成功案例

基于远宽能源前沿技术的创新探索和经典案例

武汉理工大学 – 自动化学院创新实验室

武汉理工大学自动化学院希望建设一个具有多学科交叉融合、虚实结合、兼顾理论与实践的一流创新实验室,在响应“新工科”建设政策的同时,也培养出一批实践和动手能力强、能解决复杂工程问题能力的卓越工程人才,用户希望新建设的实验室能够做到: 


    · 理论与实践相结合:提高学生的参与度,让学生不仅仅是学习理论知识,更能通过实验平台系统、直观地学习电力电子等新能源相关系统的原理以及对应控制理论。

    · 平台具备灵活性与扩展性:能够让老师和学生都能在电力电子模型和控制算法上灵活拓展,可以用作科研平台。


但是传统的实验室平台拓扑固定、实验课程设计缺乏灵活性,不能满足当前创新实验室建设的要求。随着仿真技术与虚拟仪器技术的出现,基于实时仿真的电力电子仿真实验平台,能够有效地解决因教学资源不足、传统实验方式过于刻板的问题,打破传统实物固定拓扑的实验平台的局限。

 

基于StarSim的解决方案



远宽能源的创新电力电子仿真实验平台,旨在为工科专业的本科生与研究生提供技术领先、性能优异的创新实验平台。平台包含功能强大的实时仿真器,可以支持各种电力电子系统1微秒级的小步长实时仿真,也配有控制算法开放可修改的控制器,是进行创新实验课程开发,科研成果发表的高效辅助工具。整个仿真实验系统共由四个部分组成: 

 

 

1——控制机箱,内置控制器,用于实现电力电子仿真实验中需要用到的控制算法,发出控制信号给实时仿真机箱,构成闭环的实验系统,该部分也可以由DSP控制板代替,用于进行控制理论实验课程。

2——实时仿真机箱,可将用StarSim建模环境搭建的被控对象(电力电子电路系统和拓扑)在机箱配置的FPGA硬件上进行准确的实时仿真,将被控对象的特性仿真出来并将响应信号发送给控制侧,完成实验系统的闭环。

3——实验转接板,用于实现控制侧与仿真侧之间的信号连接,同时转接板上配备了BNC接口,学生可以在实验过程中通过示波器实时观察每一路信号的波形情况。

4——示波器(可选配置),方便学生在实验过程中观察实际信号,对系统运行的原理有更直观的认识。

 

应用成果



应用实时仿真技术,武汉理工大学自动化学院完成了创新实验室的建设,实验平台除了能完成相关专业课、设计课程的教学和实验,也可以由教师自由搭建电路拓扑和研究对象进行教学实验的拓展,完善电气学科的实验教学建设,下图为实验室部署与运行的情况。  


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