モジュラーマルチレベルコンバータ（MMC）を備えたSFP

導入

SFPシミュレーションリンクは、高帯域幅かつ低レイテンシで外部とのデータ交換を可能にする双方向オープンプロトコルインターフェースです。このリンクにより、SFPシミュレーションリンクを介して他のFPGAマイクロプロセッサと直接通信することが可能になります。また、コントローラからHILへのIO信号をSFP経由で送信できるため、アナログおよびデジタルIOスロットの柔軟性が向上します。

このアプリケーションノートでは、HILデバイスとコントローラ間のAurora Small Form-factor Pluggable（SFP）シミュレーションリンク通信を確立する機能について説明します。これは、第4世代HILデバイス（ HIL101、HIL404、HIL506、HIL606 ）でサポートされています。図1の左側に示すように、モデル内にSFPリンクコンポーネントが存在する場合、上部のSFPコネクタが通信に使用され、下部のSFPコネクタはデバイスの並列接続に使用できます。図の右側は、この例では説明していませんが、実際のコントローラにSFPリンクを接続する方法を示しています。

この例では、SFPをサポートする2つのHILデバイスで構成されるマルチHILセットアップを使用しています。HILは2本のSFPファイバーケーブルで接続されています。ID0のHILデバイスはパワーステージとして機能し、ID1のHILデバイスはコントローラ側として動作します。HILデバイスの並列化に関する追加情報は、HIL並列化ガイドまたはビデオナレッジベース（ビデオ：3.3.3 デバイスパーティショニングの概要）でご覧いただけます。

MMCの構造とトポロジの詳細については、こちらをご覧ください:はじめに

モデルの説明

このモデルは、DCリンク、 MMCレグ -最近傍レベル制御（NLC）付きスイッチング機能、定常負荷、そして2組のSFP送信ブロックとSFP受信ブロックで構成されています。また、このモデルは各HILデバイスに1つずつ、2つのSFP設定ブロックで構成されています。HILデバイスID0のSFP送信コンポーネントは、サブモジュールの電圧と上下のレグの電流を含む信号をコントローラに送信します。HILデバイスID1のコントローラは信号を受信し、制御アルゴリズムへの入力として提供します。制御アルゴリズムは、単相MMCレグのサブモジュールにゲート信号を送信します。

シミュレーション

このアプリケーションには、あらかじめ構築されたSCADAパネルが付属しています。このパネルには、実行時にシミュレーションを監視および操作するための主要なユーザーインターフェース要素（ウィジェット）が用意されています。ニーズに合わせて自由にカスタマイズできます。

このMMCコンバータモデル用に作成されたSCADAパネルでは、様々なウィジェットとスコープを通じて、コンバータの動作を広範囲に把握できます。SCADAの左側にある2つのグループでは、いくつかのサブモジュールのアップコンデンサ電圧とダウンコンデンサ電圧を観察できます。左下のトレースグラフでは、いくつかのサブモジュールのアップコンデンサ電圧とダウンコンデンサ電圧を確認できます。

Captureでは、電流、電圧、サブモジュールコンデンサの電圧、上下アームの電流を確認できます。3番目のビューポートにはコンデンサの電圧が表示され、コントローラがコンデンサの電圧をどのようにバランスさせているかを示しています。最後のビューポートには、上アームと下アームの電流が表示されます。

テスト自動化

提供されているテスト自動化スクリプトは、サブモジュール内の8つのコンデンサのそれぞれの電圧が予想される許容範囲内にあるかどうかを検証します。テストはシミュレーションの最初の5秒間をキャプチャします。サブモジュールコンデンサの電圧が安定状態にあるとき、テストはこれらの値を測定し、期待値と比較します。 $\frac{V_{dc}}{北-1}$ この場合は10.66 kVです。許容誤差は0.5%で、約50 Vです。

要件の例

表1は、モデルをリアルタイムで実行するためのファイルの場所とハードウェア要件に関する詳細情報と、この最小限のハードウェア構成でモデルを実行した場合のHILデバイスのリソース使用率を示しています。この情報は、モデルの実行とカスタマイズを必要に応じて行う際に役立ちます。

著者

[1] シミサ・シミッチ