NI Single-Board RIO通用逆變器控制器特性

概述

使用NISingle-BoardRIO通用逆變器控制器(general-purposeinvertercontroller-GPIC)來幫助您更快地將設計中的電網功率轉換器發展至大規模的商業生產與產品部署。在行業認可的LabVIEW圖形化系統設計環境軟件的支持下，NI的Single-BoardRIOGPIC可以方便地完成逆變器應用的設計、開發和部署。LabVIEW是直觀的圖形化編程環境，它使用拖放式的圖形對象操作，提供各種靈活，高級的應用編程接口，可以幫助您快速地開發強大的具有專業用戶接口的應用程序。

LabVIEW和NISingle-BoardRIOGPIC讓您可以方便地使用現場可編程邏輯門陣列(FPGA)技術，這樣您就可以定義自己的控制電路，而且與傳統的用戶定義硬件方法相比可以減小系統的復雜度并節約開發成本。

主要特性介紹

為先進的現場可重配置數字能源轉換系統的快速商業化提供了一個革命性的嵌入式系統設計方法

傳統的嵌入式設計途徑平均需要一個11.5人的開發團隊花費12.5個月的開發時間，使用新的開發途徑可以以一個4.8人的開發團隊,在6.2個月的時間完成您的開發項目，由此平均可以節省114人/月的開發工作量和$950,000美元的開發成本。

傳統的寄存器級別的Verilog/VHDL編程途徑需要花費百分之七十的開發成本在I/O接口的設計上，與之相反，高級的圖形化系統設計工具可以讓您的開發團隊將百分之九十的軟件開發成本集中到控制算法開發和驗證測試上。

提供了經過驗證的，可直接部署的嵌入式系統以及全面的圖形化系統設計工具鏈來幫助您快速地完成基于FPGA的高級電力電子控制系統的商業部署，而不需要您具有任何關于寄存器級別的編程語言(如Verilog和VHDL)的預備知識。

針對絕大多數常見的智能電網電力電子應用系統精心選取標準的I/O接口套件和可編程FPGA，可以滿足特定的控制、I/O接口、性能和成本的需求，包括用于可變交流輸電系統，可再生能源發電，能量儲存和變速驅動器應用的DC-AC，AD-DC，DC-DC和ACAC轉換器。

具有硬件并行的賽靈思Spartan-6?FPGA芯片，含有58個DSP內核，與傳統的雙核DSP相比，其每美元性能高出40倍，每芯片性能高出24倍，每瓦特性能高出10倍。

嵌入了400MHz的PowerPC處理器，安裝有VxWorks實時操作系統，支持智能電網網絡協議DNP3,IEC60870-5和IEC61850，板上COMTRADE(IEEE37.111)數據記錄和標準的三相IEC,EN和IEEE標準電能質量分析。

軟件特性

圖形化的聯合仿真(Multisim,LabVIEWFPGA模塊)

現在，您可以在一個具有完整功能的電力電子聯合仿真環境中設計LabVIEWFPGA控制代碼。這表示您可以在NISingle-BoardRIOGPIC上快速地開發并驗證高級的高效電力電子應用和控制IP并對其進行部署，而不需要掌握VHSIC硬件描述語言如VHDL或Verilog。

Multisim是一款集成了電路仿真(SPICE)環境的仿真程序，可以幫助完成電子電路的設計，原型化和測試。您可以快速并直觀地從大量預設的SPICE模型中選取電力電子元件(如電機、Buck-Boost電能轉換器，電磁干擾濾波器，PWM控制器和更多相關元件)來創建電力電子電路，預設模型來自各大半導體生產廠家，例如AnalogDevices,NXP,ONSemiconductor和TexasInstruments;選取它們并放置在編輯界面上，再正確連線即可。

圖1.Multisim軟件環境

Multisim可以與LabVIEW完全集成，這樣您就可以通過Multisim和LabVIEW之間的集成完成逐點模擬，然后將仿真結果與從連接到FPGA板卡上的實際硬件上采到到的實時數據進行對比，同步地測試您的控制算法。

圖2.LabVIEWMultisim聯合仿真

通過LabVIEW和Multisim聯合仿真，你可以在一個高保真的仿真環境中獲取數字控制系統與模擬電力電子電路之間的交互，幫助您完成LabVIEWFPGA代碼的開發。在LabVIEWFPGA和Multisim聯合仿真的過程中，兩個獨立的仿真程序將同時進行非線性的時域仿真，然后在每一個時間步長結束的時候交換數據并共同決定未來的仿真步長，這樣就可以帶給您高度集成的精確的仿真結果。您可以得到模擬電路的高速瞬態響應行為和它與基于FPGA的控制系統之間的交互響應。例如，如果一個電感器中的電流正在振蕩，仿真程序會自動地縮小步長，放慢仿真節奏來獲取數字控制電路的效果。

這樣，您就可以在仿真的環境中開發實際的LabVIEWFPGA代碼并將其直接移植到物理的FPGA目標上，不需要花費額外的操作。LabVIEW開發環境支持完全的雙向開發途徑。在任何開發階段對圖形化代碼所作的修改-從原型化到后期制作-系統都將自動地對應用中所有引用的代碼進行更新。

算法開發工具

使用LabVIEW控制設計和仿真模塊來加快系統開發并測試您的控制算法。這個模塊提供了各種工具來幫助您使用傳遞函數，狀態空間或零極點增益表達式來構建被控對象和控制模型;使用例如階躍響應、零極點圖、波特圖等工具來分析系統性能以及仿真系統行為。

圖3.LabVIEW控制設計和仿真模塊

使用LabVIEW工具鏈，您可以開發各種控制算法-從簡單的比例積分微分(PID)控制到高級的動態控制例如模型預測控制。您可以使用控制設計與仿真面板從基本原理開始來創建您的對象模型，或者從Multisim中導入模型。如果您想加速原型化進程，也可以將FPGA節點導入您的模型，這樣可以更精確地對硬件I/O進行表示。

下面的范例展示了一個直流有刷電機驅動器控制器，該控制器使用LabVIEW控制設計與仿真模塊設計，并且使用了LabVIEW和Multisim進行聯合仿真。