传统RCP系统的挑战

传统基于实时操作系统的CPU核运行控制算法，因为CPU性能强大，拥有强大的计算能力， 但同时会因为实时操作系统的指令响应、系统的基础负荷、系统长时间运行的抖动、CPU与FPGA之间总线交互的延迟等问题，导致基于实时操作系统的CPU一般难以运行20K以上的控制代码，因此，其适用于计算负担重、闭环速度要求不高的场合。

随着电力电子开关频率的不断提高，一些基于瞬时值控制等场合，提出了更高的控制速率（>20kHz）要求，传统基于实时操作系统的RCP因为以上原因，很难应用于高速控制应用。

高速RCP架构与原理

全新的高速RCP基于ZYNQ SOC 架构如下图所示（CPU和FPGA同一个芯片），利用SOC架构可实现FPGA和CPU之间短至1-2us的传输时间，双核CPU1个CPU核负责通信等1个CPU核专注控制算法运行，同时专注控制算法运行的CPU核采用Bare-metal（裸核）的技术替代实时操作系统的技术，充分利用Bare-metal的无OS Overhead、高确定性的优势，来实现高达50K的控制算法运行。

高速RCP技术优势

1.  基于ZYNQ SOC 架构，实现超低延时

2.  采用Bare-metal技术，实现高实时性和高确定性

新一代高速RCP架构 VS 传统RCP架构

RCP架构 低延时测试

控制程序按20us( 50kHz)周期实时运行：

注：控制程序代码中包含如下程序：

可以观察得到：

·  控制系统严格按20us周期运行，AI-CPU-DO整个过程用时大约为14.9us，系统有5.1us空余时间片；

·  CPU耗时9us，包含算法运行时间、双核的交互、算法的IO映射等；

·  FPGA->CPU, CPU->FPGA，上传下行和信号更新等基础负担大概用时5.9us。

基于Bare-Metal的高速RCP VS 基于实时OS 的RCP

高速RCP应用实例

50kHz  有源滤波控制

•  左图里蓝色设备为MT 1050 RCP控制器，它以20us步长运行APF控制程序

•  左图中的示波器图片可以看到使能滤波后（紫色为使能信号），梯形的电网电流经过补偿变为了正弦波

•  右图是此系统运行时示波器图片，上面曲线为电网电流一个周期，下面曲线为50kHz的PWM波