1. eMEGAsim简介
    eMEGAsim是一个由加拿大Opal-RT公司开发的实施数字与模拟混合实时仿真的平台，它可以帮助从事电力系统，包括电机和电力电子设备研究和设计的工程师轻松将基于Simulink 的仿真模型与实际设备相连（Hardware-in-loop），共同进行精确高效的实时仿真。

    eMEGAsim系统的硬件部分由主控站和目标机两部分组成，如图1所示。其中主控站是普通的PC计算机，客户主要利用主控站开发模型，并进行和目标机之间的人机交互，比如监测仿真结果以及实时调整模型的参数。目标机是实施模型计算的结点同时装载有IO板卡用于与实际设备相连接, 目前的标准型号每台目标机装有两颗高性能四核CPU。主控站和目标机之间通过TCP/IP协议通讯，而多台目标机之间通过更高速的IEEE1394(火线)协议，采用全双工的模式通讯，有效地减少了通讯的冗余，提高了仿真的实时性和效率。eMEGAsim系统的目标计算结点基于X86结构，采用货架式管理，可以轻松扩展和升级。

    eMEGAsim的模型开发平台是基于在电力系统仿真中有着广泛应用的MATLAB/Simulink/Simpowersystem(SPS)的平台，此外还兼容并支持用户使用C/C++编写的自定义模块。同时，目标机上装载着专业的实时操作系统QNX, 采用超低等待时间通讯技术的计算机群中进行并行同步的仿真。

    eMEGAsim提供了全面的应用编程接口(API)，使客户可以使用Labview, C/C++, Visual Basic, Python 或3D virtual开发客户定制的人机交互界面或者虚拟现实的场景。此外，eMEGAsim为大量专业的仿真软件提供实时仿真的接口，如世界公认的电磁暂态仿真软件EMTP和电机有限元分析软件JMAG等。

    EMEGsim通过将一个复杂的SPS模型，合理地分割到多个不同CPU上进行同步计算，使仿真的计算时间得到有效缩减，使使用较小的仿真步长（几十微秒）的实时仿真成为了可能。同时，该系统提供了基于事件发生时间的带时间戳的模块(RT-EVENTS),专业的电力系统实时仿真算法(Artemis)，支持多仿真步长，多线程和XHP等多种灵活的仿真模式，从而有效地保障了高精度仿真的实时性。

    eMEGAsim在电力系统实时仿真领域有着广泛的应用，成功客户不但有像通用电气（GE）和ABB这样的传统电气设备生产巨头，还在很多新兴电气领域得到了广泛应用，如船舶电力、风力发电、混合燃料汽车。

2. 半实物实时仿真在船舶电力行业的应用

    船舶犹如一个可移动的海上城市，它的许多设备都需要使用电能，因此在船上都配备有由发电、配电和用电负载所组成的独立系统——船舶电力系统。随着船舶的大型化和自动化程度的不断提高，越来越多的船用设备需要用电能来驱动和控制，使船舶电力系统日趋复杂庞大。

    近年来，船舶电气化的程度越来越大，特别是全电力推进和全电船的出现，使船舶性能和运行质量得到很大的改善和提高。然而，在全船自动化实现的同时，较低的电能质量，或是电气故障甚至供电中断将对船舶的运行和安全造成重大损失。例如，对供电可靠性要求很高的舵机设备，即使是短时的停电，也会造成重大损失，甚至可能发生灾难性的船毁人亡事故。因此，船舶电力系统的安全可靠对于船舶运行和安全具有十分重要的意义。

    为了船舶电力系统的安全和稳定，很多船舶电气系统和设备的研究单位和制造厂商，开发了大量基于先进的控制策略自动化的输配电和保护装置。传统上，在开发阶段，工程师往往通过制作大型发电或用电设备的缩比样机，来论证和调试控制策略的有效性。然而，一方面制作缩比样机的成本很高，时间较长，对新型号的适应性差，影响了开发的效率，增大了开发的成本；另一方面，一些系统级的故障和暂态响应，如输电线的短路故障，在现实中很难通过认为制造这样的工况来检测设备的有效性。因此，通过基于数字和模拟混合的半实物实时仿真，来调试和验证监测，控制和保护设备的有效性具有突出的现实意义。eMEGAsim正是实现这样功能优质平台。

    工程师可以把船舶电力系统中的发电机，汇流排，输电线，变压器，变流器和电动机等设备利用eMEGAsim的平台搭建数字的实时仿真模型（如图2），同时把一些系统中的信号通过IO板卡传递给实际设备，然后再把实际设备的响应通过IO反馈给数字仿真模型，从而实现有实际设备相连（Hardware-in-loop）的实时仿真。

    另外，利用eMEGAsim的API，客户可以通过一些可视化软件和虚拟现实技术，构建一些与船舶配电控制台完全相同的操作界面，对船员进行训练。例如，仿真的电力系统发生了短路故障，或者大型负载的切合，当实际监测设备检测出故障或者非正常的暂态响应发送给虚拟的配电故障台，训练学员能否在规定的时间内作出正确的操作。

    特别需要指出的是，由于eMEGAsim具有针对多节点、密集结构的电力系统的独特解耦元件，使eMEGAsim在船舶孤岛电力系统仿真中有着独特的优势。因此，国内外大量船舶电力研究单位引进了eMEGAsim作为船舶电力系统的实时仿真工具，如法国海军舰艇研究所，中国船舶重工集团在上海和武汉的四家研究所都已经成功使用eMEGAsim完成了大量半实物实时仿真工作。

3. 关于北京神州普惠科技有限公司

    北京神州普惠科技有限公司是致力于计算机仿真领域的高新技术企业，是Opal-RT在中国的指定代理商。我们不但可以为客户提供安装调试和使用培训的全套服务，更有一个强大的技术支持团队，为客户提供从搭建模型，定制IO板卡驱动开发，到专业配套外设的全面咨询服务。