MBDCORE HERTS

高速 FPGA 电力电子解算器

面向电力电子控制器 HIL 与新拓扑研发的纳秒级实时解算平台

从 SPS 拓扑建模到 S Function 等效验证和 FPGA 实时部署

最低可达约 50 ns26 类模型自动生成 HDL
DAB 仿真一致性验证70 ns
DAB 的 SPS 参考波形与 HERTS 求解波形叠加对比
同一时窗内 SPS 参考模型与 HERTS 求解波形高度重合

约 50ns

通用拓扑最低步长

随拓扑规模与硬件资源变化

26

电力电子支持模型

兼容 SPS 原生建模方式

10ns

电机模型定点步长

覆盖三类典型电机

20 至 30min

典型编译部署时间

随器件与工程规模变化

实时解算核心机制

固定网络结构与动态状态更新分离,在线阶段专注组件状态和常系数运算。

HERTS 统一网络方程G · x(k) = b(k)

G 表示固定网络矩阵

b(k) 表示随时间步更新的动态向量

直接开关状态建模

保留物理参数与实际导通状态,减少附加支路和反复调参。

固定网络矩阵

拓扑和固定伴随导纳离线固化,在线阶段不重构系统矩阵。

动态向量更新

历史状态、开关状态和电源贡献按步写入动态向量。

FPGA 流水并行

离线预计算与常系数运算适配定点化和并行流水架构。

从 SPS 模型到 FPGA 实时部署

将等效精度验证放在编译之前,缩短定点精度和数值问题的迭代路径。

  1. SPS 拓扑建模

    配置器件参数、控制器和运行工况。

  2. S Function 等效验证

    在 PC 端核对关键波形、步长和数值误差。

  3. HDL 自动生成

    完成定点化、流水并行和接口封装。

  4. FPGA 实时部署

    完成综合、布局布线和 HIL 平台部署。

自动解算定点化流水并行接口封装典型编译部署时间约 20 至 30 min

覆盖电力电子核心模型

兼容 SPS 原生建模方式与底层电气模型,覆盖基础器件、桥式变换器、高级拓扑和电机模型。

26类支持模型
22类拓扑与接口封装
3类 SPS 基础器件
1类 MMC 内核扩展
HERTS 宣传资料中的三相桥式变换器拓扑模型
桥式变换器6 类拓扑
HERTS 宣传资料中的 DAB 双有源桥拓扑模型
DAB 双有源桥高频隔离变换
HERTS 宣传资料中的三相 ANPC 拓扑模型
三相 ANPC三电平变换
HERTS 宣传资料中的 N 电平三相 MMC 拓扑模型
N 电平三相 MMCMMC 内核扩展
12 类

基础器件与端口

电阻 电感 电容 受控源 理想源 VCCS Norton 多端口

6 类

桥式变换器

单桥臂 双桥臂 三桥臂及反并联二极管组合

5 类

高级变换器

三相 ANPC DAB N 电平 MMC 及 MMC 半桥内核

3 类

耦合器件与开关

串联 RL 理想开关 三绕组互感 三相双绕组变压器

三类电机模型

BLDC PMSM Induction Motor

10 ns定点高精度步长
1 μsFLOAT32 模型步长
位置接口

增量式编码器 UVW Resolver SSI EnDat

工程验证案例

DAB、SVG 与 MMC 覆盖单拓扑、多速率协同和大规模统一解算。

DAB

70 ns 全流程实时验证

一套拓扑贯通 SPS 参考模型、S Function 等效验证、HDL 部署和示波器实测。

固定步长
70 ns
开关频率
20 kHz
同步输出
1 MSPS 16 bit
DAB 双路 PWM 与原副边电流示波器实测
DAB 20 kHz 开关与电流波形
SVG

100 ns CPU FPGA 多速率协同

纳秒级开关求解下沉 FPGA,大规模电网模型运行于 CPU,并交换电压、电流、控制和状态。

FPGA 拓扑步长
100 ns
CPU 电网步长
50 μs
时间尺度比例
500×
SVG 并网瞬间直流母线电压与交流电流示波器波形
SVG 并网瞬态验证
MMC

300 ns 统一实时解算

同一步长同步推进主拓扑、桥臂、子模块和外围网络。

三相电平数
23
半桥子模块
132
功率开关
264
KU060 完整工程

CLB LUT 50.43%

FF 26.01%

DSP48E2 8.26%

Block RAM 26.62%

HERTS FPGA 求解器中的 MMC 三相拓扑与 264 路 PWM 输入模型
MMC 300 ns 步长 FPGA 实时模型
MMC 并网 a 相与 b 相电流启动和幅值切换示波器波形
MMC 并网电流动态验证

面向六大应用领域

按目标对象和验证任务选择纳秒级 FPGA 解算、CPU FPGA 多速率或 S Function 等效验证。

新能源并网与储能

光伏变流器 风电变流器 储能 PCS SVG

新能源汽车与充电

OBC 快充模块 DAB 牵引逆变器 电驱总成

工业电源与电机驱动

PFC UPS 工业变频器 PMSM BLDC 感应电机

电网装备与柔性直流

MMC HVDC FACTS 固态变压器 直流电网

轨道航空与船舶电气

牵引供电 电推进 机载电源 船舶电源 区域微电网

控制器 HIL 与新拓扑研发

DSP FPGA ECU 控制器 自定义拓扑 HDL 模块

MBDCORE 实时仿真产品体系

围绕控制器验证、控制原型和电力电子纳秒级实时解算构建产品组合。

获取 HERTS 方案评估

提供目标拓扑、开关数量、实时步长、控制器接口和 FPGA 平台信息。

目标拓扑开关数量实时步长接口配置