[发明专利]一种基于虚拟阻感的半实物快速测试系统

权利要求书

1.一种基于虚拟阻感的半实物快速测试系统，用于对真实控制器的性能进行快速测试，其特征在于：通过硬件描述语言Verilog HDL对半实物快速测试系统中的控制方法、H桥逆变器、阻感负载建模，然后集成到一片FPGA芯片中；采用的FPGA芯片为美国Xilinx公司生产，型号为Zynq7020；将FPGA芯片与接口电路组成虚拟阻感印刷电路板，构成基于虚拟阻感的半实物快速测试系统；具体实现步骤为：

步骤(1)确定Q格式选取方法，提高求解精度；

步骤(2)采用硬件描述语言Verilog HDL，对半实物快速测试系统的控制方法建模；

步骤(3)采用硬件描述语言Verilog HDL，对半实物快速测试系统的H桥逆变器建模；

步骤(4)采用硬件描述语言Verilog HDL，对半实物快速测试系统的阻感负载建模；

步骤(5)将所建立的控制方法模型、H桥逆变器模型与阻感负载模型集成到一片FPGA芯片中；

步骤(6)将步骤(5)中的FPGA芯片与接口电路制作在一张印刷电路板上，组成虚拟阻感印刷电路板，构成基于虚拟阻感的半实物快速测试系统。

2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟阻感的半实物快速测试系统，其特征在于，所述步骤(1)中，定标，就是小数点放到二进制数中；对于16位数据，小数点有16个可放位置，所以就有16种定标方法，分别用Q0～Q15表示，即Q格式；

Q格式定点数表示方法统一定义为：1_M_F,其中，1表示符号位，只占一位；M表示整数位数，F表示小数位数；真值与定点数之间的关系：定点数＝浮点数×2^Q。

3.根据权利要求2所述的一种基于虚拟阻感的半实物快速测试系统，其特征在于，定点数分辨率取决于二进制最低位LSB，LSB变化1即为分辨率，r与Q格式的关系：

r＝2^-Q

4.根据权利要求3所述的一种基于虚拟阻感的半实物快速测试系统，其特征在于，最大截断误差为：

其中，分母u就是定点数要表示的量，其含义是毫伏电压的表示精度为0.1‰；

最大截断误差不能超过允许的误差阈值：

e_max＜p

其中，定义p为允许的误差阈值，即表示某个数的精度；

其中，Q格式的选取公式为：

5.根据权利要求4所述的一种基于虚拟阻感的半实物快速测试系统，其特征在于，Q格式选取公式为：

上式中，定义p为允许的误差阈值，即表示某个数的精度，通常p取0.001，分母u就是定点数要表示的量，其含义是毫伏电压的表示精度为0.1‰。

6.根据权利要求1所述的一种基于虚拟阻感的半实物快速测试系统，其特征在于，所述步骤(2)中的控制方法模型采用电流滞环控制，对H桥逆变器模型的上下桥臂进行导通关断，在负载阻感模型上有正向电流和反向电流两种状态；

所述正向电流状态，负载电压与直流电压的关系为：u₀＝+u_ds；

所述反向电流状态，负载电压与直流电压的关系为：u₀＝-u_ds；

7.根据权利要求1所述的一种基于虚拟阻感的半实物快速测试系统，其特征在于，所述步骤(3)中的H桥逆变器建模，根据所述步骤(2)中的控制方法输出的PWM信号，计算出输出电压u₀，所述逆变器直流电压u_ds＝24V。

8.根据权利要求1所述的一种基于虚拟阻感的半实物快速测试系统，其特征在于，所述步骤(4)中的阻感负载模型，其动态电压方程为：

其中，L为电枢回路总电感。