实时 HIL/ RCP-Box
Impedyme HIL/RCP-Box 是一款高性能模块化平台，专为 （RCP） 而设计。 配备用户可编程的 Ultrascale+ FPGA， 并可 Hardware-in-the-Loop (HIL) 使工程师能够执行实时控制器测试、 加速开发周期，并以无与伦比的速度和精度验证先进的变换器算法。
HIL/RCP-Box 的独特之处是什么？
与传统 RCP 硬件不同，Impedyme HIL/RCP-Box 包含工业级信号调理和新一代 PWM 控制，满足当今最快电力电子系统的需求：
- 全可编程模拟前端，可实现精确的信号调理与适配。
- 高级脉宽调制（PWM）功能，支持高分辨率和高速控制策略。
- 全面且专用的 I/O 接口，满足复杂电力电子应用的需求。
高性能架构与可扩展性
- HIL/RCP-Box 专为高要求应用打造，配备双核 ARM 处理器和 Ultrascale+ FPGA，提供：
- 闭环控制频率高达 250 kHz，可实现先进控制算法的实时执行。
- 可扩展至多达 64 个堆叠单元，构建拥有数千个 I/O 接口的网络化系统。
- RealSync 技术是一种专有同步系统，具备亚微秒级传输延迟和纳秒级精度，使多个单元能够像单一控制器一样无缝协同工作。
- 凭借其实时处理能力、可堆叠设计和 FPGA 精度，Impedyme HIL/RCP-Box 是面向现代 RCP 工作流程的终极硬件在环解决方案。
面向超快速 FPGA 加速 HIL 和 RCP 的基于模型设计工作流程
基于模型的设计是 Impedyme HIL/RCP-Box 工作流程的核心，使工程师能够用统一的工具链开发、验证和部署复杂的控制系统。工程师无需手动编写固件，而是在 MATLAB/Simulink 等图形化环境中构建高保真的对象和控制器模型，然后将它们直接编译到 RCP-Box 的多核 FPGA 和基于 ARM 的架构上。这种方法实现了从离线仿真到实时硬件在环 (HIL) 测试的无缝过渡，HIL/RCP-Box 以亚微秒时间步长执行模型。
无缝 MATLAB/Simulink 集成
HIL/RCP-Box 原生针对 MATLAB/Simulink 工作流程进行了优化，可实现：
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将对象和控制模型直接编译到 FPGA 架构上
高频 PWM 逻辑、电机模型、开关动态和控制环在硬件中综合生成，无需手动编写 HDL 代码。 -
以固定的亚微秒仿真步长进行闭环实时执行
对宽禁带变换器测试、高速电机控制和非线性多域系统至关重要。 -
端到端的工作流程连续性
工程师可以从 仿真 → 数据采集 → HIL → PHIL 迁移，而无需 重新设计或重写模型。
1. 仿真
离线模型
用于对象和控制设计的高层 Simulink 模型。
2. 数据采集
系统辨识
测量信号在 HIL/PHIL 之前优化模型。
3. HIL/RCP-Box
硬件在环
FPGA 以亚微秒步长执行实时模型。
4. 功率 HIL
PHIL
模型被驱动到真实的物理功率级，并带有硬件反馈。
通过 FPGA 加速架构实现高保真 HIL
Impedyme HIL/RCP-Box 利用多核 FPGA 架构克服传统基于 CPU 的 HIL 系统的局限，为电力电子、电机驱动和电网模型提供超快速、高保真的实时仿真。
主要优势：
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消除总线传输延迟 通过将计算和 I/O 并置
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并行执行 逆变器、电机和 电网仿真
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亚微秒时间步长 用于高带宽控制环
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纳秒级边沿捕获 用于快速开关事件
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对高阶非线性对象的稳定仿真 包括饱和现象
自动代码生成与快速部署
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直接从 Simulink 控制、对象和 FPGA 加速模型全自动生成 HDL 和 C/C++ 代码。
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将高层模型转换为 FPGA 比特流和 ARM 可执行文件，消除手动固件工作。
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在整个工具链中确保确定性的模型到硬件等效性。
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统一的工作流程支持一键部署到 FPGA 架构和异构嵌入式处理器。
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快速的构建时间使修改控制器逻辑、重新生成 FPGA 模块或更新定点流水线时可快速迭代。
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非常适合需要超快速控制的高频电力电子和变换器设计。
先进的实时实验与自动化
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通过以下方式进行自动化实时测试： 与 MATLAB, Simulink Test以及外部脚本框架。
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对关键控制变量进行参数扫描自动化（PLL 带宽、 PWM 频率、死区时间、观测器增益、FOC 调整）。
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在所有实验中进行确定性的逐采样执行。
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跨固件版本的回归测试和稳定性验证。
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实时注入非线性和故障行为（饱和、磁滞、谐波、短路、断相、过流/热事件）。
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高吞吐量工作流程，可 加速验证 与 扩展测试覆盖范围 用于 PHIL、电机驱动 RCP 和变换器原型开发。
| 功能 | 技术优势 |
|---|---|
| Simulink 到 FPGA 的直接编译 | 无需手动 HDL 的硬件加速执行 |
| 亚微秒实时闭环 | 对 SiC/GaN 逆变器和高速电机控制至关重要 |
| 自动代码生成 | 消除手动编码并减少集成错误 |
| 快速部署 | 快速模型更新和紧凑的迭代周期 |
| 先进的故障/非线性注入 | 对极端情况和保护逻辑的高保真测试 |
| 统一的仿真 → HIL → PHIL 工作流程 | 在所有开发阶段保持一致的模型行为 |
先进的交钥匙 I/O 和连接架构
该 Impedyme HIL/RCP-Box 具有高性能的 I/O 和连接架构，专为 实时控制、电力电子测试、电机驱动开发和 HIL/PHIL 应用而设计。其确定性、低延迟的设计可在以下严苛环境中与传感器、执行器、逆变器和通信网络无缝集成： 电动汽车动力总成、工业自动化和并网系统.
通过将精密信号调理与高速数字和光学接口相结合，HIL/RCP-Box 提供 抗噪、高带宽的数据流 ，用于先进的闭环控制和验证。
精密传感器与模拟信号接口
HIL/RCP-Box 支持高精度、抗 EMI 的信号采集，用于实时控制和监测。
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用于电压和电流检测的差分模拟输入/输出
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适用于恶劣电气环境的高共模抑制比前端
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直接连接温度、压力和霍尔效应传感器
面向电机与驱动控制的高分辨率反馈
集成的旋变和编码器接口为 PMSM、BLDC 和 感应电机控制提供精确的转子位置和速度反馈。可编程励磁和精确的角度重构使 HIL/RCP-Box 成为牵引驱动、机器人和航空航天作动系统的理想之选。
实时执行器与功率级控制
HIL/RCP-Box 提供 超低延迟数字控制和高速 PWM 生成，可对以下对象进行确定性控制：
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电机驱动和伺服
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功率变换器和逆变器
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机器人和汽车执行器
工业与高速通信接口
为支持现代控制和 HIL 架构，HIL/RCP-Box 包含：
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CAN / CAN-FD 用于汽车和工业子系统
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高速以太网 用于数据流传输和 SCADA 集成
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UART、SPI、I²C 用于外设和传感器通信
同步 I/O 用于多单元 HIL 和 PHIL 配置
面向电力电子的超高速接口
为支持下一代逆变器和高压系统，HIL/RCP-Box 集成了：
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SFP+（高达 12.5 Gbps） 用于实时数据和多节点同步
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光纤 I/O 用于抗 EMI 的高压环境
这些接口非常适合 SiC/GaN 逆变器测试、微电网和 PHIL 配置。
面向逆变器测试的高速数字 I/O
先进的数字通道支持：
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纳秒级信号捕获
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高频 PWM 生成
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故障检测和触发输入
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编码器 (ABZ) 支持
可配置的前面板扩展选项
为适应多样化的项目需求，HIL/RCP-Box 提供 两种前面板扩展配置。两种型号共享相同的处理架构、实时性能和基于模型的设计工作流程；唯一的区别是 前面板上可用的扩展模块 。用户可以选择最符合其 I/O 密度、传感器/执行器接口需求或系统级集成要求的配置。这种模块化确保每个工程团队都能在不影响平台核心能力的情况下选择最佳的连接布局。
带可配置模拟或数字通道的模块化 I/O 卡。
模拟高分辨率输入通道
高速 10Gb 光通信链路。
带电气隔离的光纤接口。
硬件架构与技术规格
HIL/RCP-Box 专为 高性能快速控制原型 与 实时 HIL/PHIL 应用 在电力电子和嵌入式系统中打造。其优化的硬件架构提供了执行先进控制算法所需的速度、稳定性和灵活性。
该系统配备 高性能处理器 用于快速实时计算和精确控制，以及 可扩展的内存和存储 以支持复杂模型和大型数据集。其 紧凑的工业级设计 可在实验室和现场环境中轻松部署。
高级 电源管理和热控制 确保在连续和高负载条件下可靠运行——使 HIL/RCP-Box 成为长时间测试和关键任务开发的理想之选。
主要技术亮点：
- 高速实时处理器
- 可扩展的内存和存储
- 紧凑、坚固的外形
- 高效的热管理和电源管理
先进的软件生态系统与开发工具
HIL/RCP-Box 由集成的软件生态系统驱动，专为 快速控制原型 与 实时 HIL/PHIL 执行 在电力电子和嵌入式控制系统中而设计。它简化了从模型开发、自动代码生成到部署、调试和实时监测的整个工作流程。
工程师可以在熟悉、直观的环境中工作，专注于控制算法而非复杂的配置。其结果是 更快的验证、更少的错误，以及从概念到原型的更短路径.
Impedyme-RT（MATLAB/Simulink 集成）
Impedyme-RT 将 MATLAB/Simulink 直接连接到 HIL/RCP-Box 硬件，允许将模型部署到 CPU、FPGA 或混合协同执行配置，而无需手动编码。
它可实现：
- 自动代码和 HDL 生成
- CPU + FPGA 协同执行
- 实时参数调整和信号流传输
- 一键部署到 HIL 和 PHIL 环境
借助 Impedyme-RT，团队可以从桌面仿真无缝过渡到实时 HIL 和 PHIL 测试，确保整个开发周期的一致性、速度和可靠性。
调试、监测与实时分析工具
HIL/RCP-Box 让工程师在系统运行时深入、实时地洞察内部信号、控制环和 FPGA 级行为。您无需等待离线结果，即可实时监测性能、即时进行调整，并在问题发生的确切时刻识别它们。
工程师可以 即时调整参数、流传输内部变量并实时评估系统性能，使故障排查更快且显著更准确。这在加速验证的同时降低了开发风险和返工。
为进行更深入的分析，HIL/RCP-Box 还提供 分步执行跟踪、详细的信号记录和 FPGA 事件可视化，可在需要时进行全面的后处理和根因调查。
专门的测试与仿真应用
该生态系统包含为电力电子和电机驱动工程师精心设计的特定领域工具。
MotorSim Studio
一个专用的电机和驱动仿真环境，支持 PMSM、BLDC 和感应电机。
功能包括：
实时非线性电机行为（磁滞、饱和）
转矩脉动和退磁应力测试
控制器鲁棒性和故障注入场景
实时波形可视化
GridSim Studio
一款高性能的电网仿真和逆变器验证工具，提供：
实时阻抗仿真
电压穿越序列
谐波和故障注入
可扩展的多相和微电网仿真
降低开发项目中的风险
HIL/RCP-Box （快速控制原型箱） 通过实现早期的实时测试和验证来降低开发风险。团队可以更快地识别问题、避免代价高昂的重新设计，并在高压开发环境中保持更顺畅的项目执行。
主要优势：
- 早期错误检测
- 实时验证和确认
- 符合行业标准的合规测试支持
通过集成先进的仿真和控制测试，HIL/RCP-Box 确保系统满足性能和法规要求——将失效风险降至最低。
借助 HIL/RCP-Box 节省成本与时间
HIL/RCP-Box 加速开发周期 通过快速原型开发和实时测试，显著缩短上市时间。它通过最大限度减少物理原型迭代并最大化仿真效率来优化工程资源。
核心优势：
- 更快的开发周期
- 降低硬件成本
- 更高的投资回报率 (ROI)
这使 HIL/RCP-Box 成为面向现代快节奏工程项目的高性价比解决方案。
实际应用
HIL/RCP-Box 的多功能性通过其广泛的 实际应用得以展现。它已成功集成到各个领域，彻底革新了复杂的控制系统和原型开发方法。
1
并网系统
逆变器、微电网和配电网络，用于稳定高效的能源输送。
2
电驱动系统
高速电机控制、牵引逆变器和工业自动化应用。
3
储能与混合系统
电池管理系统、混合动力应用和能量平衡解决方案。
4
可再生能源技术
太阳能光伏逆变器、风电变换器和燃料电池控制器。
5
汽车与电动出行
电动汽车动力总成、充电系统、ADAS 原型开发和自动驾驶车辆控制。
6
航空航天、国防与研究
飞行控制系统、导弹制导、机器人、学术研究和实时仿真。
