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YXSPACE-SP2000 快速原型控制器
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YXSPACE快速原型控制器
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YXSPACE-快速原型控制器
YXSPACE-SP2000 快速原型控制器
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產(chǎn)品描述
一、背景
在產(chǎn)品研發(fā)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(tǒng)在新能源領(lǐng)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Y(jié)XSPACE控制器中，即可實現(xiàn)控制過程。從而開發(fā)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(chǎn)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(guān)系。多年來積累了很多寶貴的經(jīng)驗，同時也接收很多合作單位的寶貴建議，從而研旭研發(fā)出快速控制原型控制器YXSPACE系列。
YXSPACE-SP2000（以下簡稱SP2000）采用TI公司的C2000系列DSP-F28xx作為核心控制器。研旭選擇此款DSP，正是由于其被廣泛應用與各類新能源產(chǎn)品當中。所以SP2000快速控制原型在滿足控制需求的情況下，更能貼近實際產(chǎn)品，為開發(fā)者提供更為可靠的驗證結(jié)果。SP2000作為SP1000的升級版本，除了在外設資源方面多于SP1000，更是在CPU處理能力上做了提升，為更加復雜的控制場合提供了保障。
二、YXSPACE-SP2000簡介
研旭公司推出的YXSPACE產(chǎn)品系列，能夠?qū)⒂脩粼O計的圖形化的高級語言編寫的控制算法（Simulink）轉(zhuǎn)換成DIDO、AIAO量，完成實際硬件控制。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，將模型中的接口與硬件驅(qū)動接口綁定后，再結(jié)合TI公司的CCS編譯工具產(chǎn)生可執(zhí)行文件，下載至YXSPACE控制器中運行。
研旭YXSPACE-VIEW2000軟件主要用于配置YXSPACE控制器工作模式，同時可以實時監(jiān)測控制過程中的各類運行量，包括采集量、中間控制變量等。YXSPACE-VIEW2000包括了6類組態(tài)控件，分別為遙控控件、遙信控件、遙調(diào)控件、遙測控件、示波器控件以及文字編輯控件等。用戶可以借助這些控件，直觀、方便的搭建監(jiān)控界面，監(jiān)控控制器內(nèi)部運行的詳細信息。
三、SP2000控制器資源
研旭SP2000采用外擴插卡式結(jié)構(gòu)，簡潔輕便，板卡資源如下：
四、實物圖片 ：
正面圖
五、YXSPACE獨特優(yōu)點
?采用目前市面成品常用的控制芯片作為CPU，其仿真結(jié)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(jié)，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(qū)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(shù)據(jù)直接與硬件對接，無需再花費時間去查詢硬件映射。8種庫文件，可適用于各種工程調(diào)試需求。
?模型轉(zhuǎn)換文件的透明化，用戶可直接查看模型轉(zhuǎn)換后的源碼。
六、YXSPACE-VIEW2000軟件
研旭公司專門為SP2000研發(fā)了一套上位機監(jiān)控軟件VIEW2000軟件。
VIEW2000軟件中包含控制器設置以及組態(tài)區(qū)。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(tài)區(qū)主要包括功能按鈕、組態(tài)控件、工作區(qū)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(qū)當中，位置根據(jù)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(guān)系，操作及其簡便。
包括如下幾類控件：
七、SP2000獨有驅(qū)動庫
研旭自行開發(fā)了Simulink驅(qū)動庫，如下圖所示：
在Simulink的庫瀏覽欄中，添加研旭的驅(qū)動庫，右側(cè)就可以添加各類驅(qū)動支持驅(qū)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(diào)用這些驅(qū)動模塊，就可以將模型與硬件對應起來。
雙擊ADC驅(qū)動，如下圖所示：
驅(qū)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(qū)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(qū)動如下圖所示：
驅(qū)動信息為PWM_I的第一通道A的占空比值，數(shù)據(jù)類型為16位無符號。
雙擊DAC驅(qū)動如下圖所示：
DAC驅(qū)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(qū)動如下圖所示：
Scope Channel 1表示第一通道示波器，與VIEW2000軟件的示波器控件波一一對應。
八、模型源代碼
在實際應用中，很多用戶會提及，模型轉(zhuǎn)換的文件是否透明？是否可以查看最終的源代碼？答案是肯定的，用戶可以查看、編輯轉(zhuǎn)換后源代碼，換句話說simulink內(nèi)部自帶的算法模塊，可以透明的轉(zhuǎn)換成源代碼呈現(xiàn)在用戶面前。
在模型開發(fā)的第一階段，往往更加關(guān)注控制功能的實現(xiàn)，一旦功能實現(xiàn)后，接下來根據(jù)需要進行第二階段，即模型優(yōu)化階段。但是模型的優(yōu)化依據(jù)，往往需要查看模型轉(zhuǎn)換的源代碼。此時需要借助TI公司提供的Code Composer Studio開發(fā)環(huán)境，簡稱CCS，通過CCS軟件導入模型轉(zhuǎn)換工程，查看產(chǎn)生的源碼文件、內(nèi)存分配文件等，讓用戶更深了解到轉(zhuǎn)換底層的信息。只有這樣用戶才能完成更佳的模型優(yōu)化，甚至是產(chǎn)品級的代碼優(yōu)化。
具體導入工程的界面如下所示：在CCS環(huán)境下，用戶可以方便的查看模型轉(zhuǎn)換的源文件，源代碼，內(nèi)存配置等信息。對于反過來的模型優(yōu)化具有參考意義。當然通過此環(huán)境，用戶也可以直接進行代碼修改，實現(xiàn)代碼級優(yōu)化，而且可以直接下載、調(diào)試，為產(chǎn)品級代碼開發(fā)提供了條件。
九、SP2000實際案例
并網(wǎng)逆變器案例，控制器采用SP2000，功率轉(zhuǎn)換采用三相全橋電路。如下圖示意圖所示：
Simulink模型搭建如下：
采用電壓空間矢量控制算法，采集三相電網(wǎng)電壓、三相并網(wǎng)電流，直流電壓、直流電流等模擬量，進行有功、無功解耦，外環(huán)控制電壓、內(nèi)環(huán)控制電流，最終計算輸出3組互補對稱SVPWM波形，驅(qū)動開關(guān)器件，從而實現(xiàn)并網(wǎng)逆變器功能。
通過SP2000軟件配置控制器為控制步長10KHz，PWM模式為互補對稱模式，死區(qū)1us等,如下圖所示設置界面：
然后在VIEW2000軟件通過示波器控件可以監(jiān)控到電壓電壓波形、并網(wǎng)電流波形、直流電壓和直流電流波形，同時可以通過遙調(diào)控件告知模型控制有功、無功值等，如下界面所示。
通過錄波功能，將實驗過程的數(shù)據(jù)可以保存下來， 利用MATLAB的plot描點工具，將原始數(shù)據(jù)以圖形形式展現(xiàn)出來，如下圖所示三相并網(wǎng)電流波，然后通過plot內(nèi)部自帶的縮放、擴放等工具，可以對數(shù)據(jù)進行更加深入的分析。
若用戶想將模型內(nèi)部關(guān)鍵節(jié)點數(shù)據(jù)采用模擬量方式輸出時，此時只需要調(diào)用SP2000的DAC模塊驅(qū)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。
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