什么是 HIL 測試

硬件在環 （HIL） 測試是一種實時仿真，讓您無需使用系統硬件即可開始測試嵌入式代碼。如果正在開發的代碼未按照規范運行，您可以通過此項測試來發現可能損壞硬件的異常和故障情況。

電力電子控制系統是電力運輸和可再生能源系統不可或缺的組成部分。通過測試原型來驗證這些控制系統的嵌入式代碼具有挑戰性，因為存在硬件損壞的風險，而這會導致您無法在整個瞬態條件范圍內試驗系統。

HIL 仿真性能

硬件在環 （HIL） 仿真性能取決于您要建模的電力系統動態的復雜性以及要使用的實時計算機硬件。

例如，您可以選擇如何為電機驅動逆變器的電力電子開關行為建模。您可以使用平均值逆變器模型對整個開關周期的電壓求平均值，因為該模型可以快速計算并提供所需的動態特性。

要想了解電力電子組件注入的諧波的影響，您需要考慮它們的開關行為，并承受對硬件在環計算機的處理器造成的負擔。

為了確保仿真開關行為時的實時行為，您運行仿真采樣的頻率需要比實際系統的預期開關速度快 100 倍。

例如，在以 10 KHz 開關頻率運行的電機控制應用中，需要以 1 MHz 的頻率運行硬件在環仿真，才能捕獲開關設備所導致的非線性問題。要以 1 MHz 或更高的頻率運行仿真，您需要實時系統具有較低 I/O 延遲和可以達到運行頻率的處理器。

對電力電子系統執行 HIL 測試

對電力電子系統執行硬件在環測試時，并沒有絕對的指導說明 CPU 或 FPGA 是否更適合于仿真具有開關動態特性的系統。

在做決定時，您需要考慮模型的復雜性、電力電子系統的數學細節、負載和電源的建模細節，以及測試系統 I/O 的通道數量和種類。

如果您的硬件在環系統可以將桌面仿真模型劃分到多個內核和不同種類的處理器上，您可能會發現同時使用 CPU 和 FPGA 很有好處。

使用 MATLAB 和 Simulink 進行 HIL 仿真

電力電子系統的硬件在環測試從控制系統仿真開始，該仿真會對有源和無源電路組件、負載和電源的電氣行為建模。

使用 Simulink 和 Simscape Electrical，您可以構建您的系統模型并進行仿真。

使用 Simulink Coder 從電氣模型生成 C 代碼，通過 HDL Coder 生成 HDL 代碼。您可將此代碼部署到用于測試控制代碼的實時計算機，從而在一系列正常和故障工作條件下驗證此代碼。

使用 Simulink Real-Time，您可將代碼部署到 Speedgoat 實時目標機器上。

此外，Speedgoat 支持電力硬件在環測試，讓您可以測試電池管理系統 （BMS）、純電動動力總成系統和可再生能源系統。

編輯：jq