导言

从电动汽车和航空航天到工业机械和可再生能源发电，电力电子技术对广泛的现代应用至关重要。在所有这些应用中，电力电子技术都被用来控制电力的电压、电流和频率，或在交流电和直流电之间进行转换。

电力电子解决方案的开发、测试和验证极具挑战性。现代电力电子系统在高开关频率下运行，许多组件会给系统带来非线性影响。此外，系统的正常运行取决于电路和控制（以及其他物理域，如机械域）之间的相互作用，因此系统必须作为一个整体进行设计。

Plexim 公司总部位于瑞士苏黎世，其使命是为电气工程师提供可靠的工具，以应对他们在此类复杂电力电子系统的概念设计、实现和验证过程中所面临的挑战。自 2002 年首次发布以来，Plexim 的 PLECS 电路模拟器已成为学术界和工业界复杂电气系统建模和模拟的事实标准。

Plexim 还为硬件在环和快速控制原型开发应用提供了紧凑、功能强大的设备。利用 RT Boxes（RT Box CE、RT Box 1、RT Box 2 和 RT Box 3），电力电子工程师可以轻松地将使用 PLECS 电路模拟器设计的离线模型转换为在线实时模拟，并提供完整的模拟和数字输入/输出。RT Box 运行于 Enclustra SoM（模块化系统） 模块，具有多个标准 CPU 内核和一个现场可编程门阵列 (FPGA)。

客户挑战

Plexim 在开发 RT Box 时面临的主要挑战是如何为实时运行模拟提供足够的性能。在 "硬件在环测试 "中，电力电子控制器被连接到实时仿真系统中进行测试，RT Box 必须捕获时间分辨率约为 7 ns 的 PWM 信号。从一开始，要满足 I/O 的低延迟要求并实现微秒级的周期时间，显然需要将 FPGA 与标准 CPU 紧密集成。

Plexim 公司的工程师希望将重点放在开发过程中他们能够增加最大价值的方面，即开发外围电子设备。他们没有重新发明轮子和自己设计板载 FPGA，而是开始寻找将 FPGA 与标准 CPU 以及他们所需的所有外设结合在一起的商用模块，以缩短产品上市时间。

解决方案

在 Enclustra，他们在其首款产品 RT Box 1 中找到了所需的性能。 水星 ZX5 SoM.Enclustra 所提供的产品除了位于同一社区的便利性之外，还包括能够提供足够数量的超低延迟 I/O 的模块，这些模块功能强大，能够实现微秒级的周期时间，而且结构紧凑。RT Box 1 中使用的 Mercury ZX5 采用 AMD Zynq™ 7015/7030 SoC 器件，配备 ARM® 双核 Cortex™-A9 处理器和 AMD Artix™-7/Kintex™-7 28nm FPGA 结构。

Plexim 进一步开发了 RT Box 2 和 RT Box 3，以满足客户更具挑战性的应用需求。对于这些版本，他们选择了 Enclustra 的 水星+ XU1 SoM.Mercury+ XU1 采用 AMD Zynq™ UltraScale+™ MPSoC，配备 ARM® 双核/四核 Cortex™-A53 处理器和 16nm FinFET+ FPGA 结构。Mercury+ XU1 模块提高了性能，使 RT Box 3 能够为用户提供比 RT Box 2 多两倍的 I/O 数量。

结果

通过与 Enclustra 合作，Plexim 能够加快产品开发速度，同时满足其解决方案对性能的苛刻要求。一切都已连线完毕：无需担心将 RAM 连接到 FPGA，NAND 闪存已经就绪，而且还配备了用于以太网通信的 PHY。因此，与 Enclustra SoMs 的合作使 Plexim 团队能够快速启动产品开发，专注于核心业务。

"Plexim首席执行官Jost Allmeling表示："Enclustra的SoM解决方案为我们的应用提供了适量的外设，并配备了符合我们需求的SoC类型。"通过从 Enclustra 采购 SoM，我们能够将解决方案的上市时间缩短一年左右。不仅如此，我们还基本上外包了采购问题，在交货期长达 72 周的时代，这是一个很大的优势"。