RT Box

电力电子半实物仿真平台

RT Box 是专为电力电子应用设计的实时模拟器。它具有多个模拟和数字输入/输出通道以及嵌入式 FPGA 的 CPU 内核，是一种多功能处理单元，可用于实时硬件在环（HIL）测试和快速控制原型开发。RT Box 有多种机型，性能各不相同。技术规格见对照表。

RT Box CE

RT Box 1

RT Box 2

RT Box 3

硬件在环（HIL）半实物仿真

在半实物仿真中RT Box模拟电力电子系统的功率回路，包括简单的直流斩波器，交流电机拖动，以及复杂的多电平高功率转换。作为待测设备的控制器被连接到RT Box上。由此可以对控制器的功能进行完善的测试，而不存在损坏功率硬件的风险。

电力电子系统最常见的控制器输入是功率回路中电流和电压传感器产生的模拟信号。在半实物仿真中这些模拟信号将由RT Box的模拟输出通道提供。某些应用中也会用到数字输入，例如电机拖动中的正交解码器。数字输入将由RT Box的数字输出通道提供。

在电力电子应用中，控制器产生PWM信号驱动功率半导体开关。在半实物仿真中RT Box从数字输入通道以小于10纳秒的分辨率采集控制器产生的PWM波。RT Box用采集到的PWM信号驱动内部运行的功率回路模型，并在几个微秒后将当前时间点的仿真结果（电流，电压值）传送到模拟输出通道。得益于RT Box很小的IO延迟，控制器感觉它在操控一台真正的功率变流器。

快速控制原型设计

此外RT Box还可以作为功率回路的控制器使用。在这种情况下，RT Box的模拟输入通道接收来自电流和电压传感器的模拟信号。而数字输出通道用于生成驱动功率半导体的PWM波。相比于大多数DSP和单片机，RT Box拥有更多的模拟和数字通道，以及更高的采样速率和更快的CPU。由此可以高效执行各种集成控制策略。

背靠背连接两台RT Box可以进行一整套系统的测试。一台模拟功率回路，另一台运行控制。

转接板

为了方便快捷地连接外部硬件，Plexim提供了有多种转接板便于连接外部硬件：

• 模拟转接板通过BNC插头连接单个模拟输入和输出。

• 数字转接板通过排针和其他种类插头连接单个数字数字和输出。

• LaunchPad-Nucleo转接板便于连接RT Box和TI提供的LaunchPad和LaunchPad XL系列开发板。

• ControlCard转接板便于连接RT Box和TI提供的ControlCard系列板卡

RT Box配置

处理器

RT Box的核心是Xilinx的Zync SoC芯片，集成了一个FPGA和多个CPU核。FPGA和CPU的紧密集成减小了端口和CPU间数据传递的延迟。一个CPU核用于和用户界面的通信，而其他CPU核用于实时运算仿真模型。

模拟端口

RT Box的模－数（ADC）和数－模（DAC）转换拥有16位精度和2 Msps（采样数目／秒）的最大采样率。输入和输出范围可以由用户灵活调整以适应相关工业电平标准。所有端口都配备有静电放电保护，短路保护和过压保护装置。

模拟输入端口为差分形式，可有效抑制共模干扰。如有需要，也可以单端运行。

数字端口

数字端口一般用于PWM采集和生成，也可以作为通用IO使用。兼容5V和3.3V电平。

与PLECS软件环境的集成

RT Box可以和安装有PLECS Standalone以及PLECS代码生成器的电脑主机紧密连接。PLECS代码生成器将PLECS模型转换为可以在RT Box上编译执行的实时C代码。主机上的模型在外接模式下可以直接在PLECS软件环境下在线调节参数，并通过PLECS示波器观测结果。

教程

RT Box配置和操作请参考教学视频。