电力电子系统具有拓扑多样、控制复杂、应用灵活的特点，清华大学电机系国家级电气工程实验教学示范中心电力电子与电机控制实验室希望建立起一套完整的通用电力电子系统教学与科研平台，一方面可以帮助学生安全、方便、有效地理解所学电力电子知识的实验环境，提高自主创新实践能力；同时可快速地为科研提供从理论仿真，算法验证，到实物搭建的整个开发过程。要达到以上需求，需要满足以下条件： 

    · 便捷的使用环境：要让学生尽快地熟悉使用，需要选择一个用户比较容易接受和学习的软硬件使用平台。比如图形化的建模界面，兼容学生目前常用的软件平台，模型一键下载无需额外编译过程等等。这样能够大大加快整体项目的开发周期。 

    · 通用的系统平台：能够满足不同用户的不同科研需求，不同需求的调整主要体现在软件上的调整，不用再重新设计定制的硬件系统。这样能够最大限度地利用平台，发挥通用研发平台的价值。 

    · 具备灵活性与扩展性：作为科研平台建设，希望产品的后期维护和升级比较完善，让设备可以跟得上最新技术的发展和潮流，避免经费的浪费。 

    · 完整的平台体系：用户需要完成理论仿真，算法快速验证，实物搭建整个过程的实现，科研平台需要满足不同阶段的任务的无缝连接。完整的平台体系能够最大程度地帮助客户节省时间与精力，不用重复地在不同平台间切换和重复开发。

传统的实验室平台往往会涉及到多个软硬件平台的使用。这种方式对软硬件工具的使用有较高的要求，因此增加了教学实验的学习成本与复杂性，也阻碍了科研工作从理论到成果的实现。如何在实验教学和科研开发中构建一种平台，以满足这些要求，基于HIL与RCP的实时仿真系统就是答案。

远宽能源的HIL与RCP电力电子实时仿真系统，利用最新的FPGA技术，可以实现1微秒步长、任意拓扑、任意工况的实时仿真，且使用便捷，能够通用不同的平台并具有很强的灵活性与拓展性，同时能帮助用户完成从理论仿真到实物搭建的整个过程，是一种十分高效的科研手段。仿真系统的整体流程如下图所示：

1——离线仿真，使用StarSim/第三方仿真软件开发离线程序，在电脑端反复验证离线程序直至没有问题。 

2——半实物仿真，利用StarSim HIL和RCP软件，将离线程序分别下载到电力电子半实物仿真器和快速原型控制器中，形成HIL加RCP两个半实物仿真平台的闭环测试系统，以验证在实时环境下控制算法与仿真模型的准确性。 

3——真实系统验证，在半实物仿真无误后，将HIL系统替换成真实的被控对象（如电机），RCP系统直接控制实际功率设备，完成实际系统的算法验证以及效果测试，完成最终的实物产品研发。

整套HIL+RCP方案已在清华大学完成了部署和应用。在该套平台的帮助下，实验室在一个半月的时间内就完成了系统从离线仿真，到半实物仿真，再到实物系统的控制。由于在半实物平台上进行了仿真验证，所以很快就完成了实物系统的调试过程，大大加快了研发过程，提高效率的同时也提高了科研平台的安全性。同时该半实物仿真平台可以用于多种其他应用，提高设备的利用率。具体部署及实验结果见下图：