CN112989545B - 一种列车供电系统的仿真建模方法及仿真建模装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种列车供电系统的仿真建模方法及仿真建模装置，涉及轨道交通技术领域。其中，上述仿真建模方法包括：基于实时仿真系统所支持的建模工具，构建列车供电系统内各个部件的数学模型；根据各个部件的特性和实时仿真系统内各个仿真平台的性能，确定每个部件所适合的仿真平台；分别将各个部件的数学模型加载于相应的仿真平台中；根据各个部件之间的连接关系，对运行于不同仿真平台上的数学模型的对外数据接口进行标准化处理。本申请基于实时仿真系统所支持的建模工具，对列车供电系统进行仿真建模，有利于提高列车供电系统的仿真效率。

Description

一种列车供电系统的仿真建模方法及仿真建模装置

技术领域

本申请属于轨道交通技术领域，尤其涉及一种列车供电系统的仿真建模方法及仿真建模装置。

背景技术

列车供电系统的技术构成复杂度愈来愈高，列车供电系统的不同子系统、零部件间具有较强的相互依赖与耦合作用关系，使得一旦供电系统中某一设备或部件发生故障，会导致与其相关联的设备或备件受到影响，产生故障传播的效果，严重时则会影响整个列车的运行。因此，为了准确掌握分析列车供电系统的安全可靠性，需要对列车供电系统进行仿真测试，而仿真测试前需要对列车供电系统进行仿真模型建立。

传统的列车供电系统仿真建模，基于CPU仿真系统，其仿真模型建立周期长，且仿真模型仿真速度慢，因此，使得列车供电系统的仿真效率低。

发明内容

本申请的目的在于提供一种列车供电系统的仿真建模方法及仿真建模装置，有利于提高列车供电系统的仿真效率。

为了实现上述技术效果，本申请第一方面提供了一种列车供电系统的仿真建模方法，上述仿真建模方法包括：

基于实时仿真系统所支持的建模工具，构建列车供电系统内各个部件的数学模型，其中，上述实时仿真系统配置有两个以上仿真平台；

根据上述各个部件的特性和上述实时仿真系统内各个仿真平台的性能，确定每个部件所适合的仿真平台；

分别将上述各个部件的数学模型加载于相应的仿真平台中；

根据上述各个部件之间的连接关系，对运行于不同仿真平台上的数学模型的对外数据接口进行标准化处理，以便运行于不同仿真平台上的数学模型之间可基于标准化处理后的对外数据接口进行信号的交互。

基于上述第一方面，在第一种可能的实现方式中，上述各个部件包括：电网电压变压器、电源基站与控制器、松耦合变压器、整流器、DC-DC变换器、中间直流回路、操作界面、负载与线路、牵引外特性器、辅助外特性器、整流控制器和DC-DC控制器，其中，上述牵引外特性器用于控制牵引电动机的外特性，上述辅助外特性器用于控制辅助逆变器、风机、充电机、充电机和空调；

上述基于实时仿真系统所支持的建模工具，构建列车供电系统内各个部件的数学模型具体为：基于上述建模工具分别建立电网电压变压器模型、电源基站与控制器模型、松耦合变压器模型、整流器模型、DC-DC变换器模型、中间直流回路模型、操作界面模型、负载与线路模型、牵引外特性模型、辅助外特性模型、整流控制模型和DC-DC控制器模型。

基于上述第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，上述仿真平台包括：CPU仿真平台、第一FPGA仿真平台和第二FPGA仿真平台；

上述根据上述各个部件的特性和上述实时仿真系统内各个仿真平台的性能，确定每个部件所适合的仿真平台具体为：

基于上述操作界面的操作特性、上述负载与线路的负载特性、上述牵引外特性器的牵引外特性、上述辅助外特性器的辅助外特性、上述整流控制器的整流控制特性、上述DC-DC控制器的DC-DC控制特性和各个仿真平台的仿真特性，确定上述CPU仿真平台为上述操作界面、上述负载与线路、上述牵引外特性器、上述辅助外特性器、上述整流控制器和上述DC-DC控制器所适合的仿真平台；

基于上述电网电压变压器的电网变压特性、上述电源基站与控制器的电源控制特性、上述松耦合变压器的松耦合变压特性、上述整流器的整流特性和各个仿真平台的电压仿真特性，确定上述第一FPGA仿真平台为上述电网电压变压器、上述电源基站与控制器、上述松耦合变压器和上述整流器所适合的仿真平台；

基于上述DC-DC变换器的DC-DC变换特性、上述中间直流回路的电流特性和各个仿真平台的电流仿真特性，确定上述第二FPGA仿真平台为上述DC-DC变换器和上述中间直流回路所适合的仿真平台。

基于上述第一方面的第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，上述对外数据接口包括：

第一对外数据接口，上述第一对外数据接口对应设置于上述CPU仿真平台和上述第一FPGA仿真平台上；

第二对外数据接口，上述第二对外数据接口对应设置于上述CPU仿真平台和上述第二FPGA仿真平台上；

第三对外数据接口，上述第三对外数据接口对应设置于上述第一FPGA仿真平台和上述第二FPGA仿真平台上；

上述根据上述各个部件之间的连接关系，对运行于不同仿真平台上的数学模型的对外数据接口进行标准化处理具体为：

标准化处理上述第一对外数据接口，以便上述CPU仿真平台与上述第一FPGA仿真平台之间传输松耦合变压器参数信号；

标准化处理上述第二对外数据接口，以便上述CPU仿真平台与上述第二FPGA仿真平台之间传输脉冲宽度调制信号、负载电流信号、直流电压信号和电压电流反馈信号；

标准化处理上述第三对外数据接口，以便上述第一FPGA仿真平台与上述第二FPGA仿真平台之间传输直流电流信号和直流电压信号。

本申请第二方面提供一种列车供电系统的仿真建模装置，上述仿真建模装置包括：

模型构建单元：用于基于实时仿真系统所支持的建模工具，构建列车供电系统内各个部件的数学模型，其中，上述实时仿真系统配置有两个以上仿真平台；

确定单元，用于根据上述各个部件的特性和上述实时仿真系统内各个仿真平台的性能，确定每个部件所适合的仿真平台；

加载单元，用于分别将上述各个部件的数学模型加载于相应的仿真平台中；

处理单元，用于根据上述各个部件之间的连接关系，对运行于不同仿真平台上的数学模型的对外数据接口进行标准化处理，以便运行于不同仿真平台上的数学模型之间可基于标准化处理后的对外数据接口进行信号的交互。

基于上述第二方面，在第一种可能的实现方式中，上述各个部件包括：电网电压变压器、电源基站与控制器、松耦合变压器、整流器、DC-DC变换器、中间直流回路、操作界面、负载与线路、牵引外特性器、辅助外特性器、整流控制器和DC-DC控制器，其中，上述牵引外特性器用于控制牵引电动机的外特性，上述辅助外特性器用于控制辅助逆变器、风机、充电机、充电机和空调；

上述模型构建单元具体用于：基于上述建模工具分别建立电网电压变压器模型、电源基站与控制器模型、松耦合变压器模型、整流器模型、DC-DC变换器模型、中间直流回路模型、操作界面模型、负载与线路模型、牵引外特性模型、辅助外特性模型、整流控制模型和DC-DC控制器模型。

基于上述第二方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，上述仿真平台包括：CPU仿真平台、第一FPGA仿真平台和第二FPGA仿真平台；

上述确定单元具体用于：基于上述操作界面的操作特性、上述负载与线路的负载特性、上述牵引外特性器的牵引外特性、上述辅助外特性器的辅助外特性、上述整流控制器的整流控制特性、上述DC-DC控制器的DC-DC控制特性和各个仿真平台的仿真特性，确定上述CPU仿真平台为上述操作界面、上述负载与线路、上述牵引外特性器、上述辅助外特性器、上述整流控制器和上述DC-DC控制器所适合的仿真平台；

基于上述电网电压变压器的电网变压特性、上述电源基站与控制器的电源控制特性、上述松耦合变压器的松耦合变压特性、上述整流器的整流特性和各个仿真平台的电压仿真特性，确定上述第一FPGA仿真平台为上述电网电压变压器、上述电源基站与控制器、上述松耦合变压器和上述整流器所适合的仿真平台；

基于上述DC-DC变换器的DC-DC变换特性、上述中间直流回路的电流特性和各个仿真平台的电流仿真特性，确定上述第二FPGA仿真平台为上述DC-DC变换器和上述中间直流回路所适合的仿真平台。

基于上述第二方面的第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，上述对外数据接口包括：

第一对外数据接口，上述第一对外数据接口对应设置于上述CPU仿真平台和上述第一FPGA仿真平台上；

第二对外数据接口，上述第二对外数据接口对应设置于上述CPU仿真平台和上述第二FPGA仿真平台上；

第三对外数据接口，上述第三对外数据接口对应设置于上述第一FPGA仿真平台和上述第二FPGA仿真平台上；

上述处理单元具体用于：标准化处理上述第一对外数据接口，以便上述CPU仿真平台与上述第一FPGA仿真平台之间传输松耦合变压器参数信号；

标准化处理上述第二对外数据接口，以便上述CPU仿真平台与上述第二FPGA仿真平台之间传输脉冲宽度调制信号、负载电流信号、直流电压信号和电压电流反馈信号；

标准化处理上述第三对外数据接口，以便上述第一FPGA仿真平台与上述第二FPGA仿真平台之间传输直流电流信号和直流电压信号。

本申请第三方面提供了一种列车仿真测试机，上述仿真建模装置包括存储器、处理器以及存储在上述存储器中并可在上述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，上述处理器执行上述计算机程序时实现上述第一方面，或者上述第一方面的第一种可能的实现方式，或者上述第一方面的第二种可能的实现方式，或者上述第一方面的第三种可能的实现方式的步骤。

本申请第四方面提供了一种计算机可读存储介质，上述计算机可读存储介质存储有计算机程序；上述计算机程序被处理器执行时实现上述列车供电系统的仿真建模方法的步骤。

由上可见，本申请基于实时仿真系统所支持的建模工具，构建列车供电系统内各个部件的数学模型，并根据上述各个部件的特性和上述实时仿真系统内各个仿真平台的性能，确定每个部件所适合的仿真平台，且分别将上述各个部件的数学模型加载于相应的仿真平台中，且根据上述各个部件之间的连接关系，对运行于不同仿真平台上的数学模型的对外数据接口进行标准化处理，有利于提高列车供电系统的仿真效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种列车供电系统的仿真建模方法流程示意图；

图2是本申请实施例提供的一种列车供电系统的仿真建模装置示意图；

图3是申请实施例提供的仿真平台结构意图；

图4是本申请实施例提供的一种列车仿真测试机示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的实例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置、元件或结构必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“连通”等术语应做广义理解，例如，可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，还可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

还应当理解，在本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

下面结合本申请实施例的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是本申请还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

本申请提供一种列车供电系统的仿真建模方法，如图1所示，上述仿真建模方法包括：

步骤101，基于实时仿真系统所支持的建模工具，构建列车供电系统内各个部件的数学模型；

其中，上述实时仿真系统配置有两个以上仿真平台。

可选的，上述实时仿真系统所支持的建模工具包括：Simulink建模工具和SystemGenerator建模工具。

可选的，上述列车供电系统内各个部件包括：电网电压变压器、电源基站与控制器、松耦合变压器、整流器、DC-DC变换器、中间直流回路、操作界面、负载与线路、牵引外特性器、辅助外特性器、整流控制器和DC-DC控制器，其中，上述牵引外特性器用于控制牵引电动机的外特性，上述辅助外特性器用于控制辅助逆变器、风机、充电机、充电机和空调。在此场景下，步骤101具体表现为：

基于上述Simulink建模工具分别建立操作界面模型、负载与线路模型、牵引外特性模型、辅助外特性模型、整流控制模型和DC-DC控制器模型；以及基于System Generator建模工具分别建立电网电压变压器模型、电源基站与控制器模型、松耦合变压器模型、整流器模型、DC-DC变换器模型和中间直流回路模型。

步骤102，根据上述各个部件的特性和上述实时仿真系统内各个仿真平台的性能，确定每个部件所适合的仿真平台。

可选的，上述仿真平台包括：CPU仿真平台、第一FPGA仿真平台和第二FPGA仿真平台。在此场景下，步骤102具体表现为：

基于上述操作界面的操作特性、上述负载与线路的负载特性、上述牵引外特性器的牵引外特性、上述辅助外特性器的辅助外特性、上述整流控制器的整流控制特性、上述DC-DC控制器的DC-DC控制特性和各个仿真平台的仿真特性，确定上述CPU仿真平台为上述操作界面、上述负载与线路、上述牵引外特性器、上述辅助外特性器、上述整流控制器和上述DC-DC控制器所适合的仿真平台；

基于上述电网电压变压器的电网变压特性、上述电源基站与控制器的电源控制特性、上述松耦合变压器的松耦合变压特性、上述整流器的整流特性和各个仿真平台的电压仿真特性，确定上述第一FPGA仿真平台为上述电网电压变压器、上述电源基站与控制器、上述松耦合变压器和上述整流器所适合的仿真平台；

基于上述DC-DC变换器的DC-DC变换特性、上述中间直流回路的电流特性和各个仿真平台的电流仿真特性，确定上述第二FPGA仿真平台为上述DC-DC变换器和上述中间直流回路所适合的仿真平台。

步骤103，分别将上述各个部件的数学模型加载于相应的仿真平台中。

可选的，上述CPU仿真平台包括CPU仿真平台，上述第一FPGA仿真平台包括第一FPGA仿真平台，上述第二FPGA仿真平台包括第二FPGA仿真平台。在此场景下，步骤103具体表现为：

基于上述CPU仿真平台分别将上述操作界面模型、上述负载与线路模型、上述牵引外特性模型、上述辅助外特性模型、上述整流控制模型和上述DC-DC控制器模型加载于上述CPU仿真平台；

基于上述第一FPGA仿真平台分别将上述电网电压变压器模型、上述电源基站与控制器模型、上述松耦合变压器模型和上述整流器模型加载于上述第一FPGA仿真平台；

基于上述第二FPGA仿真平台分别将上述DC-DC变换器模型和上述中间直流回路模型加载于上述第二FPGA仿真平台。

步骤104，根据上述各个部件之间的连接关系，对运行于不同仿真平台上的数学模型的对外数据接口进行标准化处理，以便运行于不同仿真平台上的数学模型之间可基于标准化处理后的对外数据接口进行信号的交互。

可选的，上述对外数据接口包括：

第一对外数据接口，上述第一对外数据接口对应设置于上述CPU仿真平台和上述第一FPGA仿真平台上；

第二对外数据接口，上述第二对外数据接口对应设置于上述CPU仿真平台和上述第二FPGA仿真平台上；

第三对外数据接口，上述第三对外数据接口对应设置于上述第一FPGA仿真平台和上述第二FPGA仿真平台上。在此场景下，步骤104具体表现为：

标准化处理上述第一对外数据接口，以便上述CPU仿真平台与上述第一FPGA仿真平台之间传输松耦合变压器参数信号；

标准化处理上述第二对外数据接口，以便上述CPU仿真平台与上述第二FPGA仿真平台之间传输脉冲宽度调制信号、负载电流信号、直流电压信号和电压电流反馈信号；

标准化处理上述第三对外数据接口，以便上述第一FPGA仿真平台与上述第二FPGA仿真平台之间传输直流电流信号和直流电压信号。

由上可见，本申请基于实时仿真系统所支持的建模工具，构建列车供电系统内各个部件的数学模型，并根据上述各个部件的特性和上述实时仿真系统内各个仿真平台的性能，确定每个部件所适合的仿真平台，且分别将上述各个部件的数学模型加载于相应的仿真平台中，且根据上述各个部件之间的连接关系，对运行于不同仿真平台上的数学模型的对外数据接口进行标准化处理，有利于提高列车供电系统的仿真效率。

本申请还提供一种列车供电系统的仿真建模装置，如图2所示，上述仿真建模装置包括：

模型构建单元201：用于基于实时仿真系统所支持的建模工具，构建列车供电系统内各个部件的数学模型，其中，上述实时仿真系统配置有两个以上仿真平台；

确定单元202，用于根据上述各个部件的特性和上述实时仿真系统内各个仿真平台的性能，确定每个部件所适合的仿真平台；

加载单元203，用于分别将上述各个部件的数学模型加载于相应的仿真平台中；

处理单元204，用于根据上述各个部件之间的连接关系，对运行于不同仿真平台上的数学模型的对外数据接口进行标准化处理，以便运行于不同仿真平台上的数学模型之间可基于标准化处理后的对外数据接口进行信号的交互。

可选的，上述各个部件包括：电网电压变压器、电源基站与控制器、松耦合变压器、整流器、DC-DC变换器、中间直流回路、操作界面、负载与线路、牵引外特性器、辅助外特性器、整流控制器和DC-DC控制器，其中，上述牵引外特性器用于控制牵引电动机的外特性，上述辅助外特性器用于控制辅助逆变器、风机、充电机、充电机和空调。

模型构建单元201具体用于：基于上述建模工具分别建立电网电压变压器模型、电源基站与控制器模型、松耦合变压器模型、整流器模型、DC-DC变换器模型、中间直流回路模型、操作界面模型、负载与线路模型、牵引外特性模型、辅助外特性模型、整流控制模型和DC-DC控制器模型。

可选的，上述仿真平台包括：CPU仿真平台、第一FPGA仿真平台和第二FPGA仿真平台；

确定单元202具体用于：

基于上述操作界面的操作特性、上述负载与线路的负载特性、上述牵引外特性器的牵引外特性、上述辅助外特性器的辅助外特性、上述整流控制器的整流控制特性、上述DC-DC控制器的DC-DC控制特性和各个仿真平台的仿真特性，确定上述CPU仿真平台为上述操作界面、上述负载与线路、上述牵引外特性器、上述辅助外特性器、上述整流控制器和上述DC-DC控制器所适合的仿真平台；

基于上述电网电压变压器的电网变压特性、上述电源基站与控制器的电源控制特性、上述松耦合变压器的松耦合变压特性、上述整流器的整流特性和各个仿真平台的电压仿真特性，确定上述第一FPGA仿真平台为上述电网电压变压器、上述电源基站与控制器、上述松耦合变压器和上述整流器所适合的仿真平台；

基于上述DC-DC变换器的DC-DC变换特性、上述中间直流回路的电流特性和各个仿真平台的电流仿真特性，确定上述第二FPGA仿真平台为上述DC-DC变换器和上述中间直流回路所适合的仿真平台。

可选的，如图3所示，上述CPU仿真平台包括CPU仿真平台301，上述第一FPGA仿真平台包括第一FPGA仿真平台302，上述第二FPGA仿真平台包括第二FPGA仿真平台303。

加载单元203具体用于：

基于CPU仿真平台301分别将上述操作界面模型、上述负载与线路模型、上述牵引外特性模型、上述辅助外特性模型、上述整流控制模型和上述DC-DC控制器模型加载于上述CPU仿真平台；

基于第一FPGA仿真平台302分别将上述电网电压变压器模型、上述电源基站与控制器模型、上述松耦合变压器模型和上述整流器模型加载于上述第一FPGA仿真平台；

基于第二FPGA仿真平台303分别将上述DC-DC变换器模型和上述中间直流回路模型加载于上述第二FPGA仿真平台。

可选的，上述对外数据接口包括：

第一对外数据接口，上述第一对外数据接口对应设置于CPU仿真平台301和第一FPGA仿真平台302上；

第二对外数据接口，上述第二对外数据接口对应设置于CPU仿真平台301和第二FPGA仿真平台303上；

第三对外数据接口，上述第三对外数据接口对应设置于第一FPGA仿真平台302和第二FPGA仿真平台303上。

处理单元204具体用于：标准化处理上述第一对外数据接口，以便CPU仿真平台301与第一FPGA仿真平台302之间传输松耦合变压器参数信号；

标准化处理上述第二对外数据接口，以便CPU仿真平台301与第二FPGA仿真平台302之间传输脉冲宽度调制信号、负载电流信号、直流电压信号和电压电流反馈信号；

标准化处理上述第三对外数据接口，以便第一FPGA仿真平台302与第二FPGA仿真平台303之间传输直流电流信号和直流电压信号。

由上可见，本申请基于实时仿真系统所支持的建模工具，构建列车供电系统内各个部件的数学模型，并根据上述各个部件的特性和上述实时仿真系统内各个仿真平台的性能，确定每个部件所适合的仿真平台，且分别将上述各个部件的数学模型加载于相应的仿真平台中，且根据上述各个部件之间的连接关系，对运行于不同仿真平台上的数学模型的对外数据接口进行标准化处理，有利于提高列车供电系统的仿真效率。

本申请还提供一种列车仿真测试机，如图4所示，上述列车仿真测试机还包括：存储器401、处理器402以及存储在上述存储器401中并可在上述处理器402上运行的计算机程序，其中：存储器401用于存储软件程序以及模块，处理器402通过运行存储在存储器401的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理。具体地，处理器402通过运行存储在存储器401的上述计算机程序时实现以下步骤：

基于实时仿真系统所支持的建模工具，构建列车供电系统内各个部件的数学模型，其中，上述实时仿真系统配置有两个以上仿真平台；

根据上述各个部件的特性和上述实时仿真系统内各个仿真平台的性能，确定每个部件所适合的仿真平台；

分别将上述各个部件的数学模型加载于相应的仿真平台中；

根据上述各个部件之间的连接关系，对运行于不同仿真平台上的数学模型的对外数据接口进行标准化处理，以便运行于不同仿真平台上的数学模型之间可基于标准化处理后的对外数据接口进行信号的交互。

假设上述为第一种可能的实施方式，则在第一种可能的实施方式作为基础而提供的第二种可能的实施方式中，上述各个部件包括：电网电压变压器、电源基站与控制器、松耦合变压器、整流器、DC-DC变换器、中间直流回路、操作界面、负载与线路、牵引外特性器、辅助外特性器、整流控制器和DC-DC控制器，其中，上述牵引外特性器用于控制牵引电动机的外特性，上述辅助外特性器用于控制辅助逆变器、风机、充电机、充电机和空调；

上述基于实时仿真系统所支持的建模工具，构建列车供电系统内各个部件的数学模型具体为：基于上述建模工具分别建立电网电压变压器模型、电源基站与控制器模型、松耦合变压器模型、整流器模型、DC-DC变换器模型、中间直流回路模型、操作界面模型、负载与线路模型、牵引外特性模型、辅助外特性模型、整流控制模型和DC-DC控制器模型。

在上述第二种可能的实施方式作为基础而提供的第三种可能的实施方式中，上述仿真平台包括：CPU仿真平台、第一FPGA仿真平台和第二FPGA仿真平台；

上述根据上述各个部件的特性和上述实时仿真系统内各个仿真平台的性能，确定每个部件所适合的仿真平台具体为：

基于上述操作界面的操作特性、上述负载与线路的负载特性、上述牵引外特性器的牵引外特性、上述辅助外特性器的辅助外特性、上述整流控制器的整流控制特性、上述DC-DC控制器的DC-DC控制特性和各个仿真平台的仿真特性，确定上述CPU仿真平台为上述操作界面、上述负载与线路、上述牵引外特性器、上述辅助外特性器、上述整流控制器和上述DC-DC控制器所适合的仿真平台；

基于上述电网电压变压器的电网变压特性、上述电源基站与控制器的电源控制特性、上述松耦合变压器的松耦合变压特性、上述整流器的整流特性和各个仿真平台的电压仿真特性，确定上述第一FPGA仿真平台为上述电网电压变压器、上述电源基站与控制器、上述松耦合变压器和上述整流器所适合的仿真平台；

基于上述DC-DC变换器的DC-DC变换特性、上述中间直流回路的电流特性和各个仿真平台的电流仿真特性，确定上述第二FPGA仿真平台为上述DC-DC变换器和上述中间直流回路所适合的仿真平台。

在上述第三种可能的实现方式作为基础而提供的第四种可能的实施方式中，上述对外数据接口包括：

第一对外数据接口，上述第一对外数据接口对应设置于上述CPU仿真平台和上述第一FPGA仿真平台上；

第二对外数据接口，上述第二对外数据接口对应设置于上述CPU仿真平台和上述第二FPGA仿真平台上；

第三对外数据接口，上述第三对外数据接口对应设置于上述第一FPGA仿真平台和上述第二FPGA仿真平台上；

上述根据上述各个部件之间的连接关系，对运行于不同仿真平台上的数学模型的对外数据接口进行标准化处理具体为：

标准化处理上述第一对外数据接口，以便上述CPU仿真平台与上述第一FPGA仿真平台之间传输松耦合变压器参数信号；

标准化处理上述第二对外数据接口，以便上述CPU仿真平台与上述第二FPGA仿真平台之间传输脉冲宽度调制信号、负载电流信号、直流电压信号和电压电流反馈信号；

标准化处理上述第三对外数据接口，以便上述第一FPGA仿真平台与上述第二FPGA仿真平台之间传输直流电流信号和直流电压信号。

可选的，如图4所示，上述列车仿真测试机还可包括：一个或多个输入设备403(图4中仅示出一个)和一个或多个输出设备404(图4中仅示出一个)。存储器401、处理器402、输入设备403和输出设备404通过总线405连接。

应当理解，在本申请实施例中，所称处理器402可以是中央处理单元(CentralProcessing Unit，CPU)，该处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

输入设备403可以包括上位机、键盘、触控板等，输出设备404可以包括显示器等。

存储器401可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器402提供指令和数据。存储器401的一部分或全部还可以包括非易失性随机存取存储器。

本申请实施例中，列车仿真测试机基于实时仿真系统所支持的建模工具，构建列车供电系统内各个部件的数学模型，根据上述各个部件的特性和上述实时仿真系统内各个仿真平台的性能，确定每个部件所适合的仿真平台，分别将上述各个部件的数学模型加载于相应的仿真平台中，根据上述各个部件之间的连接关系，对运行于不同仿真平台上的数学模型的对外数据接口进行标准化处理。上述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，上述计算机程序可存储于以计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，上述计算机程序包括计算机程序代码，上述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。上述计算机可读介质可以包括：能够携带上述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，上述计算机可读存储介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不是相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种列车供电系统的仿真建模方法，其特征在于，所述仿真建模方法包括：

基于实时仿真系统所支持的建模工具，构建列车供电系统内各个部件的数学模型，其中，所述实时仿真系统配置有两个以上仿真平台；

根据所述各个部件的特性和所述实时仿真系统内各个仿真平台的性能，确定每个部件所适合的仿真平台；

分别将所述各个部件的数学模型加载于相应的仿真平台中；

根据所述各个部件之间的连接关系，对运行于不同仿真平台上的数学模型的对外数据接口进行标准化处理，以便运行于不同仿真平台上的数学模型之间可基于标准化处理后的对外数据接口进行信号的交互；

所述各个部件包括：电网电压变压器、电源基站与控制器、松耦合变压器、整流器、DC-DC变换器、中间直流回路、操作界面、负载与线路、牵引外特性器、辅助外特性器、整流控制器和DC-DC控制器，其中，所述牵引外特性器用于控制牵引电动机的外特性，所述辅助外特性器用于控制辅助逆变器、风机、充电机、充电机和空调；

所述基于实时仿真系统所支持的建模工具，构建列车供电系统内各个部件的数学模型具体为：基于所述建模工具分别建立电网电压变压器模型、电源基站与控制器模型、松耦合变压器模型、整流器模型、DC-DC变换器模型、中间直流回路模型、操作界面模型、负载与线路模型、牵引外特性模型、辅助外特性模型、整流控制模型和DC-DC控制器模型；

所述仿真平台包括：CPU仿真平台、第一FPGA仿真平台和第二FPGA仿真平台；

所述根据所述各个部件的特性和所述实时仿真系统内各个仿真平台的性能，确定每个部件所适合的仿真平台具体为：

基于所述操作界面的操作特性、所述负载与线路的负载特性、所述牵引外特性器的牵引外特性、所述辅助外特性器的辅助外特性、所述整流控制器的整流控制特性、所述DC-DC控制器的DC-DC控制特性和各个仿真平台的仿真特性，确定所述CPU仿真平台为所述操作界面、所述负载与线路、所述牵引外特性器、所述辅助外特性器、所述整流控制器和所述DC-DC控制器所适合的仿真平台；

基于所述电网电压变压器的电网变压特性、所述电源基站与控制器的电源控制特性、所述松耦合变压器的松耦合变压特性、所述整流器的整流特性和各个仿真平台的电压仿真特性，确定所述第一FPGA仿真平台为所述电网电压变压器、所述电源基站与控制器、所述松耦合变压器和所述整流器所适合的仿真平台；

基于所述DC-DC变换器的DC-DC变换特性、所述中间直流回路的电流特性和各个仿真平台的电流仿真特性，确定所述第二FPGA仿真平台为所述DC-DC变换器和所述中间直流回路所适合的仿真平台。

2.根据权利要求1所述的列车供电系统的仿真建模方法，其特征在于，所述对外数据接口包括：第一对外数据接口、第二对外数据接口和第三对外数据接口；

所述第一对外数据接口对应设置于所述CPU仿真平台和所述第一FPGA仿真平台上；

所述第二对外数据接口对应设置于所述CPU仿真平台和所述第二FPGA仿真平台上；

第三对外数据接口，所述第三对外数据接口对应设置于所述第一FPGA仿真平台和所述第二FPGA仿真平台上；

所述根据所述各个部件之间的连接关系，对运行于不同仿真平台上的数学模型的对外数据接口进行标准化处理具体为：

标准化处理所述第一对外数据接口，以便所述CPU仿真平台与所述第一FPGA仿真平台之间传输松耦合变压器参数信号；

标准化处理所述第二对外数据接口，以便所述CPU仿真平台与所述第二FPGA仿真平台之间传输脉冲宽度调制信号、负载电流信号、直流电压信号和电压电流反馈信号；

标准化处理所述第三对外数据接口，以便所述第一FPGA仿真平台与所述第二FPGA仿真平台之间传输直流电流信号和直流电压信号。

3.一种列车供电系统的仿真建模装置，其特征在于，所述仿真建模装置包括：

模型构建单元：用于基于实时仿真系统所支持的建模工具，构建列车供电系统内各个部件的数学模型，其中，所述实时仿真系统配置有两个以上仿真平台；

确定单元，用于根据所述各个部件的特性和所述实时仿真系统内各个仿真平台的性能，确定每个部件所适合的仿真平台；

加载单元，用于分别将所述各个部件的数学模型加载于相应的仿真平台中；

处理单元，用于根据所述各个部件之间的连接关系，对运行于不同仿真平台上的数学模型的对外数据接口进行标准化处理，以便运行于不同仿真平台上的数学模型之间可基于标准化处理后的对外数据接口进行信号的交互；

所述各个部件包括：电网电压变压器、电源基站与控制器、松耦合变压器、整流器、DC-DC变换器、中间直流回路、操作界面、负载与线路、牵引外特性器、辅助外特性器、整流控制器和DC-DC控制器，其中，所述牵引外特性器用于控制牵引电动机的外特性，所述辅助外特性器用于控制辅助逆变器、风机、充电机、充电机和空调；

所述模型构建单元具体用于：基于所述建模工具分别建立电网电压变压器模型、电源基站与控制器模型、松耦合变压器模型、整流器模型、DC-DC变换器模型、中间直流回路模型、操作界面模型、负载与线路模型、牵引外特性模型、辅助外特性模型、整流控制模型和DC-DC控制器模型；

所述仿真平台包括：CPU仿真平台、第一FPGA仿真平台和第二FPGA仿真平台；

所述确定单元具体用于：

基于所述操作界面的操作特性、所述负载与线路的负载特性、所述牵引外特性器的牵引外特性、所述辅助外特性器的辅助外特性、所述整流控制器的整流控制特性、所述DC-DC控制器的DC-DC控制特性和各个仿真平台的仿真特性，确定所述CPU仿真平台为所述操作界面、所述负载与线路、所述牵引外特性器、所述辅助外特性器、所述整流控制器和所述DC-DC控制器所适合的仿真平台；

基于所述电网电压变压器的电网变压特性、所述电源基站与控制器的电源控制特性、所述松耦合变压器的松耦合变压特性、所述整流器的整流特性和各个仿真平台的电压仿真特性，确定所述第一FPGA仿真平台为所述电网电压变压器、所述电源基站与控制器、所述松耦合变压器和所述整流器所适合的仿真平台；

基于所述DC-DC变换器的DC-DC变换特性、所述中间直流回路的电流特性和各个仿真平台的电流仿真特性，确定所述第二FPGA仿真平台为所述DC-DC变换器和所述中间直流回路所适合的仿真平台。

4.根据权利要求3所述的列车供电系统的仿真建模装置，其特征在于，所述对外数据接口包括：

第一对外数据接口，所述第一对外数据接口对应设置于所述CPU仿真平台和所述第一FPGA仿真平台上；

第二对外数据接口，所述第二对外数据接口对应设置于所述CPU仿真平台和所述第二FPGA仿真平台上；

第三对外数据接口，所述第三对外数据接口对应设置于所述第一FPGA仿真平台和所述第二FPGA仿真平台上；

所述处理单元具体用于：标准化处理所述第一对外数据接口，以便所述CPU仿真平台与所述第一FPGA仿真平台之间传输松耦合变压器参数信号；

标准化处理所述第二对外数据接口，以便所述CPU仿真平台与所述第二FPGA仿真平台之间传输脉冲宽度调制信号、负载电流信号、直流电压信号和电压电流反馈信号；

标准化处理所述第三对外数据接口，以便所述第一FPGA仿真平台与所述第二FPGA仿真平台之间传输直流电流信号和直流电压信号。

5.一种列车仿真测试机，所述仿真建模装置包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至2中任一项所述方法的步骤。

6.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至2中任一项所述方法的步骤。

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