基于VHS-ADC的电力电子实验平台的设计

朱学贵，赵 明，付志红，李 新

(重庆大学电气工程学院 输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室，重庆 400044)

“电力电子技术”是电气工程与自动化专业的专业基础课。目前大多数电力电子实验平台是以单片机或DSP为核心构建的，实验教学和研究中需要学生进行大量的代码编写，对学生编程能力要求较高。为了增强学生对该课程知识内容的掌握，增强直观感性认识，我们设计了一套基于FPGA的VHS-ADC的实验平台，可进行单相和三相的电力电子整流和逆变的试验。同时，也可将在VHS-ADC中设计的各种先进的控制方法转化为可在FPGA上运行的实时代码，使得各种先进控制方法应用于电力电子试验中成为可能。

1 VHS-ADC简介

加拿大Lyrtech公司的VHS-ADC是一种基于FPGA的高速数字信号处理系统，系统采用Xilinx公司的Virtex-II系列FPGA作为主要信号处理模块。该平台为用户提供了基于Matlab/Simulink和Xilinx/Altera FPGA的集成开发环境，无缝实现自顶而下的开发流程。VHS-ADC内部拥有丰富的门资源与硬件乘法器，其工作频率可达420MHz，A/D通道采样率可达105MSPS，高速D/A通道采样率达125MSPS，32位的GPIO和FPDP接口建立了与外界高速数据通道。具有高度的并行运算能力，实时性更强［1］。VHS-ADC平台的Xilinx模型库具有丰富的数字信号处理模块，但缺乏电力电子控制模型，例如PI和SPWM等，需要在Simulink环境中创建。Simulink自带的模型库不能编译成FPGA代码，而Xilinx模型库是基于离散信号z域模型，因此需要构建z域电力电子仿真模型。它内含的sysgen模块提供了co-simulation接口，可以将FPGA的实时运算和Simulink仿真紧密结合在一起，提高仿真效率。……