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电源控制器MCU硬件在环(HIL)测试方案
随着电力电子技术和新能源产业的发展,对电源控制器(MCU)性能、可靠性和安全性要求提升。传统测试方法难以满足现代电源控制系统开发需求,硬件在环(HIL)测试技术成为电源MCU开发的重要验证手段。EasyGo 推出的 MCU+HIL 测试方案,特别适用于开关电源、谐振变换器等复杂拓扑的测试需求。
一、EasyGo HIL+MCU 方案
本方案针对电源控制器 MCU(微控制器单元)的硬件在环(HIL)测试需求,采用 EasyGo 实时仿真平台构建高精度测试环境,通过模拟各类电源拓扑的动态特性,实现对电源控制算法的闭环验证,同时支持故障注入和极限工况模拟,显著提升电源控制系统的开发效率与可靠性。
方案基于 CPU+FPGA 架构,可实现纳秒级实时仿真,特别适合电源拓扑的精确模拟。其图形化建模界面和无需编译的特性大幅降低了技术门槛,使工程师能够快速搭建各类电源系统模型并开展全面测试。
二、 方案优势
相较于传统硬件结合 MCU 的测试模式,基于 EasyGo 实时仿真平台的电源控制器 MCU+HIL 方案在核心性能上具有显著优势,具体对比如下:
三、 **系统架构 **
EasyGo 实时仿真平台为电源控制器 MCU 提供硬件在环(HIL)测试系统,与用户 MCU 构成一整套测试系统。
在整体系统中,EasyGo 实时仿真平台与 MCU 之间通过实际物理 IO 交互。MCU 的 AI 端口采集 HIL 设备 AO 通道输出的模拟信号,内部进行闭环计算,接着通过 DO 输出脉冲控制信号进入 HIL 设备的 DI 通道中,形成闭环系统。
在 EasyGo 实时仿真平台 HIL 系统中,上位机通过 TCP/IP 与实时仿真设备通讯。系统搭载 EasyGo DeskSim 软件,用来管理实时仿真设备,且可以使用该软件载入不同的电源拓扑,进行各类电源拓扑的 HIL 测试。
四、 EasyGo 实时仿真平台
EasyGo 实时仿真平台由软件和硬件两部分组成,二者协同工作,实现高精度、高实时性的仿真测试。
1、 硬件部分:EGBox
方案硬件部分采用 EGBox 实时仿真设备,与上位机之间采用千兆网的 TCP/IP 通讯交互,模型程序可以部署到 CPU 中或者 FPGA 中进行高速实时运行。
CPU 和 FPGA 之间通过 PCIe 总线进行高速通信,同时 FPGA 底板上设计成 8 插槽的结构,可配置大量高速的 IO 模块,直接通过 FPGA 驱动硬件 IO 来完成信号的交互。
IO 部分采用模块化设计,用户可以根据自己的需求,灵活进行配置。
具体架构如下所示:
2、 软件部分:EasyGo DeskSim
方案软件部分采用 EasyGo DeskSim 配置型的实时仿真软件。
软件支持将 Simulink 算法程序快速部署至实时仿真设备,可以实现: CPU Model 实时运行,FPGA 电力电子模型纳秒级别实时仿真运行,CPU 模型与 FPGA 联合仿真或 RCP 与 HIL 自闭环运行,以及多 FPGA 的并行仿真等多种复杂的实时仿真功能。
系统的整体框架如下图所示:
DeskSim 核心特性
▌图形化建模与快速部署
支持 Matlab/Simulink 图形化建模环境。用户可直接将算法模型部署到 CPU 或 FPGA 硬件平台,无需手动编写底层代码或进行 FPGA 编译,电力电子主电路拓扑可部署至 FPGA,实现微秒级实时仿真。
▌多硬件协同仿真
? CPU+FPGA 架构: 支持高性能 CPU 与 FPGA 芯片协同运算,满足电力电子系统高速并行仿真需求。
? 单模型分割运行: 允许单模型分割 CPU 和 FPGA 中独立运行,实现电力电子主电路、控制算法和PWM生成模块的分布式仿真,提升大规模系统测试效率。
▌易用工具包
? EasyGo RealTime: 提供 EasyGo 封装的功能型模块,加快特殊需求的模型开发;提供 FPGA IO 模块,易上手配置硬件 IO 接口。
? EasyGo FPGACoder: 提供算法模块,可支持自定义算法快速部署至 FPGA,最小仿真步长可达100ns。
? EasyGo Machine: 提供常见电机模块(如PMSM、BLDC)和特殊电机6相永磁同步电机模块,可直接部署至 FPGA 运行,简化电机控制系统开发。
▌实时交互与参数管理
? 实时交互: 支持在线调参、波形观测及自定义监控界面,用户可通过上位机实时调整电路参数,观测系统动态响应。
? 参数管理器: 通过.m文件批量管理模型变量,提升调试效率。
实际应用表明,基于 EasyGo 平台的电源控制 MCU+HIL 测试解决方案,可将电源控制系统的开发效率提升数倍,同时大幅降低开发风险和成本,是电源电子领域理想的测试验证平台。
EGBox 系列产品正在参与【EasyGo青蓝计划(青年教师支持计划)】活动。活动期间,我们将从设备、技术及奖金激励等方面为您提供全方位的支持,欢迎咨询申报!
发表于 08-20 18:31
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