本发明专利技术提供了一种城轨牵引系统的半实物仿真方法和系统,所述系统包括:处理器模块、输入输出转换模块、以及实物控制器;所述处理器模块用于模拟城轨牵引系统的主电路的数学模型;所述处理器模块至少用于通过并行的方式模拟逆变器和交流电机的数学模型,以及至少用于通过串行的方式模拟供电电源和高压电气箱的数学模型。可知,本发明专利技术为了平衡整个系统的程序复杂度和仿真精度,因此将计算延时通常情况下要求较低的供电电源和高压电气箱的数学模型通过串行的方式模拟,而将计算延时通常情况下要求较高的逆变器和交流电机的数学模型通过并行的方式模拟。从而既能够提高整个系统的仿真精度,又不会使得程序的复杂性过高而导致易用性差。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种城轨牵引系统的半实物仿真方法和系统,所述系统包括:处理器模块、输入输出转换模块、以及实物控制器;所述处理器模块用于模拟城轨牵引系统的主电路的数学模型;所述处理器模块至少用于通过并行的方式模拟逆变器和交流电机的数学模型,以及至少用于通过串行的方式模拟供电电源和高压电气箱的数学模型。可知,本专利技术为了平衡整个系统的程序复杂度和仿真精度,因此将计算延时通常情况下要求较低的供电电源和高压电气箱的数学模型通过串行的方式模拟,而将计算延时通常情况下要求较高的逆变器和交流电机的数学模型通过并行的方式模拟。从而既能够提高整个系统的仿真精度,又不会使得程序的复杂性过高而导致易用性差。【专利说明】一种城轨牵引系统的半实物仿真方法和系统
本专利技术涉及电力电子系统领域,尤其是涉及一种城轨牵引系统的半实物仿真方法和系统。
技术介绍
在电力电子系统的分析和设计中,计算机仿真技术由于其良好的可重复性和安全性得到了广泛的应用。半实物仿真是指在仿真系统中接入部分实物,是所有仿真中置信度最高的一种仿真方法。其中,在半实物仿真系统中采用实物控制器控制虚拟的被控对象,能够用于控制器设计与测试,将该技术应用在电力电子系统设计过程不但有利于设计综合性能较优的控制器,而且可以有效的减少费时费力的实验研究,从而节约开发成本,缩短开发周期。城轨牵引系统作为电力电子系统在城市轨道交通中的应用,也需要半实物仿真系统以实现对控制器的设计和测试。如图1所示,现有的城轨牵引系统的半实物仿真系统包括CPU板、I / O板和实物控制器。其中,CPU板用来模拟城轨牵引系统的主电路的数学模型。并且CPU板通过I / O板读入实物控制器的控制信号,根据主电路的数学模型解算出输出信号,通过I / O板将输出信号发送至实物控制器,从而能够根据反馈给实物控制器的输出信号实现对整个仿真系统的测试。在这种仿真系统中,CPU板采用的是X86或者POWERPC架构的串行处理器板,而这种串行处理器板的处理速度比较低,因此在根据数学模型解算输出信号时,解算步长比较长,在现有技术中一般最快也只能为25微秒,导致了计算的延时比较长,从而降低了整个系统的仿真精度。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题在于提供一种城轨牵引系统的半实物仿真方法和系统,提高整个仿真系统的仿真精度,从而能够更准确的验证实物控制器。为此,本专利技术解决技术问题的技术方案是:本专利技术提供了一种城轨牵引系统的半实物仿真系统,所述半实物仿真系统包括:处理器模块、输入输出转换模块、以及实物控制器;所述处理器模块用于模拟城轨牵引系统的主电路中的供电电源、高压电气箱、线路电抗器、斩波回路、支撑电容、逆变器、交流电机和负载的数学模型;其中,所述处理器模块至少用于通过并行的方式模拟所述逆变器和交流电机的数学模型,以及至少用于通过串行的方式模拟所述供电电源和高压电气箱的数学模型;所述输入输出转换模块与所述处理器模块通过总线连接,所述输入输出转换模块还与所述实物控制器通过电信号连接。优选地,所述输入输出转换模块用于将实物控制器发送的控制信号从电信号转换成通讯信号后,通过总线输出至所述处理器模块,以及用于将处理器模块通过总线传输过来的输出信号从通讯信号转换成电信号后,发送至所述实物控制器;所述处理器模块用于接收所述实物控制器通过所述输入输出转换模块发送的控制信号,并根据所述处理器模块模拟的数学模型解算出输出信号,将解算出的输出信号通过所述输入输出转换模块输出至实物控制器。优选地,所述处理器模块为一个处理器,该处理器具有串行和并行两种数据处理方式。优选地,所述处理器模块包括串行处理器和并行处理器;其中,所述并行处理器至少用于模拟所述逆变器和交流电机的数学模型,所述串行处理器至少用于模拟所述供电电源和高压电气箱的数学模型。优选地,所述输入输出转换模块与所述串行处理器和所述并行处理器通过总线连接;所述输入输出转换模块用于将实物控制器发送的控制信号从电信号转换成通讯信号后,通过总线输出至所述串行处理器和所述并行处理器,以及用于将所述串行处理器和所述并行处理器通过总线传输过来的输出信号从通讯信号转换成电信号后发送至所述实物控制器;所述串行处理器用于接收并行处理器输出至串行处理器的输出信号和/或所述实物控制器通过所述输入输出转换模块发送至串行处理器的控制信号,并根据所述串行处理器模拟的数学模型解算输出信号,将解算出的输出信号输出至所述并行处理器和/或通过所述输入输出转换模块发送至所述实物控制器;所述并行处理器用于接收串行处理器输出至并行处理器的输出信号和/或所述实物控制器通过所述输入输出转换模块发送至并行处理器的控制信号,并根据所述并行处理器模拟的数学模型解算输出信号,将解算出的输出信号输出至所述串行处理器和/或通过所述输入输出转换模块发送至所述实物控制器。优选地,所述处理器模块用于通过串行的方式模拟城轨牵引系统的主电路中的供电电源、高压电气箱和线路电抗器的数学模型;所述处理器模块用于通过并行的方式模拟城轨牵引系统的主电路中的斩波回路、支撑电容、逆变器、交流电机和负载的数学模型。优选地,所述处理器模块用于通过串行的方式模拟城轨牵引系统的主电路中的供电电源、高压电气箱、线路电抗器、斩波回路和支撑电容的数学模型;所述处理器模块用于通过并行的方式模拟城轨牵引系统的主电路中的逆变器、交流电机和负载的数学模型。优选地,所述处理器模块用于通过串行的方式模拟城轨牵引系统的主电路中的供电电源、高压电气箱、线路电抗器、斩波回路、支撑电容和负载的数学模型;所述处理器模块用于通过并行的方式模拟城轨牵引系统的主电路中的逆变器和交流电机的数学模型。优选地,所述处理器模块用于通过串行的方式模拟城轨牵引系统的主电路中的供电电源和高压电气箱的数学模型;所述处理器模块用于通过并行的方式模拟城轨牵引系统的主电路中的线路电抗器、斩波回路、支撑电容、逆变器、交流电机和负载的数学模型。本专利技术还提供了一种城轨牵引系统的半实物仿真方法,包括:接收实物控制器输出的控制信号,根据城轨牵引系统的主电路中的供电电源、高压电气箱、线路电抗器、斩波回路、支撑电容、逆变器、交流电机和负载的数学模型,解算出输出信号;将解算出的输出信号发送至所述实物控制器;其中,至少通过并行的方式模拟所述逆变器和交流电机的数学模型,以及至少通过串行的方式模拟所述供电电源和高压电气箱的数学模型通过上述技术方案可知,本专利技术中不再只采用串行处理器板模拟城轨牵引系统的主电路的数学模型,而是通过处理器模块,并且处理器模块至少通过并行的方式模拟逆变器和交流电机的数学模型,以及至少通过串行的方式模拟供电电源和高压电气箱的数学模型。由于并行的方式处理速度较快,因此在根据数学模型解算输出信号时,解算步长较短,能够达到10纳秒级别,因此计算的延时短,从而能够提高整个系统的仿真精度。但是由于并行的方式会使得程序复杂度较高,为了平衡整个系统的程序复杂度和仿真精度,因此将计算延时通常情况下要求较低的供电电源和高压电气箱的数学模型通过处理速度较低但是程序复杂度较低的串行的方式模拟,而将计算延时通常情况下要求较高的逆变器和交流电机的数学模型通过处理速度较高的并行的方式模拟。从而既能够提高整个系统的仿真精度,又不会使得程序的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种城轨牵引系统的半实物仿真系统,其特征在于,所述半实物仿真系统包括:处理器模块、输入输出转换模块、以及实物控制器; 所述处理器模块用于模拟城轨牵引系统的主电路中的供电电源、高压电气箱、线路电抗器、斩波回路、支撑电容、逆变器、交流电机和负载的数学模型; 其中,所述处理器模块至少用于通过并行的方式模拟所述逆变器和交流电机的数学模型,以及至少用于通过串行的方式模拟所述供电电源和高压电气箱的数学模型; 所述输入输出转换模块与所述处理器模块通过总线连接,所述输入输出转换模块还与所述实物控制器通过电信号连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员:王坚,许为,徐立恩,张宇,谭娟,应婷,
申请(专利权)人:南车株洲电力机车研究所有限公司,
类型:发明
国别省市:
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