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

查看核心能力查看验证案例

最低可达约 50 ns26 类模型自动生成 HDL

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类

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

01
SPS 拓扑建模
配置器件参数控制器和运行工况
02
S Function 等效验证
在 PC 端核对关键波形步长和数值误差
03
HDL 自动生成
完成定点化流水并行和接口封装
04
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 原生建模方式和底层电气模型支持自动拓扑解算与自定义 HDL 协同

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

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×

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

FPGA 资源与部署规模

以工程资源占用不超过 80% 为配置目标为时序接口诊断和组合变化预留空间

完整 HDL 模型资源增量
模型	LUT 增量	LUTRAM 增量	FF 增量	DSP 增量
DAB	40,594	11,136	27,701	179
SVG	74,023	21,414	51,734	232

PCIE KU060XCKU060

工程容量估算

约 5× DAB40 开关 5 变压器
约 3× SVG18 开关 3 三相变压器
2 DAB 2 SVGLUT 约 78.2%

PCIE K420XC7K420T

工程容量估算

约 4× DAB32 开关 4 变压器
约 2× SVG12 开关 2 三相变压器
2 DAB 1 SVGLUT 约 71.1%

KU060 单模型数据来自 Vivado 2024.1 OOC 综合 K420 和多实例数量为基于资源与共享开销的容量估算

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

高速 FPGA 电力电子解算器

通用拓扑最低步长

电力电子支持模型

电机模型定点步长

典型编译部署时间

实时解算核心机制

直接开关状态建模

固定网络矩阵

动态向量更新

FPGA 流水并行

从 SPS 模型到 FPGA 实时部署

SPS 拓扑建模

S Function 等效验证

HDL 自动生成

FPGA 实时部署

覆盖电力电子核心模型

基础器件与端口

桥式变换器

高级变换器

耦合器件与开关

BLDC PMSM Induction Motor

工程验证案例

70 ns 全流程实时验证

100 ns CPU FPGA 多速率协同

300 ns 统一实时解算

FPGA 资源与部署规模

工程容量估算

工程容量估算

面向六大应用领域

新能源并网与储能

新能源汽车与充电

工业电源与电机驱动

电网装备与柔性直流

轨道航空与船舶电气

控制器 HIL 与新拓扑研发

MBDCORE 实时仿真产品体系

半实物仿真实时主机

快速控制原型系统

高速 FPGA 电力电子解算器

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