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实时缩比仿真平台

实时缩比仿真平台

InsRealm 盈斯锐 · RTScale

可用
仿真平台 实时仿真RTScaleHILFPGA功率电子

技术参数

仿真核心 FPGA（Xilinx/AMD）
仿真步长 亚微秒级（< 1μs）
软件接口 Simulink HDL Coder / RT-LAB eFPGASIM
用途 三相逆变器RCP、变频器控制HIL
配套设备 Danfoss VLT FC302 变频器
📄 用户手册 📋 Datasheet

简介

InsRealm RTScale 是基于 FPGA 的超高速实时仿真平台，仿真步长可达亚微秒级，适合对开关频率要求高的功率电子系统（GaN/SiC 变换器）的 HIL 测试。通过 Simulink HDL Coder 将控制算法转换为 VHDL/Verilog 代码部署到 FPGA。

背板端口说明

实验室在用机身丝印 RTScale / RTS35181170。背板端口从左到右如下：

RTScale 背板端口

  ┌──────────────────────────┬─────────┬─────────┬─────────┐
  │   1    2    3    4       │  ETH1   │  ETH2   │  HOST   │
  │ ▓▓▓ ▓▓▓ ▓▓▓ ▓▓▓          │ ┃┃┃┃┃   │ ┃┃┃┃┃   │ ┃┃┃┃┃   │
  │      SFP+ ×4             │  RJ45   │  RJ45   │  RJ45   │
  └──────────────────────────┴─────────┴─────────┴─────────┘
端口物理形态在本平台的角色备注
SFP+ 1~44 路 SFP+ 笼（10 Gbps，光模块或 DAC 铜缆均可插）FPGA 高速 I/O 扩展通道：连接 InsRealm 信号转接板 / I/O 扩展箱，把 FPGA 内部的 PWM 输出、ADC 回传、编码器、SPI 等信号通过光纤引出到外部硬件（如 Danfoss IGBT 驱动板、LCL 电流采样、DC bus 电压采样）光纤天然 galvanic isolation——切断 IGBT 开关共模噪声从功率侧反灌 FPGA；端到端延迟 <1 µs，足以承载亚微秒仿真步长
ETH1, ETH22 个标准 RJ45 千兆口辅助网络通讯：可用于 EtherCAT 现场总线（接伺服/外部 RT 设备）、UDP/TCP 数据流（喂 InScope 远程参数采集），或留作管理 / 调试备用双口允许”业务+管理”物理隔离；也可菊花链做环网冗余
HOST专用 RJ45 千兆口上位 PC 通讯专用口：Simulink/HDL Coder 工程编译后的 bitstream 通过这条口下发到 FPGA；InScope 实时监控/参数标定也走这条InsRealm 私有协议，与 ETH1/2 的开放协议物理分离；首次联机这是必接的口

接线方向（典型 PHIL 配置）：

                                       ┌──────────────────┐
   PC（Simulink+HDL Coder+InScope）───▶│ HOST (RJ45)       │
                                       │                   │
                  ┌────────────────────│ SFP+ 1 (Tx/Rx)    │  → InsRealm 信号转接板
                  │ 光纤              │                   │     │
                  │                    │ SFP+ 2 (Tx/Rx)    │  → │  · PWM 输出到 Danfoss IGBT 驱动
                  │ 光纤              │                   │     │  · ADC 回传：LCL 电流、DC bus 电压
                  │                    │ SFP+ 3, 4 备用    │     │  · 故障/急停握手
                  │                    │                   │
   EtherCAT 现场设备（可选）─────────│ ETH1 / ETH2       │
                                       └──────────────────┘
                                            RTScale RTS35181170

实操要点：

  • SFP+ 模块需匹配：光纤距离短（同机柜）用 OM3 多模 + 850 nm SFP+ 模块；超过 30 m 用 OM4 或单模。短跳直接用 SFP+ DAC 铜缆（1~3 m）成本最低
  • ETH 不能替代 SFP+：PWM 等高速 I/O 必须走 SFP+ 通道（FPGA 直连 + 隔离），ETH 不参与实时仿真回路
  • HOST 与 ETH 不能互换：HOST 走私有协议，连错口 InsRealm 软件搜不到设备
  • 接地：RTScale 机壳必须 PE 母排单点接地（与 Danfoss、ITECH 同点），避免和功率系统形成地环路

与 OP4200 的分工

特性OP4200 (CPU核)RTScale (FPGA核)
仿真步长20μs~100μs< 1μs
适用场景系统级 HIL开关级 HIL
编程方式Simulink 直接HDL Coder 转换

Danfoss 变频器联调流程

参见 RTScale-Danfoss(5.5kW)用户指导三通道.pdf（可从说明书按钮下载）。

快速使用

  1. 在 Simulink 中完成控制器设计（GFM/GFL 算法）
  2. 使用 HDL Coder 将控制子系统转换为 HDL 代码
  3. 通过 RTScale 工具链部署到 FPGA
  4. 通过杜邦线转接板连接实物逆变器

注意事项

  • HDL Coder 对 Simulink 模块支持有限制，不支持的模块需手动替换
  • 具体报错解决方案参见 HDLCoder报错解决.pdf（软件工具词条）

调研档案

RTScale 安装包、Simulink/HDL 工程示例、Danfoss 模型与联调资料归档于项目内部 Nutstore：Physical Platform/CityU_HK/05_RT_Simulator/Simulink_HDL/ 与 Software/（实验室成员内部可访问，不公开）。控制器选型阶段曾对比 Plexim B-Box / RT-box、YXSPACE 等候选方案，资料在 04_RT_Controller/。

案例演示视频归档

基于 RTScale 的 RCP / HIL / LLC 实时仿真案例演示视频（来自 https://www.insrealm.com/spzx_08271717_191）归档于本机 C:\Users\Xiangyu.Cityus\Documents\InsRealm-Demos\（含 4 个 MP4 + 4 张海报封面 + README.md）。

厂家信息（InsRealm · 杭州瞬迦科技有限公司）

产品线（同厂家其它型号，便于未来扩展时参考）

类别型号定位
软件平台Insrealm（基于 Simulink）上位实时仿真工具链
软件平台InScope实时参数标定与采集
硬件平台RTPi性价比入门仿真器
硬件平台RTScale（实验室在用）均衡型中端仿真器（FPGA 亚微秒级）
硬件平台RTCenter高端性能仿真器
解决方案电机电控 / 高校科研教学行业方案

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