解决方案丨三相全桥PRCP开发套件实验系统方案

一、三相全桥PRCP开发套件概览

为解决教学内容复杂、理论与实际脱节等问题，森木磊石EasyGo半实物仿真事业部推出了三相全桥PRCP (功率级快速控制原型系统) 开发套件。

该套件是一种电力电子开发工具，将电力电子功率硬件以及实时仿真技术相结合，通过matlab及相关硬件搭积木式实践学习，以模块化设计的方式让学生将理论与实际相结合，助力各大高校深化电力电子教学改革，培养高素质复合型工程技术人才。

本实验套件可实现几乎大部分经典电力电子实验，如三相阻性开闭环实验、三相并网实验、单相阻性开闭环实验、单相并网实验、BUCK及BOOST的开闭环实验等。以上相关的各种实验均可通过快速原型控制器实现快速控制。

快速原型控制器可灵活的将算法模型程序部署到CPU或者FPGA硬件平台上运行，通过图形化软件配置，可实时软件监控仿真结果。其中算法模型程序，可以简易地通过搭积木的方式使用Simulink搭建。图形化设计使程序语言更直观更易理解，可使初学者快速掌握基本知识框架。

二、三相全桥RCP开发套件组成

三相全桥RCP开发套件主要由4个部分组成。

①快速原型控制器。用于实现电力电子仿真实验中需要用到的Simulink控制算法，发出控制信号给功率电路，构成闭环的实验系统，用于进行控制理论实验课程。

②功率电路模块。采用积木模块化设计的三相全桥功率模块，开放交直流端接口， 可以接入电源以及负载完成整体功率系统，同时与控制器之间通过接口板进行交互，将采样电压电流传给控制器，同时接收控制器发出的控制指令。

③PRCP接口板。用于功率电路模块与控制器之间传递信号，设置了示波器测量点，方便学生在实验过程中观察实际信号，对系统运行的原理有更直观的认识。

④上位机。用于运行DeskSim实时仿真软件，将不同模型部署到不同的硬件平台上，并对算法模型进行配置与实时监控。

2.1 核心产品——快速控制器CBox

CBox是一款快速原型控制器产品。该采取CPU+FPGA的硬件架构，帮助用户在安全舒适的实验室快速调试和验证控制算法。

利用快速原型控制器CBox可以将Simulink控制算法模型快速实现验证，与实际的被控对象连接来进行闭环测试。节省了用户在嵌入式芯片上重新编写和实现算法过程的时间；同时可以让用户很方便地在上位机观测实时控制器上的各种变量和波形，可以节省用户编写上位界面的时间与精力，让用户把精力放在核心的控制算法的实现和调试上。

该平台的独特优势在于丰富的模拟与数字信号接口，以及灵活配置的人界交互与配置界面，助力先进控制算法在电力电子与电力传动领域中的科研教学中的创新实践。

2.2 核心产品——三相全桥功率单元

三相全桥功率单元采用全PCB开放式模块化设计，共分为20个模块，各模块之间通过直插拔插座与线缆连接。实验模块包括了系统底板、系统调理板、系统主控板、半桥功率模块板×3、IGBT驱动板×3、电流采样版×3、交流LC滤波×3、继电器板、直流EMC板、交流EMC板和母线电容板×2。

2.3 实验课程

三相全桥开发套件提供了配套的课程实验指导书以及教师版实验参考。由于实时仿真系统平台的开放性，用户还可自己添加更多的教学或创新型的实验内容。所有实验均包含离线程序，控制算法实时程序。控制侧采用快速原型控制器，运行对应控制程序，可以在线调整控制参数，以及在线数据观测存储等功能。

实验课程如下：

2.4 实验流程

三相全桥开发套件整体控制逻辑图如下所示：在主回路中可使用电容板、桥臂、LC电路以及其他电路结构相互配合任意搭配出所需要的电路结构。可采集输入输出电压以及环路电流，送入CBox快速原型控制器中处理，并配合相关的控制算法控制产生功率管驱动脉冲以及其他的控制电平，实现完整的系统控制。

实验步骤：

1、搭建实验的Simulink算法，新建用户界面；

2、根据用户手册相关章节连接主回路线路及CBox相关的连线；

3、设定外部电源，负载，启动设备。点击EasyGo DeskSim软件的运行按钮运行设备；

4、调整设定值与参数，观察输出电压和电流的波形现象。

实验结果：

2.5 产品特色

1、快速开发和验证：可以迅速设计和搭建功率级控制的原型系统，加快产品开发和验证速度，节省时间和成本。

2、灵活可配置性：可以根据具体需求进行调整和适配，满足不同实验应用场景的要求。

3、实时监测与反馈：具备实时监测和反馈功能，及时获取系统状态和参数信息，实时调整控制策略，保证系统的稳定性和可靠性。

通过快速开发和验证、高性能控制算法、灵活可配置性以及实时监测与反馈，PRCP系统能够加快开发周期、提高控制精度、适应不同环境，并提高工作效率。

欢迎感兴趣的工程师们一起沟通交流！