案例分享 | 南京工程學(xué)院——基于模型設(shè)計儲能創(chuàng)新實驗平臺


一、產(chǎn)品介紹
實際的電力電子裝置,如光伏逆變器,風(fēng)機(jī)變流器等,不僅含有弱電的控制板還有電力電子開關(guān)(IGBT等)、電感、電容等電路元件;仿真器通常只有弱電的 IO 接口,無法同電力電子裝置對接。所以快速原型控制(RCP)+實際功率硬件(P)的交互仿真模式的需求越來越突出。
電力電子領(lǐng)域的新產(chǎn)品開發(fā)都會經(jīng)歷控制策略設(shè)計、程序代碼編寫、控制器程序燒錄和控制性能測試等流程,如果有一套可設(shè)計控制策略的圖形化軟件、并支持代碼的自動生成和控制器程序自動加載、還有對應(yīng)的功率硬件產(chǎn)品來實現(xiàn)設(shè)計控制策略的性能測試,必然會大大縮短開發(fā)周期,PRCP正是為實現(xiàn)這一目標(biāo)而開發(fā)的一款產(chǎn)品。

二、產(chǎn)品特點
YXPRCP作為功率級的快速控制原型開發(fā)平臺,與MATLAB/Simulink無縫連接,代碼可自動生成和加載,用自己的功率設(shè)備方便與客戶設(shè)備完成聯(lián)合測試,可應(yīng)用于高校、科研院所等進(jìn)行新的控制策略、控制技術(shù)的開發(fā)研制。
與MATLAB/Simulink無縫對接的可視化編程和監(jiān)控;
對所搭建的模型可實現(xiàn)代碼自動生成、自動加載到實時目標(biāo)機(jī)中運行;
實時目標(biāo)機(jī)計算步長可達(dá)20KHz,可用于評估各種復(fù)雜控制算法;
硬件模塊化設(shè)計方便擴(kuò)展;
YXSPACE全系列可選,可同時控制多臺功率模組;
YXPHM多達(dá)10幾種功率模組可選,各類拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)隨意搭配;
集成了各種測量模塊、多用途I/O模塊和多種總線;
可根據(jù)用戶需求進(jìn)行定制,提供整體解決方案;
提供系統(tǒng)級的產(chǎn)品解決方案,滿足兼容性設(shè)計需求。
三、產(chǎn)品組成
PRCP功率硬件模型開平臺部分主要包括:
(1)5-15kw大功率可編程直流電源;
(2)YXSPACE系列快速原型控制器(SP1000、SP2000、SP6000可選);
(3)YXPHM桌面型功率模組,多種拓?fù)淇蛇x:三相兩電平、三相三電平、Buck-boost、雙有源DAB、三有源DAB、ANPC三電平、六相電機(jī)驅(qū)動、Gan轉(zhuǎn)換、MMC多電平模塊等十幾種。
(4)變壓器、電抗、負(fù)載、電機(jī)等
(5)可移動柜體及配件
(6)配套的Simulink模型及軟硬件開源資料。

3.1 YXSPACE 快速原型控制器

YXSPACE產(chǎn)品系列能夠?qū)⒂脩粼O(shè)計的圖形化的高級語言編寫的控制算法(Simulink)轉(zhuǎn)換成DIDO、AIAO量,完成實際硬件控制。其基本控制框圖如下所示:

控制算法模型一般采用Matlab中的Simulink工具搭建,將模型中的接口與硬件驅(qū)動接口綁定后,再結(jié)合TI公司的CCS編譯工具產(chǎn)生可執(zhí)行文件,下載至YXSPACE控制器中運行。
研旭YXSPACE-VIEW2000軟件主要用于配置YXSPACE控制器工作模式,同時可以實時監(jiān)測控制過程中的各類運行量,包括采集量、中間控制變量等。YXSPACE-VIEW2000包括了6類組態(tài)控件,分別為遙控控件、遙信控件、遙調(diào)控件、遙測控件、示波器控件以及文字編輯控件等。用戶可以借助這些控件,直觀、方便的搭建監(jiān)控界面,監(jiān)控控制器內(nèi)部運行的詳細(xì)信息。
YXSPACE獨特優(yōu)點:
采用目前市面成品常用的控制芯片作為CPU,其仿真結(jié)果針對實際研究更具有參考性;
在Matlab中設(shè)計的控制算法自動生成代碼,自動加載到實時目標(biāo)機(jī)中運行,避免了繁瑣的編程和Debug工作
使用門檻低,會Matlab仿真即可完成實驗測試工作,所有測試工作只需一人即可完成
模型與硬件接口鏈接簡單,只需記住端口編號即可,更不用配置硬件各類細(xì)節(jié),免去一切不必要的麻煩;
性價比高,在同等功能的前提下,YXSPACE成本更低。
具備自主編寫的驅(qū)動庫,可以直接導(dǎo)入到Simulink庫中,用戶可以直接在Matlab軟件中拖動相應(yīng)的硬件元件庫,將模型中的數(shù)據(jù)直接與硬件對接,無需再花費時間去查詢硬件映射。8種庫文件,可適用于各種工程調(diào)試需求。
模型轉(zhuǎn)換文件的透明化,用戶可直接查看模型轉(zhuǎn)換后的源碼。
YXSPACE-VIEW2000軟件
研旭公司專門為SP2000研發(fā)了一套上位機(jī)監(jiān)控軟件VIEW2000軟件。
VIEW2000軟件中包含控制器設(shè)置以及組態(tài)區(qū)。其中控制器設(shè)置界面共有4類控制器設(shè)置,包括仿真步長設(shè)置,DO控制源設(shè)置,QEP/CAP模式設(shè)置,PWM模塊設(shè)置。

3.2 桌面型功率模塊YXPHM

YXPHM系列采用基于模型設(shè)計的理念,脫胎于研旭成熟產(chǎn)品光伏并網(wǎng)逆變器與風(fēng)機(jī)變流器等成熟產(chǎn)品,又結(jié)合了研旭多年的模塊化組件與開放式平臺研發(fā)經(jīng)驗,對該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與驅(qū)動電路、傳感器電路、信號處理電路進(jìn)一步集成,同時提供實際控制器接口、快速原型控制器結(jié)構(gòu)與實際控制器模塊,為用戶提供性價比更好的模塊化產(chǎn)品。
YXPHM多功能桌面型電力電子功率轉(zhuǎn)換平臺,采用積木式搭建形式,將功率轉(zhuǎn)換電路中的電感,電容,功率開關(guān)等器件方便的組合在一起,形成電力電子積木PEBB(Power Electronics Building Block)。?

圖為實物圖片,采用亞格力材料封裝??梢云椒旁谧雷由厦?,故稱作桌面型功率模塊。
模塊系列
YXPHM-DCC10b-I DC-DC變流模塊
YXPHM-SP205b-II單相DC-DC-AC兩級變流模塊
YXPHM-TP310b-I三電平三相DC-AC變流模塊
YXPHM-VYN10b-I維也納型三相PFC變流模塊
YXPHM-DAB10b-I雙有源全橋雙向變流模塊
YXPHM-TAB05-S三有源橋直流變流模塊
YXPHM-LLC10b 單/三相LLC串聯(lián)諧振全橋模塊
YXPHM-ANPC10b三電平有源中點鉗位變流模塊
YXPHM-SPM10-I六相電機(jī)驅(qū)動變流模塊
YXPHM-GaNHB01高功率密度氮化鎵半橋模塊
YXPHM-MMCFB01全橋MMC變流子模塊
四、實際項目案例圖



