CN103472734A - 一种城轨牵引系统的半实物仿真方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种城轨牵引系统的半实物仿真方法和系统，所述系统包括：处理器模块、输入输出转换模块、以及实物控制器；所述处理器模块用于模拟城轨牵引系统的主电路的数学模型；所述处理器模块至少用于通过并行的方式模拟逆变器和交流电机的数学模型，以及至少用于通过串行的方式模拟供电电源和高压电气箱的数学模型。可知，本发明为了平衡整个系统的程序复杂度和仿真精度，因此将计算延时通常情况下要求较低的供电电源和高压电气箱的数学模型通过串行的方式模拟，而将计算延时通常情况下要求较高的逆变器和交流电机的数学模型通过并行的方式模拟。从而既能够提高整个系统的仿真精度，又不会使得程序的复杂性过高而导致易用性差。

Description

一种城轨牵引系统的半实物仿真方法和系统

技术领域　

本发明涉及电力电子系统领域，尤其是涉及一种城轨牵引系统的半实物仿真方法和系统。　 

背景技术　

在电力电子系统的分析和设计中，计算机仿真技术由于其良好的可重复性和安全性得到了广泛的应用。半实物仿真是指在仿真系统中接入部分实物，　是所有仿真中置信度最高的一种仿真方法。其中，在半实物仿真系统中采用实物控制器控制虚拟的被控对象，能够用于控制器设计与测试，将该技术应用在电力电子系统设计过程不但有利于设计综合性能较优的控制器，而且可以有效的减少费时费力的实验研究，从而节约开发成本，缩短开发周期。　 

城轨牵引系统作为电力电子系统在城市轨道交通中的应用，也需要半实物仿真系统以实现对控制器的设计和测试。如图1所示，现有的城轨牵引系统的半实物仿真系统包括CPU板、I／O板和实物控制器。其中，CPU板用来模拟城轨牵引系统的主电路的数学模型。并且CPU板通过I／O板读入实物控制器的控制信号，根据主电路的数学模型解算出输出信号，通过I／O板将输出信号发送至实物控制器，从而能够根据反馈给实物控制器的输出信号实现对整个仿真系统的测试。在这种仿真系统中，CPU板采用的是X86或者POWER　PC架构的串行处理器板，而这种串行处理器板的处理速度比较低，因此在根据数学模型解算输出信号时，解算步长比较长，在现有技术中一般最快也只能为25微秒，导致了计算的延时比较长，从而降低了整个系统的仿真精度。　 

发明内容　

本发明解决的技术问题在于提供一种城轨牵引系统的半实物仿真方法和系统，提高整个仿真系统的仿真精度，从而能够更准确的验证实物控制器。 

为此，本发明解决技术问题的技术方案是：　 

本发明提供了一种城轨牵引系统的半实物仿真系统，所述半实物仿真系统包括：处理器模块、输入输出转换模块、以及实物控制器；　 

所述处理器模块用于模拟城轨牵引系统的主电路中的供电电源、高压电气箱、线路电抗器、斩波回路、支撑电容、逆变器、交流电机和负载的数学模型；　 

其中，所述处理器模块至少用于通过并行的方式模拟所述逆变器和交流电机的数学模型，以及至少用于通过串行的方式模拟所述供电电源和高压电气箱的数学模型；　 

所述输入输出转换模块与所述处理器模块通过总线连接，所述输入输出转换模块还与所述实物控制器通过电信号连接。　 

优选地，所述输入输出转换模块用于将实物控制器发送的控制信号从电信号转换成通讯信号后，通过总线输出至所述处理器模块，以及用于将处理器模块通过总线传输过来的输出信号从通讯信号转换成电信号后，发送至所述实物控制器；　 

所述处理器模块用于接收所述实物控制器通过所述输入输出转换模块发送的控制信号，并根据所述处理器模块模拟的数学模型解算出输出信号，将解算出的输出信号通过所述输入输出转换模块输出至实物控制器。　 

优选地，所述处理器模块为一个处理器，该处理器具有串行和并行两种数据处理方式。　 

优选地，所述处理器模块包括串行处理器和并行处理器；　 

其中，所述并行处理器至少用于模拟所述逆变器和交流电机的数学模型，所述串行处理器至少用于模拟所述供电电源和高压电气箱的数学模型。　 

优选地，所述输入输出转换模块与所述串行处理器和所述并行处理器通过总线连接；　 

所述输入输出转换模块用于将实物控制器发送的控制信号从电信号转换成通讯信号后，通过总线输出至所述串行处理器和所述并行处理器，以及用于将所述串行处理器和所述并行处理器通过总线传输过来的输出信号从通讯信号转换成电信号后发送至所述实物控制器；　 

所述串行处理器用于接收并行处理器输出至串行处理器的输出信号和／或所述实物控制器通过所述输入输出转换模块发送至串行处理器的控制信号，并根据所述串行处理器模拟的数学模型解算输出信号，将解算出的输出信号输出至所述并行处理器和／或通过所述输入输出转换模块发送至所述实物控制器；　 

所述并行处理器用于接收串行处理器输出至并行处理器的输出信号和／或所述实物控制器通过所述输入输出转换模块发送至并行处理器的控制信号，并根据所述并行处理器模拟的数学模型解算输出信号，将解算出的输出信号输出至所述串行处理器和／或通过所述输入输出转换模块发送至所述实物控制器。　 

优选地，所述处理器模块用于通过串行的方式模拟城轨牵引系统的主电路中的供电电源、高压电气箱和线路电抗器的数学模型；　 

所述处理器模块用于通过并行的方式模拟城轨牵引系统的主电路中的斩波回路、支撑电容、逆变器、交流电机和负载的数学模型。　 

优选地，所述处理器模块用于通过串行的方式模拟城轨牵引系统的主电路中的供电电源、高压电气箱、线路电抗器、斩波回路和支撑电容的数学模型；　 

所述处理器模块用于通过并行的方式模拟城轨牵引系统的主电路中的逆变器、交流电机和负载的数学模型。　 

优选地，所述处理器模块用于通过串行的方式模拟城轨牵引系统的主电路中的供电电源、高压电气箱、线路电抗器、斩波回路、支撑电容和负载的数学模型；　 

所述处理器模块用于通过并行的方式模拟城轨牵引系统的主电路中的逆变器和交流电机的数学模型。　 

优选地，所述处理器模块用于通过串行的方式模拟城轨牵引系统的主电路中的供电电源和高压电气箱的数学模型；　 

所述处理器模块用于通过并行的方式模拟城轨牵引系统的主电路中的线路电抗器、斩波回路、支撑电容、逆变器、交流电机和负载的数学模型。　 

本发明还提供了一种城轨牵引系统的半实物仿真方法，包括：　 

接收实物控制器输出的控制信号，根据城轨牵引系统的主电路中的供电电源、高压电气箱、线路电抗器、斩波回路、支撑电容、逆变器、交流电机和负载的数学模型，解算出输出信号；　　 

将解算出的输出信号发送至所述实物控制器；　 

其中，至少通过并行的方式模拟所述逆变器和交流电机的数学模型，以及至少通过串行的方式模拟所述供电电源和高压电气箱的数学模型通过上述技术方案可知，本发明中不再只采用串行处理器板模拟城轨牵引系统的主电路的数学模型，而是通过处理器模块，并且处理器模块至少通过并行的方式模拟逆变器和交流电机的数学模型，以及至少通过串行的方式模拟供电电源和高压电气箱的数学模型。由于并行的方式处理速度较快，因此在根据数学模型解算输出信号时，解算步长较短，能够达到10纳秒级别，因此计算的延时短，从而能够提高整个系统的仿真精度。但是由于并行的方式会使得程序复杂度较高，为了平衡整个系统的程序复杂度和仿真精度，因此将计算延时通常情况下要求较低的供电电源和高压电气箱的数学模型通过处理速度较低但是程序复杂度较低的串行的方式模拟，而将计算延时通常情况下要求较高的逆变器和交流电机的数学模型通过处理速度较高的并行的方式模拟。从而既能够提高整个系统的仿真精度，又不会使得程序的复杂性过高而导致易用性差。　 

附图说明　

图1为现有技术的城轨牵引系统的半实物仿真系统的结构示意图；　 

图2为本发明提供的城轨牵引系统的半实物仿真系统的具体实施例的结构示意图；　 

图3为图2所示的实施例中的第一种数学模型划分方式；　 

图4为图2所示的实施例中的第二种数学模型划分方式；　 

图5为图2所示的实施例中的第三种数学模型划分方式；　 

图6为图2所示的实施例中的第四种数学模型划分方式；　 

图7为本发明提供的城轨牵引系统的半实物仿真方法的具体实施例的流程示意图。　 

具体实施方式　

图1为一种现有的城轨牵引系统的半实物仿真系统，包括CPU板、I／O板和实物控制器。　 

其中，实物控制器是城轨牵引系统的控制器，一般称为DCU（Drive　 Control　Unit，传动控制单元）或者TCU（Traction　Control　Unit，牵引控制单元），其核心任务是根据司机指令完成对牵引逆变器暨交流异步牵引电动机的实时控制和粘着控制。实物控制器同时还可以具备完整的故障保护功能、模块级的故障自诊断功能和轻微故障的自复位功能。　 

CPU板用来模拟城轨牵引系统的主电路的数学模型。CPU板指的是包括了至少一个处理器的电路板。　 

在现有技术中，CPU板通过I／O板读入实物控制器的控制信号，根据主电路的数学模型解算出输出信号，再通过I／O板将输出信号发送至实物控制器，从而能够根据反馈给实物控制器的输出信号实现对整个仿真系统的测试。在这种仿真系统中，CPU板采用的是X86或者POWER　PC架构的串行处理器板，而这种串行处理器板的处理速度比较低，因此在根据数学模型解算输出信号时，解算步长比较长，在现有技术中一般最快也只能为25微秒，导致了计算的延时比较长，从而降低了整个系统的仿真精度。　 

而在本发明实施例中，提供了一种城轨牵引系统的半实物仿真方法和系统，以实现提高整个仿真系统的仿真精度，从而能够更准确的验证实物控制器。　 

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。　 

请参阅图2，本发明提供了城轨牵引系统的半实物仿真系统的具体实施例。在本实施例中，所述半实物仿真系统包括：处理器模块201、输入输出转换模块202、以及实物控制器203。　 

处理器模块201用于模拟城轨牵引系统的主电路中的供电电源2041、高压电气箱2042、线路电抗器2043、斩波回路2044、支撑电容2045、逆变器2046、交流电机2047和负载2048的数学模型。　 

其中，所述处理器模块201至少用于通过并行的方式模拟所述逆变器2046和交流电机2047的数学模型，以及至少用于通过串行的方式模拟所述供电电源2041和高压电气箱2042的数学模型。而线路电抗器2043、斩波回路2044、支撑电容2045和负载2048的数学模型中的任一个数学模型，可以通过串行的方式模拟，也可以通过并行的方式模拟。　 

输入输出转换模块202与处理器模块201通过总线连接，因此，输入输出转换模块202能够通过总线的方式与处理器模块201交互数据，输入输出转换模块202还与实物控制器203通过电信号连接，因此，输入输出转换模块202能够通过电信号传输的方式与实物控制器203交互数据。其中，电信号包括数字电信号和模拟电信号。实际上，输入输出转换模块202用于将实物控制器203发送的控制信号从电信号转换成通讯信号后，通过总线输出至处理器模块201，输入输出转换模块202还用于将处理器模块201通过总线传输过来的反馈信号从通讯信号转换成电信号后，发送至实物控制器203。　 

本实施例中的半实物仿真系统在工作时，由实物控制器203通过输入输出转换模块202向处理器模块201发送控制信号，处理器模块201用于接收实物控制器203通过输入输出转换模块202发送的控制信号，并根据处理器模块201模拟的数学模型解算出输出信号，将解算出的输出信号通过输入输出转换模块202输出至实物控制器203。从而能够根据实物控制器203接收到的信号，实现对整个半实物仿真系统的测试。　 

通过上述技术方案可知，本发明中不再只采用串行处理器板模拟城轨牵引系统的主电路的数学模型，而是通过处理器模块201，并且处理器模块201至少通过并行的方式模拟逆变器和交流电机的数学模型，以及至少通过串行的方式模拟供电电源和高压电气箱的数学模型。由于并行的方式处理速度较快，因此在根据数学模型解算输出信号时，解算步长较短，能够达到10纳秒级别，因此计算的延时短，从而能够提高整个系统的仿真精度。　 

但是由于并行处理器板的程序复杂度较高，如果主电路中的所有数学模型都由并行处理器板实现的，整个系统的程序复杂度会很高，降低了整个系统的易用性。因此，发明人经实验发现，在主电路中，通常情况下，逆变器和交流电机之间的数据交互速度要求比较高，因此对计算的延时要求较高， 而供电电源和高压电气箱之间的数据交互速度要求比较低，因此对计算的延时要求较低，因此，本实施例中为了平衡整个系统的程序复杂度和仿真精度，将计算延时通常情况下要求较低的供电电源和高压电气箱的数学模型由处理速度较低，但是程序复杂度较低的串行的方式模拟，而将计算延时通常情况下要求较高的逆变器和交流电机的数学模型由处理速度较高的并行的方式模拟。从而既能够提高整个系统的仿真精度，又不会使得程序的复杂性过高而导致易用性差。　 

本实施例中的处理器模块201可以为一个处理器，此时该处理器具有串行和并行两种数据处理方式。处理器模块也可以包括串行处理器和并行处理器。其中，并行处理器至少用于模拟所述逆变器和交流电机的数学模型，串行处理器至少用于模拟供电电源和高压电气箱的数学模型。串行处理器为采用串行方式进行数据处理的处理器，具体可以为X86类型、ARM类型、或者POWER　PC类型的处理器。而并行处理器为采用并行方式进行数据处理的处理器，具体可以为FPGA。　 

在本实施例中，处理器模块201可以包括串行处理器和并行处理器。此时，输入输出转换模块202用于将实物控制器203发送的控制信号从电信号转换成通讯信号后，通过总线输出至所述串行处理器和所述并行处理器，以及用于将所述串行处理器和所述并行处理器通过总线传输过来的输出信号从通讯信号转换成电信号后发送至所述实物控制器。　 

所述串行处理器用于接收并行处理器输出至串行处理器的输出信号和／或实物控制器203通过输入输出转换模块202发送至串行处理器的控制信号，作为串行处理器的输入信号，并根据所述串行处理器模拟的数学模型解算输出信号，将解算出的输出信号输出至所述并行处理器和／或通过输入输出转换模块202发送至实物控制器203。　 

所述并行处理器用于接收串行处理器输出至并行处理器的输出信号和／或实物控制器203通过输入输出转换模块202发送至并行处理器的控制信号，作为并行处理器的输入信号，并根据所述并行处理器模拟的数学模型解算输出信号，将解算出的输出信号输出至所述串行处理器和／或通过输入输出转换模块202发送至实物控制器203。　 

从而能够根据实物控制器203接收到的信号，实现对整个半实物仿真系统的测试。　 

本实施例中的处理器模块201和输入输出转换模块均可以设置在电路板上。例如，处理器模块设置在电路板上，作为处理器板。当处理器模块包括串行处理器和并行处理器时，串行处理器可以设置在电路板上，作为串行处理器板（例如CPU板），并行处理器可以设置在电路板上，作为并行处理器板（例如FPGA板）。而输入输出转换模块可以设置在处理器板上，也可以为单独的I／O板。　 

本实施例中的输入输出转换模块202在物理上可以由多块I／O板组成。例如，当处理器模块201包括串行处理器和并行处理器时，输入输出转换模块202具体为第一I／O板和第二I／O板。其中，所述第一I／O板与串行处理器通过总线连接，还与实物控制器203通过电信号连接。因此，第一I／O板能够将串行处理器输出的通讯信号转换成电信号后输出至实物控制器203，并且还能够将实物控制器203输出的电信号转换成通讯信号后，通过总线方式输出至串行处理器。所述第二I／O板与并行处理器通过总线连接，还与实物控制器203通过电信号连接。因此，第二I／O板能够将并行处理器输出的通讯信号转换成电信号后输出至实物控制器203，并且还能够将实物控制器203输出的电信号转换成通讯信号后，通过总线方式输出至并行处理器。　 

本发明实施例中的处理器模块201用于模拟城轨牵引系统的主电路。其中，城轨牵引系统的主电路包括以下几个模块：供电电源、高压电气箱、线路电抗器、斩波回路、支撑电容、逆变器、交流电机和负载。下面分别说明各个模块的功能。　 

供电电源，与高压电气箱连接，用于给城轨牵引系统提供供电电源，一般为通过不控整流桥产生的6脉波或者12脉波整流的直流电源，通常为750V或者1500V的电源。　 

高压电气箱，与供电电源和线路电抗器连接，为线路电抗器等主电路模块提供续流回路。高压电气箱还可以用于为逆变器供电，包括对逆变器的预充电和短接、差分电流监测、以及高速短路保护等，并且还可以用于检修时切断网侧电源及将支撑电容放电、和浪涌过电压保护等。　 

高压电气箱具体可以包括主隔离开关，主断路器，浪涌吸收器，充电接触器，短接接触器，充电电阻等。　 

线路电抗器，与高压电气箱和支撑电容连接，一般为电感。与支撑电容一起构成直流滤波回路，能够降低直流电压的脉动，滤除直流回路中的电流谐波。　 

支撑电容，与斩波回路、线路电抗器和逆变器连接，一般为电容。　 

斩波回路，与支撑电容连接，用于抑制直流电压过高。一般包括斩波开关管和制动电阻，当直流电压过高时，通过控制斩波开关管，使得能量通过制动电阻消耗，以降低直流电压，还可以包括固定放电电阻。　 

逆变器，与支撑电容和交流电机相连，用于将支撑电容输出的直流电转换成交流电后输出至交流电机。　 

交流电机，用于将电能转换成机械能，一般为交流异步电机。　 

负载，用于模拟轮轨的负载变化。　 

其中，发明人经实验发现，通常情况下，逆变器和交流电机之间的数据交互对处理速度要求比较高，因此对计算的延时要求较高，而供电电源和高压电气箱之间的数据交互对处理速度要求比较低，因此对计算的延时要求较低。因此，本发明实施例中，为了平衡整个系统的程序复杂度和仿真精度，将计算延时通常情况下要求较低的供电电源和高压电气箱的数学模型由处理速度较低，但是程序复杂度较低的串行的方式模拟，而将计算延时通常情况下要求较高的逆变器和交流电机的数学模型由处理速度较高的并行的方式模拟。基于该基本理论，现提供四种处理器模块201串行方式模拟和并行方式模拟的划分方式。　 

需要说明的是，在以下的说明过程中，以处理器模块201包括串行处理器和并行处理器为例加以说明。但本发明对比并不做限定。　 

如图3所示，串行方式模拟和并行方式模拟的第一种划分方式是：串行处理器用于模拟城轨牵引系统的主电路中的供电电源2041、高压电气箱2042和线路电抗器2043的数学模型；并行处理器用于模拟城轨牵引系统的主电路中的斩波回路2044、支撑电容2045、逆变器2046、交流电机2047和负载2048的数学模型。　 

如图3所示，各个数学模型在信息交互时，由供电电源2041的数学建模向高压电气箱2042的数学建模发送电压信号，由高压电气箱2042的数学建模向供电电源2041的数学建模反馈电流信号，由高压电气箱2042的数学建模向线路电抗器2043的数学建模发送电压信号，由线路电抗器2043的数学建模向高压电气箱2042的数学建模反馈电流信号，由线路电抗器2043的数学建模向支撑电容2045的数学建模发送电流信号，由支撑电容2045的数学建模向线路电抗器2043的数学建模反馈电压信号，由支撑电容2045的数学建模向斩波回路2044的数学建模和逆变器2043的数学建模发送电压信号，由斩波回路2044的数学建模向支撑电容2045的数学建模反馈电流信号，由逆变器2046的数学建模向支撑电容2045的数学建模反馈电流信号，由逆变器2046的数学建模向交流电机2047的数学建模发送电压信号，由交流电机2047的数学建模向逆变器2046的数学建模反馈电流信号，由交流电机2047的数学建模向负载2048的数学建模发送转矩信号，由负载2048的数学建模向交流电机2047的数学建模反馈转速信号。　 

如图4所示，数学模型的第二种划分方式是：串行处理器用于模拟城轨牵引系统的主电路中的供电电源2041、高压电气箱2042、线路电抗器2043、斩波回路2044和支撑电容2045的数学模型；并行处理器用于模拟城轨牵引系统的主电路中的逆变器2046、交流电机2047和负载2048的数学模型。　 

如图5所示，数学模型的第三种划分方式是：串行处理器用于模拟城轨牵引系统的主电路中的供电电源2041、高压电气箱2042、线路电抗器2043、斩波回路2044、支撑电容2045和负载2048的数学模型；并行处理器用于模拟城轨牵引系统的主电路中的逆变器2046和交流电机2047的数学模型。　 

如图6所示，数学模型的第四种划分方式是：串行处理器用于模拟城轨牵引系统的主电路中的供电电源2041和高压电气箱2042的数学模型；并行处理器用于模拟城轨牵引系统的主电路中的线路电抗器2043、斩波回路2044、支撑电容2045、逆变器2046、交流电机2047和负载2048的数学模型。　 

本发明还提供了一种城轨牵引系统的半实物仿真系统的测试方法。　 

请参阅图7，本发明还提供了城轨牵引系统的半实物仿真方法的具体实施例，在本实施例中，所述方法包括：　 

Ｓ701：　接收实物控制器输出的控制信号，根据城轨牵引系统的主电路中的供电电源、高压电气箱、线路电抗器、斩波回路、支撑电容、逆变器、交流电机和负载的数学模型，解算出输出信号。　 

其中，控制信号可以为将实物控制器输出的控制信号从电信号转换成的通讯信号。　 

Ｓ702：将解算出的输出信号发送至所述实物控制器。　 

其中，至少通过并行的方式模拟所述逆变器和交流电机的数学模型，以及至少通过串行的方式模拟所述供电电源和高压电气箱的数学模型。　 

本实施例中的方法的执行主体为处理器模块，由处理器模块接收实物控制器输出的控制信号，根据处理器模块模拟的数学模型解算出输出信号，将输出的信号发送至实物控制器。其中，处理模块可以是通过输入输出转换模块接收实物控制器输出的控制信号，并且可以是通过输入输出转换模块向实物控制器发送解算出的输出信号。输入输出转换模块与处理器模块通过总线连接，并且与实物控制器通过电信号连接。　 

本实施例的相关之处请参见本发明提供的系统的具体实施例。　 

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。 

Claims (10)

1.一种城轨牵引系统的半实物仿真系统，其特征在于，所述半实物仿真系统包括：处理器模块、输入输出转换模块、以及实物控制器；

所述处理器模块用于模拟城轨牵引系统的主电路中的供电电源、高压电气箱、线路电抗器、斩波回路、支撑电容、逆变器、交流电机和负载的数学模型；

其中，所述处理器模块至少用于通过并行的方式模拟所述逆变器和交流电机的数学模型，以及至少用于通过串行的方式模拟所述供电电源和高压电气箱的数学模型；

所述输入输出转换模块与所述处理器模块通过总线连接，所述输入输出转换模块还与所述实物控制器通过电信号连接。

2.根据权利要求1所述的半实物仿真系统，其特征在于，所述输入输出转换模块用于将实物控制器发送的控制信号从电信号转换成通讯信号后，通过总线输出至所述处理器模块，以及用于将处理器模块通过总线传输过来的输出信号从通讯信号转换成电信号后，发送至所述实物控制器；

所述处理器模块用于接收所述实物控制器通过所述输入输出转换模块发送的控制信号，并根据所述处理器模块模拟的数学模型解算出输出信号，将解算出的输出信号通过所述输入输出转换模块输出至实物控制器。

3.根据权利要求1所述的半实物仿真系统，其特征在于，所述处理器模块为一个处理器，该处理器具有串行和并行两种数据处理方式。

4.根据权利要求1所述的半实物仿真系统，其特征在于，所述处理器模块包括串行处理器和并行处理器；

其中，所述并行处理器至少用于模拟所述逆变器和交流电机的数学模型，所述串行处理器至少用于模拟所述供电电源和高压电气箱的数学模型。

5.根据权利要求4所述的半实物仿真系统，其特征在于，所述输入输出转换模块与所述串行处理器和所述并行处理器通过总线连接；

所述输入输出转换模块用于将实物控制器发送的控制信号从电信号转换成通讯信号后，通过总线输出至所述串行处理器和所述并行处理器，以及用于将所述串行处理器和所述并行处理器通过总线传输过来的输出信号从通讯信号转换成电信号后发送至所述实物控制器；

所述串行处理器用于接收并行处理器输出至串行处理器的输出信号和／或所述实物控制器通过所述输入输出转换模块发送至串行处理器的控制信号，并根据所述串行处理器模拟的数学模型解算输出信号，将解算出的输出信号输出至所述并行处理器和／或通过所述输入输出转换模块发送至所述实物控制器；

所述并行处理器用于接收串行处理器输出至并行处理器的输出信号和／或所述实物控制器通过所述输入输出转换模块发送至并行处理器的控制信号，并根据所述并行处理器模拟的数学模型解算输出信号，将解算出的输出信号输出至所述串行处理器和／或通过所述输入输出转换模块发送至所述实物控制器。

6.根据权利要求1所述的半实物仿真系统，其特征在于，所述处理器模块用于通过串行的方式模拟城轨牵引系统的主电路中的供电电源、高压电气箱和线路电抗器的数学模型；

所述处理器模块用于通过并行的方式模拟城轨牵引系统的主电路中的斩波回路、支撑电容、逆变器、交流电机和负载的数学模型。

7.根据权利要求1所述的半实物仿真系统，其特征在于，所述处理器模块用于通过串行的方式模拟城轨牵引系统的主电路中的供电电源、高压电气箱、线路电抗器、斩波回路和支撑电容的数学模型；

所述处理器模块用于通过并行的方式模拟城轨牵引系统的主电路中的逆变器、交流电机和负载的数学模型。

8.根据权利要求1所述的半实物仿真系统，其特征在于，所述处理器模块用于通过串行的方式模拟城轨牵引系统的主电路中的供电电源、高压电气箱、线路电抗器、斩波回路、支撑电容和负载的数学模型；

所述处理器模块用于通过并行的方式模拟城轨牵引系统的主电路中的逆变器和交流电机的数学模型。

9.根据权利要求1所述的半实物仿真系统，其特征在于，所述处理器模块用于通过串行的方式模拟城轨牵引系统的主电路中的供电电源和高压电气箱的数学模型；

所述处理器模块用于通过并行的方式模拟城轨牵引系统的主电路中的线路电抗器、斩波回路、支撑电容、逆变器、交流电机和负载的数学模型。

10.一种城轨牵引系统的半实物仿真方法，其特征在于，包括：

接收实物控制器输出的控制信号，根据城轨牵引系统的主电路中的供电电源、高压电气箱、线路电抗器、斩波回路、支撑电容、逆变器、交流电机和负载的数学模型，解算出输出信号；

将解算出的输出信号发送至所述实物控制器；

其中，至少通过并行的方式模拟所述逆变器和交流电机的数学模型，以及至少通过串行的方式模拟所述供电电源和高压电气箱的数学模型。

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