使用 MATLAB Simulink 入门 PE-RCP Box

导言#

PE-RCP Box 是基于 TI C2000 F28379D 微控制器的快速控制原型解决方案，专门设计用于支持 MATLAB/Simulink 和 PSIM 中基于块的编程，是开发电力电子系统控制算法的必备工具。本指南介绍如何在 PE-RCP Box 上开始 MATLAB/Simulink 编程。

*注：本文件也适用于 PE-RCP

先决条件#

以下工具是理解和实施本文所举示例的先决条件：

• PE-RCP 盒
• MATLAB R2019b 或更新版本
• 代码编辑器工作室第 11 版

硬件概述#

PE-RCP Box 可用于在电力电子硬件和硬件环路 (HIL) 系统上实施控制算法。它还可以通过光纤、CAN、USB 和 DB-50/ DB-37 母连接器等不同链接/端口进行诊断和故障报告。

请按照以下步骤准备 PE-RCP Box 以运行演示程序：

1. 使用 15V 适配器为 PE-RCP 盒供电。
2. 通过 A 型 USB 电缆将 ICP USB 与计算机连接。
3. 按下前面板上的开/关按钮。

用于 MATLAB 的 C2000 支持包#

安装适用于 MATLAB 的德州仪器 C2000 处理器的嵌入式编码器支持包。确保连接到互联网后再继续。

步骤 1：点击 "应用程序 "选项卡中的 "获取硬件支持软件包"：

步骤 2：选择 "Embedded Coder Support Package for Texas Instruments C2000 Processors"，然后按安装：

步骤 3：安装开始后，以下窗口将显示安装状态：

步骤 4：安装完成后，点击 "立即安装"：

步骤 5：在处理器系列中选择 TI Delfino F2837xD，然后点击 "下一步"：

第 6 步：安装所需的第三方软件，然后点击 "下一步"：

步骤 7：对于 CCS 安装文件夹，点击 "验证"（忽略警告），然后点击 "下一步"：

步骤 8：查看安装摘要，点击 "下一步 "完成安装：

运行 V/f 控制示例#

本文档使用 "PE-RCP V/f 控制示例"来演示如何使用 PE-RCP Box。在继续之前，请务必安装所有必备工具。

步骤 1：下载并打开所附示例。

步骤 2：确保硬件设置如下：

步骤 3： 点击 "构建、部署和开始"。算法将开始上传至 PE-RCP Box：

实施#

本节介绍三相感应电机 V/f 控制的实际应用。

所需设备#

实际验证 V/f 控制器的功能需要以下设备。

1. PE-Lab (PLB-6PH)
2. 三相负载（感应电机/电感器）
3. 直流电源

实施细节#

PE-RCP Box 需要一个外部电源级和三相负载来实现本示例。本指南讨论以三相感应电机为负载在 PE-Lab (PLB-6PH) 上进行 VFD 控制的结果。

本例演示了以下概念：

1. V/f 控制是一种用于三相感应电机的速度控制算法，即 V/f 比始终保持恒定。如果频率降低，则输出电压降低，反之亦然。
2. 直流链路电压对输出电压没有影响。相反，它会调节调制指数，以保持输出电压恒定。

在此示例中，频率的变化总是通过指定的加速因子来实现，从而避免了对极高瞬时电流的要求。

本示例使用以下 TI C2000 模块实现：

ADC 块#

单个 ADC 块控制单个模拟通道的模数转换。该模块提供参数，用于选择相关模块、分辨率和所需模拟通道的触发信号。如有需要，还可为通道启用 ADC 中断。

在本示例中，16 位 ADC 读取直流链路电压和相电流的测量值。两个转换均由 ePWM1 块触发，而直流链路电压测量的转换结束则会产生中断信号。

更多信息，请参见本文件第 11 章：https://www.ti.com/lit/ug/spruhm8h/spruhm8h.pdf。

硬件中断#

F28379D 微控制器有一个硬件中断，用于触发不同事件的操作。中断的选择基于 PIE 向量表。有关 PIE 向量表的详细信息，请参阅下面的链接： 

https://www.mathworks.com/help/supportpkg/texasinstrumentsc2000/ref/c28xhardwareinterrupt.html

在本例中，中断块触发控制算法，从而计算下一个 PWM 周期的占空比。本例使用直流链路电压测量转换完成中断。

ePWM 块#

ePWM 模块控制 PWM 信号。每个模块包含两个 PWM 信号：ePWMA 和 ePWMB。事件触发器部分可用于 ePWM 硬件中断和与其他模块同步。死区单元控制 PWM 对之间的死区时间。

在此示例中，ePWM 模块生成 PWM 信号，并向 ADC 模块发送转换开始 (SOC) 信号。

更多信息，请参见本文件第 15 章： https://www.ti.com/lit/ug/spruhm8h/spruhm8h.pdf

规格#

下表提供了相关的实施规范：

结果#

本节提供了可在上述模型中设置的不同所需频率下三个相位的输出电流波形。相关测量数据也可在图片中找到。

监控和调整#

当主机与目标板连接后，可通过 MATLAB/Simulink 中的显示屏监控和调试结果。要进行调试和监控，请单击硬件选项卡中的绿色图标。 

1. 在 Simulink 中使用显示模块对直流链路电压和峰峰脚电流 (Ia) 进行模拟测量。
2. 所需频率、PWM 频率和加速度可通过常数块实时变化。

下载#