NI Single-Board RIO通用逆變器控制器特性

圖4.直流有刷電機(jī)控制器的閉環(huán)控制系統(tǒng)仿真

1.速度正交解碼器

2.連續(xù)時(shí)間可編程斷路(PI)控制器

3.PWM波型發(fā)生器

4.H-橋驅(qū)動(dòng)器

5.Multisim直流有刷電機(jī)對(duì)象

該控制器由一個(gè)正交解碼器、一個(gè)PI控制器、一個(gè)PWM波型發(fā)生器和一個(gè)H-橋驅(qū)動(dòng)器(圖4中的第1項(xiàng)至第4項(xiàng))構(gòu)成。對(duì)于這個(gè)設(shè)計(jì)，默認(rèn)的板載40MHzFPGA時(shí)鐘確保了高分辨率，20KHz，小占空比和小死區(qū)時(shí)間的PWM數(shù)字脈沖的生成。仿真框圖中的FPGA節(jié)點(diǎn)配置為以離散時(shí)間執(zhí)行，就像該代碼是在硬件FPGA芯片上執(zhí)行一樣，以此來仿真代碼精確的時(shí)域行為。LabVIEWFPGA具有代碼可并行執(zhí)行和執(zhí)行延遲低的優(yōu)勢，非常適合進(jìn)行逆變器控制算法開發(fā)。可以在控制器設(shè)計(jì)階段就對(duì)FPGA的行為進(jìn)行仿真可以在較早的開發(fā)階段就確保系統(tǒng)具有精確的性能。

一代算法設(shè)計(jì)完成，借助針對(duì)快速控制原型設(shè)計(jì)與硬件在環(huán)(HIL)應(yīng)用的LabVIEW實(shí)時(shí)模塊，您可以不需要生成代碼就方便地將動(dòng)態(tài)系統(tǒng)部署到實(shí)時(shí)硬件目標(biāo)上。

開發(fā)函數(shù)庫和IP核

使用LabVIEW電力電子套件和電力電子IP核庫，借助內(nèi)置的針對(duì)各種應(yīng)用的VI(LabVIEW代碼)，您可以減少開發(fā)時(shí)間和項(xiàng)目成本。使用該套件，您可以創(chuàng)建一個(gè)集電力電子參數(shù)測量，分析，監(jiān)視與記錄為一體的應(yīng)用程序。您可以使用電力電子VI來測量電壓，電流和頻率;測量功率和能量值;分析電壓和電流事件;綜合并記錄數(shù)據(jù)。

圖5.LabVIEW電力電子套件函數(shù)面板。

LabVIEW電力電子套件符合以下標(biāo)準(zhǔn)

EN50160:2007,公共電力配送網(wǎng)絡(luò)的電力電壓特性

IEC61000-4-7:2002,電磁兼容性(EMC)，第4-7款：測試和測量技術(shù)-諧波和間諧波的測量和儀器儀表的通用指南，用于供電系統(tǒng)及與其相連的其它設(shè)備

IEC61000-4-15:2010,電磁兼容性(EMC)，第4-15款：測試和測量技術(shù)-閃變計(jì)-功能和設(shè)計(jì)規(guī)范

IEC61000-4-30:2008,電磁兼容性(EMC)，第4-30款:測試和測量技術(shù)-電能質(zhì)量測量方法

IEEEStdC37.111:1999,IEEEStandardCommonFormatforTransientDataExchange(COMTRADE)forPowerSystems用于電力系統(tǒng)的通用IEEE標(biāo)準(zhǔn)瞬態(tài)數(shù)據(jù)交換格式(COMTRADE)

用于電力電子和運(yùn)動(dòng)控制(部分屬于LabVIEWNISoftMotion模塊)的IP核可以幫助您使用適用于各種功能的現(xiàn)成可用的IP核，包括用于三相永磁體同步和直流無刷電機(jī)/發(fā)電機(jī)以及逆變器的梯形和空間矢量換相器;Clarke和Park變換;三相鎖相環(huán);矩陣向量乘法和多通道的PID算法。

圖6.IP核庫

智能電網(wǎng)

借助LabVIEW兼容分布式網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(DistributedNetworkProtocol-DNP3)和IEC60870-5開放式通訊協(xié)議的優(yōu)勢，您開發(fā)的功率轉(zhuǎn)換器可以直接用于智能電網(wǎng)。針對(duì)DNP3和IEC60870-5的NI-IndCom軟件驅(qū)動(dòng)可以讓您使用LabVIEW函數(shù)來創(chuàng)建DNP3和IEC60870-5分支站點(diǎn)應(yīng)用程序。您可以在Windows電腦上使用這些函數(shù)來進(jìn)行編程開發(fā)，然后將其部署到NISingle-BoardRIOGPIC目標(biāo)上來完成現(xiàn)場應(yīng)用。

圖7.DNP3和IEC60870-5LabVIEWVI

該軟件驅(qū)動(dòng)支持以太網(wǎng)和串行通訊、文件傳輸、主站點(diǎn)和分支站點(diǎn)之間的時(shí)間同步。您也可以為每一個(gè)分支站點(diǎn)分配多個(gè)通訊通道以及為每個(gè)通道分配多個(gè)線程(邏輯設(shè)備)。

該軟件驅(qū)動(dòng)支持以太網(wǎng)和串行通訊、文件傳輸、主站點(diǎn)和分支站點(diǎn)之間的時(shí)間同步。您也可以為每一個(gè)分支站點(diǎn)分配多個(gè)通訊通道以及為每個(gè)通道分配多個(gè)線程(邏輯設(shè)備)。

圖8.DNP3模擬輸入范例程序

1.創(chuàng)建分支站點(diǎn)函數(shù)將LabVIEW目標(biāo)轉(zhuǎn)換為一個(gè)DNP3分支站點(diǎn)，并且設(shè)置檢查輸入和發(fā)送響應(yīng)的掃描頻率。

2.創(chuàng)建通道函數(shù)可以創(chuàng)建一個(gè)通訊通道，并且將DNP3協(xié)議的物理層，鏈路層和傳送功能封裝在這個(gè)通道中。同時(shí)它可以設(shè)置允許連接到該分支站點(diǎn)的主機(jī)的端口和IP地址。在一個(gè)分支站點(diǎn)上可以同時(shí)創(chuàng)建多個(gè)通訊通道。

3.創(chuàng)建線程函數(shù)可以在通訊通道中創(chuàng)建一個(gè)本地設(shè)備(服務(wù)器)與遠(yuǎn)程設(shè)備(客戶端)之間的連接。在同一個(gè)通訊通道中可以創(chuàng)建多個(gè)線程。

4.寫入函數(shù)可以將八種數(shù)據(jù)類型中的一種(包括模擬輸入)寫入到某個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)索引中。它還可以同時(shí)生成一個(gè)相應(yīng)的事件和對(duì)象標(biāo)志。

5.清除線程函數(shù)可以清除創(chuàng)建線程函數(shù)所創(chuàng)建的線程。

6.清除通道函數(shù)可以清除創(chuàng)建通道函數(shù)所創(chuàng)建的通訊通道。

7.清除分支站點(diǎn)函數(shù)可以清除創(chuàng)建分支站點(diǎn)函數(shù)所創(chuàng)建的分支站點(diǎn)引用。

用于DNP3的NI-IndCom可以讓主機(jī)站點(diǎn)從使用LabVIEW編程的分支站點(diǎn)上上傳和下載文件。針對(duì)分支站點(diǎn)的時(shí)間同步，可以使用時(shí)鐘時(shí)間屬性節(jié)點(diǎn)來設(shè)置時(shí)鐘同步的頻率或者手動(dòng)請求一次重同步。

NISingle-BoardRIOGPICI/O

使用NI9683商業(yè)現(xiàn)成可用，經(jīng)過驗(yàn)證的GPIC開發(fā)板，您可以加快您電力電子控制應(yīng)用的上市時(shí)間。NISingle-BoardRIOGPIC提供了完整的硬件I/O集合，可以適用于各種應(yīng)用，包括從逆變器控制和與智能功率模塊交互到智能電網(wǎng)監(jiān)測。NI9683的硬件I/O包括以下類型：

高速可同時(shí)采集的模擬輸入通道可以采集一次側(cè)和二次側(cè)的電壓/電流