随着新能源、电动汽车、智能电网的爆发式增长，电力电子变换器（逆变器、变流器、PCS等）正成为能源系统的"心脏"。然而，传统"离线仿真+实物台架"的开发模式存在明显短板：仿真步长大、极端工况无法复现、故障注入风险高、迭代周期长。
硬件在环（HIL）仿真是解决这一痛点的国际通用方法------将真实控制器与高精度实时模型对接，在实验室里安全、可重复地复现电网故障、开关管短路、传感器异常等数百种工况。灵思创奇基于多年实时仿真技术积累，推出电力电子实时仿真创新实验平台，覆盖功率变换器、电机驱动、新能源并网、微电网、多节点电网等应用场景，为教学、科研与工业开发提供"一站式"实时仿真解决方案。
一、平台概述
平台以RTSimPlus实时仿真软件为中枢，搭配高性能CPU+FPGA异构仿真机，实现对电力电子系统的μs级解算。
高速实时计算：功率电路在FPGA中实现微秒级步长，电机模型、电网模型在CPU中运行，支持多速率仿真（如1μs/10μs/100μs混合步长）。
丰富的被控对象库：预置两/三电平逆变器、MMC、双馈/永磁/异步电机、光伏/风电/电池、IEEE 33/39节点电网模型等，支持平均模型与开关模型。
真实工况与故障注入：可复现LVRT/HVRT、电压跌落、谐波畸变、功率管开路/短路、传感器偏置/断线、通信丢包等上百种故障，安全测试极限工况。
数据采集与实时监控：高速波形捕获、虚拟示波器、参数仪表盘、数据存储（MAT/CSV/MDF），支持离线分析与FFT谐波分析。
二、核心技术：FPGA电力电子解算器+丰富传感器模型
1.电力电子解算器
基于高性能FPGA 硬件平台，设计开发一套完整的闭环工具链。打通从"仿真模型解析→代码生成→FPGA部署 →上位机监控"的全流程数据闭环，实现真正的软硬一体化解算，同时可实现与外部设备的硬件连接通讯。
支持SimPowerSystems建模，任意开关拓扑（HERIC/LLC/DAB/INPC/ANPC等）
支持大小电阻（RonRoff）和LC两种开关建模方式
通用电机模型（PMSM、BLDC、DCM）
电路拓扑自动分析、导纳矩阵生成
电路参数在线调整，无需重新编译FPGA
2.电机与传感器模型库
电力电子模块库适用于风电、光伏、电压型背靠背变流器、电传动系统、串联型、并联型有源滤波器、H桥级联SVG、H桥级联高压逆变器、电力电子变压器（PET）、MMC-STATCOM、MMC-HVDC等的电气控制系统软件的开发与测试。
支持在线和离线仿真。
支持在CPU和FPGA中实时运行。
支持与Simscape/SimPowerSystem仿真模型混合使用。
支持多核并行运行。
支持在线实时采集模型数据，修改模型参数。
高度优化，计算速度快，占用资源小。
完全开源，白盒交付，方便用户二次修改。
三、实验内容
1.基础电力电子实验内容（开环控制）
晶闸管单相桥式全控整流电路实验;
晶闸管单相桥式半控整流电路实验;
晶闸管三相半波可控整流电路实验;
晶闸管三相桥式全控整流电路实验;
晶闸管三相桥式全控有源逆变实验;
升压斩波（Boost）电路实验;
降压斩波（Buck）电路实验;
H桥双极性PWM控制实验;
三相两电平桥逆变器SPWM控制实验;
2.电机相关实验内容（闭环控制）
直流电机单闭环速度控制实验;
直流电机双闭环速度控制实验;
直流无刷电机速度控制实验;
永磁同步电机矢量控制实验;
四、实验实例-H桥双极性PWM控制仿真
1.实验目的
学习使用Simulink搭建H桥仿真模型。
掌握H桥电路的基本结构和工作原理。
理解双极性PWM控制策略的实现方法。
2.实验原理
（1）电路结构：H桥电路由四个功率开关管（通常为MOSFET或IGBT）组成桥式结构，可实现输出电压的正向和反向的切换。
（2）工作原理：双极性PWM控制的特点为：同一桥臂的两个开关管互补导通；对角开关管采用相同PWM信号；在单个PWM周期内，输出电压在+Vin和-Vin之间切换。
（3）触发脉冲设置：通过比较调制波（正弦波或直流信号）与三角载波生成PWM信号。
3.实验结果
三角载波频率=2500Hz
离线仿真：
FPGA解算：
三角载波频率=1250Hz
离线仿真：
FPGA解算：
五、教学价值与科研价值并重
对高校教学：平台提供9个基础电力电子实验（整流、斩波、逆变、SPWM等）和4个电机闭环实验，配合完整的数字仿真例程和FPGA解算对比结果，学生可直观理解"理论→仿真→实时硬件"的映射关系，降低实验门槛，保障安全。
对科研团队：开源白盒模型库、支持自定义拓扑与FPGA深度定制、多核并行仿真、故障注入、自动化测试等能力，可快速验证新型变换器拓扑、先进控制策略（如模型预测控制、无传感器控制）、电网支撑算法等，大幅缩短从论文到样机的周期。
对工业开发：支持标准HIL测试流程，兼容CAN/CANFD/EtherCAT等总线，可对接真实控制器，实现回归测试、极限工况验证和自动化报告生成，助力产品快速通过认证。