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AppSIM 实时仿真测试平台

AppSIM实时仿真测试平台:电力电子控制 | 系统设计实时仿真解决方案 | 减少研发费用支出 | 缩短产品发布周期 | 全覆盖可重现测试工具

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关于AppSIM

AppSIM是一套实施数字与模拟混合实时仿真的工业级系统平台,可以帮助工程师直接将MATLAB/Simulink下建立的动态系统数学模型应用于实时仿真、控制、测试以及其它相关领域。AppSIM是一种全新的基于模型的工程设计应用平台,工程师可以基于此平台实现工程项目设计、实时仿真、快速原型 与硬件在回路测试全套解决方案。由于其开放性、可扩展性能为所有的应用提供一个低风险的起点,使得用户可以根据项目的需要随时随地对系统运算能力进行验证 及扩展,不论是为了加快仿真速度或者是为满足应用的实时硬件在回路测试需要。
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AppSIM用途示例:用于电网和电力电子系统的控制和保护装置开发和测试

半实物或控制器在环仿真技术用于开发和测试控制器和保护系统,目标是验证和认证控制器和保护系统软件程序的功能、性能、质量和安全。为了实现这个目标,与 实际环境一样,测试中的实际控制和保护装置通过电流和电压接口连接到一个仿真器。具有高精度和高保真的仿真器模拟在正常和错误的条件下典型系统的稳态和瞬 态行为。通过现实重建,让控制器相信它是连接到真正的物理系统,然后就可以获得在任何操作条件下测试控制器和保护装置所需的全部灵活性。电力半实物仿真是 把半实物仿真的概念扩展到电力组件中。在电力半实物仿真中,I/O口需要高功率流测试电源转换器、发电机、FACTS等等。
电力半实物仿真成功与否取决于可靠的模型、反应时间低于几微秒的快速程序执行和快速的I/O通信,因此控制器和保护系统是在等同于它在现实中所处条件下测 试的。另外也需要一系列工具集,用来监控仿真器和解释结果的可视化工具,如示波器、图表、数据记录等等,这些都是AppSIM电力电子实时半实物仿真测试 系统的主要特点。
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AppSIM优势

1、有助于支持概念验证

①展示和销售新想法和项目
②实现初步设计和成本估算
③完成研发工作和产品开发

2、降低成本和时间来设计和测试新的保护、控制和电力电子系统
①当实际系统或测试平台并不可用
②与几个工程和测试团队并行工作

3、通过增加测试覆盖率提高系统可靠性
①在无法执行实际系统或物理测试平台的故障和正常操作状况下测试系统
②执行集成测试来评估与其他控制、保护和电力电子系统的交互

4、提高系统性能
①使用自动化测试用更少的时间来优化一些意外事件的控制参数
②使用蒙特卡罗测试方法来发现和解决很难复制的随机问题

5、延长组件寿命
①使用随机技术来评估电力电子无源设备以及输电线路的最不利的压力
②测量应力在控制和保护系统的行为的影响

6、减少时间和系统调试以及故障排除的成本

7、提高专业培训和教育的有效性

8、硬实时性能

AppSIM提供了基于PC平台的最优秀的硬实时性能,并且能确保并行运算不会改变模型的行为、引入实时干扰或造成死锁,闭环运行步长可低于30微秒,同时将仿真步长抖动控制在纳秒量级。

9、实时操作系统
AppSIM选择QNX作为底层实时操作系统,QNX在许多任务关键的实时工程应用中表现出来的稳定性和可靠的实时性亦使其成为要求较高的工程模拟和控制项目的很好选择。

10、Matlab/Simulink/SimPowerSystems
与SimPowerSystems解算器不同,AppSIM根据电力电子系统实时仿真特点设计的专用解算器,能够将基于SimPowerSystems的模型转化为实时模型,保证模型的可靠性、准确度以及更小的实时仿真步长,极大提高了模型运算速度和精度。

11、高速 XHP 模式
AppSIM的 XHP(超高性能)模式允许用户能够以非常快的速度在目标机上计算实时模型,这使得用户能够运行比分布式处理器更复杂的模型。数字模拟 I/O运行时间周期可低于10微秒、系统管理削减到1微秒以下。

AppSIM软件环境

AppSIM是基于Eclipse架构的模型化设计集成开发环境,以MATLAB/Simulink为引擎。AppSIM软件开发环境工作原理的核心思想是基于Simulink算法模型,快速生成可执行的C代码,实现上层模型化设计与硬件实现的无缝衔接。

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关键特性

1、与Matlab/Simulink绝大多数功能完全兼容
2、支持电力系统模块库SimPowerSystem
3、支持Simulink下大多数工具箱库
4、支持多路多核处理器
5、目标机采用QNX实时操作系统
6、支持基于网络的在线调参
7、支持仿真模型分割
8、支持基于共享内存的多核多模型同步运行
9、支持仿真数据在线存储
10、支持自定义总线的嵌入式接口箱,实现模拟数字量输入输出功能卡级联同步运行,并在Matlab/Simulink下统一接口模块
11、基于Eclipse简洁易用的图形用户界面

运行特性

1、仿真模型在多个目标机上分布式同步运行
2、目标机间数据通过共享内存通讯
3、、集成的显示和监控面板
4、动态信号跟踪 — 运行时可以选择监控任意信号
5、在线参数编辑器 — 可以在运行时动态整定模型参数
6、广泛I/O硬件支持

自动代码生成

自动代码生成组件能将Simulink模型转换成C代码,实现系统算法模块化设计到底层硬件实现的无缝衔接,完成半实物仿真系统的快速原型开发。

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模型分割

随着仿真模型的日益复杂,计算机性能随着多核处理器的发展越来越高,AppSIM能够有效的将二者结合起来,达到快速有效的运行处理复杂模型的目的。模块 分割组件能将复杂系统模型分割成多个功能子模型。并可以实现各个子模型的代码转换,下载到目标机不同的处理核上运行。在运行期间,各个子模型能够正确的进 行数据的交互,实现与分割前模型运行一致的效果。这样通过将复杂模型分解成不同的子模型,利用多核处理器的快速运算能力实现半实物仿真系统的分布式解算, 大大提高运算效率。
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在线调参


模型分割之后各个子模型需要经过编译,下载,编译成可执行文件等一系列过程才能够在目标机有效的运行。在模型运行期间,需要动态的更改模型中可调参数的数 值,观测其运行状态。如果每更改一次参数都要经过上述的过程,显然很浪费时间效率低下。在线调参组件通过网络传输协议将主机和目标机有机的联系起来。在模 型运行期间,在主机端随时的更改可调参数的数值,通过网络协议将更改后的数值发送至目标机特定的位置,就可以达到调节参数的目的,无需编译、下载等复杂的 过程。

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sm_system中的Sine Wave信号源

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信号源的频率和幅度的初始值

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信号源的频率和幅度的更改值

在线监控

在模型运行期间,有时候需要利用示波器等显示仪器观察其运行状态。为了能够及时有效的了解模型在目标机的运行状态,在线监控组件提供了在主机端显示模型运 行状态的功能。主机与目标机之间通过网络传输协议实现相互之间的数据交互,在主机端接受目标机端模型运行状态的反馈信息,并实时的显示出来。方便用户对模 型运行状态的了解。该功能与在线调参功能结合起来,能够让用户对模型参数变化导致的运行状态的变化更加清晰。

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sm_system中的Sine Wave信号源

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Sine Wave信号源的初始运行波形

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Sine Wave信号源调参之后的运行波形

在线存储

模型运行期间,通过在线监控功能组件可以方便的查看模型的实时运行状态,但是不能记录某一时间段内或某一点附近的运行状态,不方便对模型运行状态的分析。 在线存储功能组件能够将模型的运行状态记录下来,保存仿真结果。可以从起始点进行保存,也可以设定触发条件,当满足此条件时开始存储。有利于对模型某一时 间段内的运行状态进行有效的分析。
 
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在线存储模块

AppSIM应用现场

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上图左侧:一台实时仿真机主机和三台IO接口箱组成实时仿真系统。
上图右侧:八个信号调理箱,包含:电压源、电流源、电流转电压、电压转电流、光电转化、电光转换等功能机箱。

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上图为APF控制器与主电路,SVG控制器及主电电路

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上图为SVG控制器及主电路,TCSC控制器及主电路

 

关于AppSIM 实时仿真测试平台的其他应用:

  1、在电力电子系统开发中的应用

电力电子系统开发
 

  2、在高速动车组控制器调试中的应用

高速动车组控制器调试

  3、用于永磁同步发电机组联合仿真

永磁同步发电机组联合仿真

  4、用于大功率牵引系统

大功率牵引系统

  5、机械液压(AMEsim)联合实时仿真

机械液压(AMEsim)联合实时仿真

  6、用于航空航天模拟器

航空航天模拟器

 


鉴于网站能展示的信息有限,更多AppSIM实时仿真测试平台的功能请详询神州普惠AppSIM产品工程师,也可以在线咨询或者拨打咨询电话:010-58858980-6515 / 400-086-6058欢迎浏览!

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