案例分享 | 南京工程学院——基于模型设计储能创新实验平台
发布时间：
2023-02-10 09:02
来源：
原创
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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