案例分享 | 南京工程学院——基于模型设计储能创新实验平台


一、产品简介

 

实际的电力电子装置,如光伏逆变器,风机变流器等,不仅含有弱电的控制板还有电力电子开关(IGBT等)、电感、电容等电路元件;仿真器通常只有弱电的 IO 接口,无法同电力电子装置对接。所以快速原型控制(RCP)+实际功率硬件(P)的交互仿真模式的需求越来越突出。

 

电力电子领域的新产品开发都会经历控制策略设计、程序代码编写、控制器程序烧录和控制性能测试等流程,如果有一套可设计控制策略的图形化软件、并支持代码的自动生成和控制器程序自动加载、还有对应的功率硬件产品来实现设计控制策略的性能测试,必然会大大缩短开发周期,PRCP正是为实现这一目标而开发的一款产品。

二、产品特点

 

YXPRCP作为功率级的快速控制原型开发平台,与MATLAB/Simulink无缝连接,代码可自动生成和加载,用自己的功率设备方便与客户设备完成联合测试,可应用于高校、科研院所等进行新的控制策略、控制技术的开发研制。

 

  • 与MATLAB/Simulink无缝对接的可视化编程和监控;
  • 对所搭建的模型可实现代码自动生成、自动加载到实时目标机中运行;
  • 实时目标机计算步长可达20KHz,可用于评估各种复杂控制算法;
  • 硬件模块化设计方便扩展;
  • YXSPACE全系列可选,可同时控制多台功率模组;
  • YXPHM多达10几种功率模组可选,各类拓扑结构随意搭配;
  • 集成了各种测量模块、多用途I/O模块和多种总线;
  • 可根据用户需求进行定制,提供整体解决方案;
  • 提供系统级的产品解决方案,满足兼容性设计需求。

 

三、产品组成

PRCP功率硬件模型开平台部分主要包括:

(1)5-15kw大功率可编程直流电源;
(2)YXSPACE系列快速原型控制器(SP1000、SP2000、SP6000可选);
(3)YXPHM桌面型功率模组,多种拓扑可选:三相两电平、三相三电平、Buck-boost、双有源DAB、三有源DAB、ANPC三电平、六相电机驱动、Gan转换、MMC多电平模块等十几种。
(4)变压器、电抗、负载、电机等
(5)可移动柜体及配件
(6)配套的Simulink模型及软硬件开源资料。


3.1 YXSPACE 快速原型控制器


YXSPACE产品系列能够将用户设计的图形化的高级语言编写的控制算法(Simulink)转换成DIDO、AIAO量,完成实际硬件控制。其基本控制框图如下所示:

控制算法模型一般采用Matlab中的Simulink工具搭建,将模型中的接口与硬件驱动接口绑定后,再结合TI公司的CCS编译工具产生可执行文件,下载至YXSPACE控制器中运行。

 

研旭YXSPACE-VIEW2000软件主要用于配置YXSPACE控制器工作模式,同时可以实时监测控制过程中的各类运行量,包括采集量、中间控制变量等。YXSPACE-VIEW2000包括了6类组态控件,分别为遥控控件、遥信控件、遥调控件、遥测控件、示波器控件以及文字编辑控件等。用户可以借助这些控件,直观、方便的搭建监控界面,监控控制器内部运行的详细信息。

 

YXSPACE独特优点:

  • 采用目前市面成品常用的控制芯片作为CPU,其仿真结果针对实际研究更具有参考性;
  • 在Matlab中设计的控制算法自动生成代码,自动加载到实时目标机中运行,避免了繁琐的编程和Debug工作
  • 使用门槛低,会Matlab仿真即可完成实验测试工作,所有测试工作只需一人即可完成
  • 模型与硬件接口链接简单,只需记住端口编号即可,更不用配置硬件各类细节,免去一切不必要的麻烦;
  • 性价比高,在同等功能的前提下,YXSPACE成本更低。
  • 具备自主编写的驱动库,可以直接导入到Simulink库中,用户可以直接在Matlab软件中拖动相应的硬件元件库,将模型中的数据直接与硬件对接,无需再花费时间去查询硬件映射。8种库文件,可适用于各种工程调试需求。
  • 模型转换文件的透明化,用户可直接查看模型转换后的源码。

 

YXSPACE-VIEW2000软件

 

研旭公司专门为SP2000研发了一套上位机监控软件VIEW2000软件。

 

VIEW2000软件中包含控制器设置以及组态区。其中控制器设置界面共有4类控制器设置,包括仿真步长设置,DO控制源设置,QEP/CAP模式设置,PWM模块设置。

 

 

3.2 桌面型功率模块YXPHM

 

YXPHM系列采用基于模型设计的理念,脱胎于研旭成熟产品光伏并网逆变器与风机变流器等成熟产品,又结合了研旭多年的模块化组件与开放式平台研发经验,对该拓扑结构与驱动电路、传感器电路、信号处理电路进一步集成,同时提供实际控制器接口、快速原型控制器结构与实际控制器模块,为用户提供性价比更好的模块化产品。

 

YXPHM多功能桌面型电力电子功率转换平台,采用积木式搭建形式,将功率转换电路中的电感,电容,功率开关等器件方便的组合在一起,形成电力电子积木PEBB(Power Electronics Building Block)。 

 

图为实物图片,采用亚格力材料封装。可以平放在桌子上面,故称作桌面型功率模块。

 

模块系列

YXPHM-DCC10b-I DC-DC变流模块
YXPHM-SP205b-II单相DC-DC-AC两级变流模块
YXPHM-TP310b-I三电平三相DC-AC变流模块
YXPHM-VYN10b-I维也纳型三相PFC变流模块
YXPHM-DAB10b-I双有源全桥双向变流模块
YXPHM-TAB05-S三有源桥直流变流模块
YXPHM-LLC10b 单/三相LLC串联谐振全桥模块
YXPHM-ANPC10b三电平有源中点钳位变流模块
YXPHM-SPM10-I六相电机驱动变流模块
YXPHM-GaNHB01高功率密度氮化镓半桥模块
YXPHM-MMCFB01全桥MMC变流子模块

 

四、实际项目案例图

 

 

 

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