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实时仿真科普特辑

实时仿真在新能源电力电子领域的研发测试和教育科研过程中发挥越来越重要的作用,为了让更多未接触过实时仿真的小伙伴更快了解和应用实时仿真技术,远宽能源特制作本期问答特辑,带您快速进阶。


║ 问题列表

1. 什么是实时仿真

2. 为什么要用实时仿真

3. 实时仿真平台在工业上的应用有哪些

4. 实时仿真平台在科研上的应用有哪些

5. 实时仿真平台在教学上的应用有哪些

6. 听说实时仿真平台都很昂贵

7. 远宽能源实时仿真产品有哪些

8. 远宽能源实时仿真平台的技术优势和创新点

9. 远宽能源实时仿真对发表期刊论文有帮助吗

10. 想购买半实物仿真平台,各个平台的区别


Q1 什么是实时仿真

A1: 实时仿真的基本原理是用运行着物理系统数学模型、带IO接口板卡的实时系统来模拟物理系统的行为,通过实时仿真器进行测试与验证方式也常被称为半实物仿真测试,或硬件在环仿真测试。实时仿真同常见的软件离线仿真最大的区别是实时仿真要求模型的更新计算严格在仿真步长对应的时间内;而电力电子系统仿真的常用步长都在1us量级,这么短时间内要完成复杂模型的更新运算,就对硬件的计算能力提出了非常高的要求。所以电力电子系统的实时仿真是随着多核CPU和FPGA芯片等技术不断进步才变成可能的科研实验技术,尤其是近些年FPGA芯片技术的发展对电力电子实时仿真有很大促进作用。


Q2 为什么要用实时仿真

A2:在实际的仿真应用中,系统一般可以拆解为控制侧与被控的对象侧(例如,电机驱动系统是由DSP控制器和实物电机构成),实时仿真主要用于模拟对象侧的仿真,它是用实时仿真器同控制器构成闭环测试系统的应用,也叫硬件在环仿真(HIL)。

实时仿真测试相对实物测试有两个主要优点:1.安全,它是一种信号级的仿真测试环境;2.高效,不需要搭建大型实物,模型搭建和切换特别快,更加高效,可以大幅节省我们的测试时间和资源成本。

相对离线仿真,实时仿真的主要优点是:有实际的物理IO接口,能够对真实的控制板进行测试,而不是像离线仿真那样只能验证控制算法。

总结下来,实时仿真技术结合了普通离线仿真软件和功率实物模拟的优点(即仿真软件易于改变拓扑,模拟故障工况的优点;功率实物模拟能和实际控制器构成闭环的优点),因此实时仿真已成为电力与新能源行业科研、研发与测试的重要工具,在高校和工业界都得到了越来越多的应用。



Q3 实时仿真平台在工业上的应用有哪些

A3:在工业上呢,主要面向我们新能源行业相关的企业、科研院所和国网电力研究院。比如禾望电气、正泰电源、日风电气、瑞能等做风电、光伏逆变器控制器的企业,硬件在环实时仿真平台对于研究新的控制方法、缩短研发周期、确保产品的质量都有重要的意义,利用半实物仿真进行测试已经成为电网、电力电子和电机驱动行业控制器开发流程中不可缺少的一步。

Q4 实时仿真平台在科研上的应用有哪些

A4:在科研上呢,主要面向我们国内外电力电子新能源领域相关高校、科研院所的老师和研究人员,帮助他们加速控制算法和成果验证,达成新的技术突破和创新,引领和带动整个行业技术进步。常见应用包含:光伏风电等新能源发电系统的高低穿测试、并网测试和阻抗测试、微电网仿真和控制、电动汽车电驱系统硬件在环测试、轨道交通的牵引系统控制、车网系统研究、以及现在比较热门的如MMC、链式SVG等新型装备拓扑结构的研究。

Q5 实时仿真平台在教学上的应用有哪些

A5:在教学上呢,主要面向我们国内外电力电子新能源领域高校的实验室搭建,帮助院校搭建一流水平电气实验室,培养卓越工程实践型人才。通过实时仿真平台可以帮助学校完成原理教学实验课程和高水平创新实验课程的开设。如基础电力电子仿真实验、电机控制实验、并网逆变器与新能源实验等。当然,也可以根据学校教学实际进行拓展实验的开发。

Q6 实时仿真平台是不是价格很贵

A6:因为实时仿真平台一般需要几十万或上百万的价格,所以大家可能第一反应就是太贵了。尤其是和一些传统的可能几千或者几万就能买到的示波器、功率分析仪相比;但对一个产品,也不能光看价格,更需要从这个平台能给我们带来的价值以及和其它实验方式需要的投资来比较可能才有更好的答案。

首先我们可以把实时仿真和小功率实物系统来比对,目前对于一些小功率的实物系统来说,比如一些小型的光伏或风机模拟系统,一般5-10kW的物理模拟系统,是需要10-20万的投入;如果需要一个光伏加一个风机模拟系统,可能投资就需要20-30万了;如果要构建一个含多个新能源模拟系统的微网系统那投资就会更大,100万到200万这样的量级都是有可能的。

购置一个实时仿真系统可能是需要几十万,但是实时仿真器只要更改模型就可以模拟不同的系统,从这个角度来看,其实实时仿真系统和实物模拟系统的投资基本上是在一个量级的,并不是大家印象的那样,实时仿真是很贵的。

同时实时仿真器还便于做一些实物上比较危险和比较难操作的实验,甚至还有一些实验(比如阻抗分析),不管工业界还是学术界都是利用实时仿真器来完成的,在实物上要去完成上百个频点的实验是很难想象的。所以这些方面实时仿真也是给用户带来了很好的价值回报。

另外,这里有对广大用户来说的一个好消息,远宽能源把核心仿真技术软硬件都实现了国产化,真正打破了国外产品的价格垄断,特别是近几年我们高性能自研产品的推出后,用户应该是对我们的高性价比深有感触的。同时,你经费不多但很看好实时仿真平台在科研或教学中的重要作用,可以先购买入门级的,后续再进行升级。

Q7 远宽能源实时仿真产品有哪些

A7: 远宽能源的实时仿真产品按照仿真规模大小和硬件资源的不同主要分为如下四个产品系列,MT 8020全新电力实时超算平台实时仿真器,MT 6040旗舰级实时仿真器,MT 6020科研型实时仿真器和MT 3200入门型实时仿真器。具体的参数详情可以到远宽能源官网查询或致电我们获取。

(点击下方标题即可查看相关产品信息)

MT 8020实时仿真器

MT 6040实时仿真器

MT 6020实时仿真器

MT 3200实时仿真器


Q8 远宽能源实时仿真平台的优势和创新点

A8:远宽能源实时仿真平台的优势主要体现在技术和服务上。技术上,远宽能源作为致力于前沿核心技术开发的自主企业,实时仿真技术和所开发系列产品都达到了国际前沿水平,主要体现在业内首创的LC和RonRoff混合建模方式,基于FPGA的250纳秒级仿真步长;主流建模环境的无缝支持,系统模型无需编译;对任意拓扑搭建的支持,对光纤同步级联的支持等。在服务上,远宽能源拥有一支专业的支持团队,提供高效便捷的本地化服务。同时,远宽能源不定期举办线上线下培训、远宽杯和期刊文章奖励等活动,帮助客户真正把设备用起来,出成效。

Q9 远宽能源实时仿真对发表期刊论文有帮助吗

A9:回答是肯定的,科研期刊论文一般都要求有实验结果对提出的理论进行验证,实验验证的方式包括小功率实物实验或实时仿真实验。我们网站上有列出用户通过我们实时仿真平台验证新型控制算法或拓扑发表的期刊文章,截至现在有不少于45篇优秀期刊文章,其中80%以上收录为SCI、EI核心论文,主要包含IEEE系列权威期刊(如 IEEE Transactions on Power Electronics, IEEE Transactions on Smart Grid)和国内高水平的中文EI期刊(如 《电力系统自动化》,《中国电机工程学报》等)。

Q10 想购买半实物仿真平台,各个平台的区别

A10:如果你有购买半实物仿真平台的需求,作为业内人士,我们建议你首先对半实物仿真平台的概念和核心指标了解清楚,这些在我们远宽能源网站都有相关的介绍资料,了解完核心指标,你就可以去找国内外同类产品,对比一下各家在核心指标上的区别,结合自己的研究需求和预算,选出合适的几款产品再次pk,最终敲定,当然,您也可以联系我们来帮您分析需求和技术细节,最终选购到理想的产品。

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