高校電力電子實時仿真創(chuàng)新實驗系統(tǒng)解決方案

隨著數(shù)字技術(shù)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)實驗室的資源受限和效率低下已經(jīng)不能滿足科研和工程實踐的需求。因此，基于數(shù)字化技術(shù)的仿真實驗應(yīng)運而生。

電力電子實時仿真實驗

電力電子實時仿真實驗是一種利用仿真軟件和相關(guān)設(shè)備進行電力電子系統(tǒng)仿真和實驗的虛擬實驗室。它主要用于電力電子器件、電力電子系統(tǒng)和電能轉(zhuǎn)換技術(shù)的研究、開發(fā)和教學。

實驗課程

Easygo 電力電子實時仿真實驗系統(tǒng)提供了配套的課程實驗指導書以及教師版實驗參考。由于實時仿真系統(tǒng)平臺的開放性，用戶還可以自己添加更多的教學或創(chuàng)新型的實驗內(nèi)容。所有實驗均包含離線程序，控制算法實時程序，電路仿真實時程序等。

教學應(yīng)用方向

電力電子器件研究：提升學科知識和理解可以模擬和分析各種電力電子器件（如開關(guān)器件、變換器、逆變器等）的特性和性能，進行參數(shù)優(yōu)化和設(shè)計驗證。

電力電子系統(tǒng)設(shè)計：培養(yǎng)創(chuàng)新思維和解決問題的能力通過仿真實驗室，可以對電力電子系統(tǒng)（如電力轉(zhuǎn)換裝置、電動車驅(qū)動系統(tǒng)、太陽能逆變系統(tǒng)等）進行建模和仿真，驗證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效能。

控制策略研究：培育創(chuàng)業(yè)精神和實踐能力仿真實驗室可以模擬電力電子系統(tǒng)的控制策略，評估不同的控制算法和參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響。

教學培訓：激發(fā)學生學習興趣和主動性電力電子仿真實驗室可以作為電力電子專業(yè)的實踐教學平臺，幫助學生理解和掌握電力電子技術(shù)和電路設(shè)計的基本原理。

綜上所述，電力電子仿真實驗具有高效、安全、可控和多功能的特點，對電力電子研究和教學具有重要意義，能夠推動電力電子技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。

基于EasyGo的電力電子仿真實驗系統(tǒng)

EasyGo實時仿真實驗系統(tǒng)旨在為電氣相關(guān)專業(yè)的本科生和研究生提供技術(shù)領(lǐng)先、性能優(yōu)異的創(chuàng)新實驗平臺，基于該建設(shè)方案構(gòu)建的創(chuàng)新實驗基地，能夠輔助本科生和研究生進行 、選修課的教學和實驗。

EasyGo電力電子實時仿真實驗系統(tǒng)是一種基于V型架構(gòu)構(gòu)建的實驗系統(tǒng)，是現(xiàn)有各種教學與科研實驗室的數(shù)字化和虛擬化。

其基本原理是用運行著數(shù)學模型的實時仿真器來模擬實際電力電子系統(tǒng)的特性行為和各種工況，同時將控制算法模型通過快速控制器進行驗證，兩者通過實際的I/O接口連接，來進行閉環(huán)的測試驗證。

平臺架構(gòu)

學生學習路線

電力電子實時仿真實驗系統(tǒng)

1、快速原型控制器（RCP）

CBox 采用實時CPU+FPGA的硬件架構(gòu)，將Matlab/Simulink搭建的電力電子控制算法模型自動生成與下載，無需進行底層代碼編寫和硬件控制電路設(shè)計，與實際的被控對象連接來進行閉環(huán)測試，快速實現(xiàn)算法原理驗證。

2、實時仿真器 (HIL)

MicroBox 采用FPGA芯片架構(gòu)，用來仿真電力電子主電路拓撲。電路模型通過Simulink圖形化軟件任意搭建，無需進行FPGA編譯，將電力電子電路的暫態(tài)特性通過硬件接口輸出，操作簡單，節(jié)省學生搭建實物電路的時間與精力。

3、物理信號轉(zhuǎn)接盒

用于仿真器與控制器之間傳遞信號，控制器采集電壓電流信號，實時運算后輸出控制指令，再通過轉(zhuǎn)接盒將信號傳給仿真器。同時配備BNC觀測端，方便學生在實驗中用示波器觀察實際信號，對系統(tǒng)運行原理有更直觀的認識。

4、上位機

用于運行DeskSim實時仿真軟件，通過網(wǎng)絡(luò)將不同模型部署到不同的硬件平臺上，并對模型進行配置與實時監(jiān)控，并可將數(shù)據(jù)進行存儲于后續(xù)分析。

核心產(chǎn)品1：快速控制器CBox

快速控制器CBox采取CPU+FPGA的硬件架構(gòu)，幫助用戶在安全舒適的實驗室快速調(diào)試和驗證控制算法。

平臺的獨特優(yōu)勢：

▍豐富的模擬與數(shù)字信號接口

▍靈活配置的人界交互與配置界面

▍可將算法模型程序部署到CPU或FPGA硬件平臺上運行

控制速率最快可達1MHz，滿足不同應(yīng)用需求的客戶，助力先進控制算法在電力電子與電力傳動領(lǐng)域中的科研教學中的創(chuàng)新實踐。

利用快速原型控制器CBox可以將Simulink控制算法模型快速實現(xiàn)驗證，與實際的被控對象連接來進行閉環(huán)測試。

可為用戶節(jié)省在嵌入式芯片上重新編寫和實現(xiàn)算法過程的時間；在一個驗證過的硬件平臺上開發(fā)，既可以加快項目周期，也可以隔離開發(fā)過程中的軟硬件問題；同時，用戶可以很方便地在上位機實時控制器上，觀測各種變量和波形，省去用戶編寫上位機界面的時間與精力，可更好的集中精力在核心的控制算法的實現(xiàn)和調(diào)試上。

核心產(chǎn)品2：實時仿真器MicroBox

MicroBox是一款一體化電力電子FPGA實時仿真產(chǎn)品，可與實際設(shè)備進行連接來進行控制算法的實時驗證。

配置上DeskSim軟件，可完成系統(tǒng)電力電子模型納秒級運行，實時調(diào)參，數(shù)據(jù)記錄等功能，從而進行半實物仿真，硬件在環(huán)測試。

Hardware-In-the-Loop Testing，即HIL。

MicroBox通過IO信號或者通信同控制板構(gòu)成閉環(huán)，來對弱電的控制器進行測試。

這樣一種測試方式常常也被稱為控制器硬件在環(huán)仿真測試測試或半實物仿真測試。這里“硬件”主要是指控制部分，已經(jīng)不是純軟件仿真中的一些控制框圖，而是一個真實的控制器或者快速原型控制器。

軟件使用流程

不管是快速控制器,還是實時仿真器，均采用同一款的軟件DeskSim操作即可，簡單2步，即可完成實驗。

產(chǎn)品特色

歡迎感興趣的工程師們一起交流溝通！