[发明专利]一种含变频调速机和电气化铁路的特殊负荷数字物理仿真平台及仿真方法

权利要求书

1.一种含变频调速机和电气化铁路的特殊负荷数字物理仿真平台，其特征在于：包括

LabVIEW和StarSim仿真开发平台：用于搭建特殊负荷的软件仿真模型，包括控制模块和显示模块；

特负荷仿真模型包括变频调速机和电气化铁路；

用户通过控制模块发出对模型的控制指令，

显示模块对模型进行潮流计算的结果波形显示；

NI PXI测量与控制平台：用于数据采集，和上位机连接的实现远程控制和数据传输，包括具有定时和同步功能的机箱、系统控制器模块、外围模块。

2.根据权利要求1所述的一种含变频调速机和电气化铁路的特殊负荷数字物理仿真平台，其特征在于：特殊负荷数字物理仿真平台中，所述变频调速机采用恒压频比变频调速方式进行建模，即保持恒定的电动势频率比的控制方式；所述电气化铁路包括供电系统和电力机车组成，供电系统包括供电电源和牵引供电系统两部分，其中，牵引供电系统由牵引供电所和牵引网组成，系统通过牵引网将三相电网系统和牵引变电所相连，电动机车是铁路运输的牵引动力，电动机车本身不携带电源，靠接受牵引网输送的电流，通过车载变流器由电动机驱动车轮。

3.根据权利要求1所述的一种含变频调速机和电气化铁路的特殊负荷数字物理仿真平台，其特征在于：特殊负荷数字物理仿真平台中，

所述外围模块包括配有：Virtex-5LX110FPGA的R系列多功能RIO模块、针对于DSP的Xilinx Kintex-7FPGA模块，通过LabVIEW软件对这两个FPGA模块进行编程；高压模拟输出模块、10V输入的前置式接线盒和高速模拟输出模块，对FPGA模块编程进行计算，计算结果通过模拟输出模块输出模拟波形；

具有定时和同步功能的机箱背板设有PCI和PCI Express通信总线；所述系统控制器模块采用具备微软Windows操作系统或实时操作系统的高性能嵌入式控制器、或台式机、或工作站、或服务器或笔记本电脑控制的远程控制器；

系统控制器模块和外围模块插入PXI机箱插槽中，外部PC设备通过系统控制器模块的外设接口和PXI系统连接，并通过机箱背板的通信总线进行数据传输和远程控制；特殊负荷的仿真模型在外部PC设备上的LabVIEW和StarSim仿真平台进行开发。

4.一种特殊负荷数字物理仿真方法，其特征在于：包括：

步骤1，在LabVIEW中分别编写上位机Host程序、下位机RT程序，选用LabVIEW自带的功率计算元件进行计算；

步骤2，运行RT程序，数字仿真模型与外部物理接口在PXI上进行部署；

步骤3，运行Host程序，发出控制指令；

步骤4，数据流传输到下位机，CPU、FPGA对模型进行仿真计算；

步骤5，计算结果返回上位机，在Host主界面进行显示；或者通过PXI外部模块输出至接线盒，在示波器显示。