本文關(guān)鍵詞：基于FPGA的半實(shí)物仿真平臺設(shè)計(jì)與應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著仿真技術(shù)的發(fā)展,半實(shí)物仿真的應(yīng)用越來越廣泛。半實(shí)物仿真是一種介于純數(shù)學(xué)仿真與物理仿真之間的仿真方式,既有純數(shù)學(xué)仿真的柔性變形能力,又具備物理仿真的實(shí)時(shí)性特點(diǎn)。而在電力電子領(lǐng)域中,電力電子產(chǎn)品的發(fā)展迅速,普通的純數(shù)學(xué)仿真所起的作用逐漸減小,對半實(shí)物仿真的需求逐漸增大。由于國外知名半實(shí)物仿真平臺價(jià)格昂貴,且通用性差,本文通過對半實(shí)物仿真原理的分析,結(jié)合典型電力電子電路的需求,自行設(shè)計(jì)一個(gè)半實(shí)物仿真硬件平臺。本文首先闡述了半實(shí)物仿真的原理,介紹了半實(shí)物仿真發(fā)展的現(xiàn)狀和國外一些知名的半實(shí)物仿真平臺。由于國外半實(shí)物仿真平臺價(jià)格昂貴,且專用性強(qiáng),本文提出針對電力電子系統(tǒng),利用FPGA的實(shí)時(shí)性自行設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的半實(shí)物仿真硬件平臺。本文結(jié)合典型電力電子電路的需求分析,確定了半實(shí)物仿真平臺的組成部分和整體架構(gòu)。通過分析整個(gè)平臺的通信需求設(shè)計(jì)了各板卡之間的通信方式,其中針對FPGA板卡與DA板卡和DO板卡的串行通信方式提出了改進(jìn)型SPI通信方式。設(shè)計(jì)各塊板卡的硬件電路,成功搭建了一個(gè)半實(shí)物仿真硬件平臺的雛形。之后對半實(shí)物仿真平臺進(jìn)行功能驗(yàn)證。首先驗(yàn)證了改進(jìn)型SPI通信的可行性,其次針對FPGA板卡,提出采用多片F(xiàn)PGA級聯(lián)型JTAG接口,減少JTAG口數(shù)量節(jié)約PCB面積。另外還驗(yàn)證了AD板卡的功能,最后用搭建的這個(gè)半實(shí)物仿真硬件平臺,對10KVSTATCOM進(jìn)行硬件在回路仿真,測試MMC子模塊預(yù)充電過程中直流側(cè)電壓和輸出電流的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng),驗(yàn)證了半實(shí)物仿真硬件平臺的可用性。
【關(guān)鍵詞】：半實(shí)物仿真 實(shí)時(shí)性 硬件在回路 串行外圍設(shè)備接口 級聯(lián)型JTAG 靜止同步補(bǔ)償
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP391.9;TN791
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 半實(shí)物仿真的系統(tǒng)原理9-11
• 1.2 半實(shí)物仿真平臺的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 半實(shí)物仿真平臺在電力電子領(lǐng)域的需求分析13-14
• 1.4 本文的主要工作14-15
• 第二章 基于FPGA的半實(shí)物仿真平臺的原理和架構(gòu)15-23
• 2.1 半實(shí)物仿真平臺的原理15-18
• 2.2 半實(shí)物仿真平臺的整體架構(gòu)18-23
• 第三章 基于FPGA的半實(shí)物仿真平臺的通信設(shè)計(jì)23-36
• 3.1 系統(tǒng)通信需求分析23-24
• 3.2 FPGA板卡之間的通信架構(gòu)設(shè)計(jì)24-27
• 3.3 FPGA板卡與其他板卡間的通信架構(gòu)設(shè)計(jì)27-32
• 3.3.1 FPGA板卡與AD板卡的通信設(shè)計(jì)27-29
• 3.3.2 FPGA板卡與DA板卡的通信設(shè)計(jì)29
• 3.3.3 FPGA板卡與數(shù)字輸入板卡的通信設(shè)計(jì)29-30
• 3.3.4 FPGA板卡與數(shù)字輸出板卡的通信設(shè)計(jì)30-32
• 3.4 SPI通信協(xié)議32-36
• 3.4.1 SPI的通信原理32-34
• 3.4.2 改進(jìn)型SPI通信34-36
• 第四章 基于FPGA的半實(shí)物仿真平臺的硬件電路設(shè)計(jì)36-50
• 4.1 FPGA型號的選取36-37
• 4.2 FPGA板卡的硬件電路設(shè)計(jì)37-40
• 4.2.1 FPGA的電源配置37-38
• 4.2.2 FPGA的級聯(lián)電路38-39
• 4.2.3 接口電路設(shè)計(jì)39-40
• 4.3 AD板卡的硬件電路設(shè)計(jì)40-47
• 4.3.1 AD芯片的選型40-43
• 4.3.2 采樣調(diào)理電路的設(shè)計(jì)43-47
• 4.3.3 AD板卡的電源電路47
• 4.4 DA板卡的硬件電路設(shè)計(jì)47-49
• 4.5 數(shù)字輸入輸出板卡的硬件電路設(shè)計(jì)49-50
• 第五章 半實(shí)物仿真平臺的調(diào)試實(shí)驗(yàn)和分析50-62
• 5.1 多片F(xiàn)PGA級聯(lián)型JTAG調(diào)試50-54
• 5.2 AD板卡的功能調(diào)試54-55
• 5.3 改進(jìn)型SPI通信調(diào)試55-57
• 5.4 硬件在回路仿真實(shí)驗(yàn)57-61
• 5.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)論61-62
• 第六章 總結(jié)與展望62-64
• 6.1 工作總結(jié)62
• 6.2 展望62-64
• 致謝64-65
• 參考文獻(xiàn)65-70

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8 李q，

本文編號：278284