動如下圖所示：

DAC驅動信息為DAC_Channel1第一通道模擬輸出，精度為16位，最高輸出頻率可以達到100Khz，輸出范圍-10V--+10V。

雙擊示波器驅動如下圖所示：

Scope Channel 1表示第一通道示波器，與VIEW6000軟件的示波器控件波一一對應。

七、SP6000實際控制案例

• RCP實例：實現三相并網逆變器算法。

第一步：搭建Simulink模型，如下圖所示：

第二步：搭建組態軟件，實現監控功能。

第三步：將DIDO以及AIAO接口與功率電路部分連接好；此處功率電路采用研旭公司的桌面型ACDC。下圖為連接示意圖：

第四步：下載模型到SP6000中，啟動仿真，通過組態軟件中的示波器控件可以觀測控制波形如下圖所示：通過示波器的高級功能按鈕，可以查看點數的深度，更加方便分析波形數據。

第五步：通過錄波功能，將實驗過程的數據可以保存下來， 利用MATLAB的plot描點工具，將原始數據以圖形形式展現出來，如下圖所示三相并網電流波，然后通過plot內部自帶的縮放、擴放等工具，可以對數據進行更加深入的分析。

若用戶想將模型內部關鍵節點數據采用模擬量方式輸出時，此時只需要調用SP6000的DAC模塊驅動，然后通過實際示波器測量DAC接口即可。下面是將占空比與PWM信號同時測量的示波器屏幕截圖，1通道為PWM實際輸出波形，2通道為模擬量輸出的占空比波形。

• HIL實例：實現Boost升壓電路硬件在環仿真，采用SP2000作為實際控制器，采用SP6000作為Boost模型仿真機。如下圖所示：

SP2000運行Boost控制算法模型，即采用外環電壓PI控制，實現升壓、穩壓的作用。而SP6000運行Boost功率電路模型，包括直流電源、IGBT開關，二極管、電容，電感，電阻等器件。SP6000將內部的模擬量通過DAC板卡送出給SP2000的模擬輸入ADC板卡，同時通過DI板卡接收SP2000發出的PWM信號，從而實現Boost電路的仿真。

Boost電路模型：

詳細設計參數表格

電路接口表格

Boost控制算法模型：

電路接口表格

按照以上接口表格將SP2000和SP6000硬件對接：

通過監控軟件，可以查看BOOST的控制效果，如下圖：