NI Single-Board RIO通用逆變器控制器特性

圖4.直流有刷電機控制器的閉環(huán)控制系統(tǒng)仿真

1.速度正交解碼器

2.連續(xù)時間可編程斷路(PI)控制器

3.PWM波型發(fā)生器

4.H-橋驅(qū)動器

5.Multisim直流有刷電機對象

該控制器由一個正交解碼器、一個PI控制器、一個PWM波型發(fā)生器和一個H-橋驅(qū)動器(圖4中的第1項至第4項)構(gòu)成。對于這個設計，默認的板載40MHzFPGA時鐘確保了高分辨率，20KHz，小占空比和小死區(qū)時間的PWM數(shù)字脈沖的生成。仿真框圖中的FPGA節(jié)點配置為以離散時間執(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，非常適合進行逆變器控制算法開發(fā)?？梢栽诳刂破髟O計階段就對FPGA的行為進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。

一代算法設計完成，借助針對快速控制原型設計與硬件在環(huán)(HIL)應用的LabVIEW實時模塊，您可以不需要生成代碼就方便地將動態(tài)系統(tǒng)部署到實時硬件目標上。

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)置的針對各種應用的VI(LabVIEW代碼)，您可以減少開發(fā)時間和項目成本。使用該套件，您可以創(chuàng)建一個集電力電子參數(shù)測量，分析，監(jiān)視與記錄為一體的應用程序。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準

EN50160:2007,公共電力配送網(wǎng)絡的電力電壓特性

IEC61000-4-7:2002,電磁兼容性(EMC)，第4-7款：測試和測量技術-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備

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

IEC61000-4-30:2008,電磁兼容性(EMC)，第4-30款:測試和測量技術-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標準瞬態(tài)數(shù)據(jù)交換格式(COMTRADE)

用于電力電子和運動控制(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/發(fā)電機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DNP3和IEC60870-5的NI-IndCom軟件驅(qū)動可以讓您使用LabVIEW函數(shù)來創(chuàng)建DNP3和IEC60870-5分支站點應用程序。您可以在Windows電腦上使用這些函數(shù)來進行編程開發(fā)，然后將其部署到NISingle-BoardRIOGPIC目標上來完成現(xiàn)場應用。

圖7.DNP3和IEC60870-5LabVIEWVI

該軟件驅(qū)動支持以太網(wǎng)和串行通訊、文件傳輸、主站點和分支站點之間的時間同步。您也可以為每一個分支站點分配多個通訊通道以及為每個通道分配多個線程(邏輯設備)。

該軟件驅(qū)動支持以太網(wǎng)和串行通訊、文件傳輸、主站點和分支站點之間的時間同步。您也可以為每一個分支站點分配多個通訊通道以及為每個通道分配多個線程(邏輯設備)。

圖8.DNP3模擬輸入范例程序

1.創(chuàng)建分支站點函數(shù)將LabVIEW目標轉(zhuǎn)換為一個DNP3分支站點，并且設置檢查輸入和發(fā)送響應的掃描頻率。

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

3.創(chuàng)建線程函數(shù)可以在通訊通道中創(chuàng)建一個本地設備(服務器)與遠程設備(客戶端)之間的連接。在同一個通訊通道中可以創(chuàng)建多個線程。

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)寫入到某個數(shù)據(jù)點索引中。它還可以同時生成一個相應的事件和對象標志。

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

用于DNP3的NI-IndCom可以讓主機站點從使用LabVIEW編程的分支站點上上傳和下載文件。針對分支站點的時間同步，可以使用時鐘時間屬性節(jié)點來設置時鐘同步的頻率或者手動請求一次重同步。

NISingle-BoardRIOGPICI/O

使用NI9683商業(yè)現(xiàn)成可用，經(jīng)過驗證的GPIC開發(fā)板，您可以加快您電力電子控制應用的上市時間。NISingle-BoardRIOGPIC提供了完整的硬件I/O集合，可以適用于各種應用，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