基于EasyGo DeskSim进行的AC-DC-MMC五电平的实时仿真

EasyGo DeskSim是一款配置型的实时仿真软件，它允许用户将Simulink算法程序快速部署到EasyGo实时仿真机上。实时仿真机支持选配不同的FPGA芯片和IO模块，能够处理高速信号，并通过IO模块输出真实的仿真结果，可满足用户在科研、教学或工业测试中的多样化需求。

本篇内容主要介绍基于EasyGo DeskSim进行的AC-DC-MMC五电平的实时仿真。

AC-DC-MMC实时仿真

01软件特点

▍操作简单：配置界面只需进行模型的载入，刷新，编辑，移除操作。

▍智能检测：模型载入后会自动检测错误，并提示用户修改。

▍方便易用：在FPGA Coder Solver下可用基础模块灵活搭建各种高速模型，最小可支持100ns步长的超高速实时仿真，且无需进行FPGA编译。

▍多种FPGA解算器灵活搭配：可根据需求选择合适的解算器，在FPGA上进行电力电子系统仿真或者自定义模型仿真，均无需进行FPGA编译。

▍自带工具箱：软件自带实用小工具，方便用户更快地完成实时仿真。

02应用指南

今天给大家介绍AC-DC-MMC五电平的实时仿真。

▍模型搭建

离线模型

MMC的每一相上下桥臂，均由四个结构相同的子模块与一个数值相同的电抗器串联而成，每一个子模块中都是一个半桥并联一个电容。

交流测为工频1000V三相电压，负载输出为100Ω的电阻，控制采用外环电压环、内环电流环的双闭环控制。同时，采用其于载波移相调制的电容电压平衡控制，使稳态和动态下均能有效地保证电容电压平衡。

电压参考值给定为4000V，在0.05秒时启动脉冲，运行离线模型观察波形。

如视频所示，直流侧输出稳定在4000V，上下桥臂的五电平波形，输出侧的有功无功，C相子模块的电容分压波形及其他波形。

实时模型

在实时化模型搭建时，将主拓扑部分部署在FPGA中，将控制算法部分放置在CPU中，将脉冲生成部分放置在另一块FPGA中。最后，通过外部的物理I0实际连接，使两块FPGA进行交互，并通过CPU进行闭环控制。

实时模型的整体架构如图所示：

将控制部分复制进CPU中，原模型中的控制不变。将脉冲生成部分转换成占空比下传至FPGA，生成的占空比信号进入FPGA后，通过PWM生成模块进行高频的脉冲生成，该模块可以设置载波的初始相位、频率、死区等，同一桥臂上每一个子模块载波依次移相90度。

在解算器中，选择No Solver模式，FPGA Type选择6300，卡槽选择第二个槽。将主拓扑部分移植到另一块FPGA中，在解算器中选择电力电子模式，FPGA Type选择6500，卡槽选择第三个槽。用FromGoto模块传递电压电流信号，通过FPGA Outport进入CPU中运算，并通过DI模块将外部实际物理脉冲采集，输入到拓扑中进行闭环控制。

在顶层通用界面中，可以通过Ul Control进行人机交互，如设置直流电压参考值和使能信号，还可以设置Scope模块。

▍实时仿真

在实时模型搭建好后，打开EasyGo DeskSim软件。

点击"载入"按钮，找到实时模型的文件路径并点击，软件便开始自动解析模型信息。在软件下方可以看到模型的相关信息，如拓扑的最小仿真步长，关键元件数即仿真规模等，包括脉冲的详细信息、载波频率、初始相位、死区等。

设置CPU的仿真步长后，可通过Build按钮将控制算法进行一键编译，显示绿色图标代表编译成功。进入用户交互界面，搭建自定义监控界面，调整Gs值，使仿真效果更好。视频中Gs值已经调试过，所以直接输入。进行网络通讯配置，输入仿真机的IP地址。

启动实时仿真，启动脉冲，可以观察到仿真波形与离线一致。修改直流电压参考值，仿真波形跟随变化。