成功案例

基于远宽能源前沿技术的创新探索和经典案例

远宽能源助力禾望电气创新风电光伏变流器

"使用远宽能源提供的高准确性、简单易用、数据后处理功能完备的半实物仿真平台,我们能够做很多传统测试方法无法完成或效率较低的如高低穿测试、并网测试、软件新功能验证等实验。通过引入远宽能源的HIL平台,相比于传统测试方法,我们的测试效率提高了大概10倍,针对一些需要重复测试获得数据的实验,半实物仿真平台提供了迅速、大量的测试数据支持。期望以后能引入远宽能源的自动化测试功能,进一步获得测试效率的提高!另外很值得一提的是远宽能源的技术支持服务,售后响应特别及时,能协助我们解决HIL平台在电力电子领域应用中的诸多问题。"

——禾望电气仿真研究部


项目简介



深圳市禾望电气股份有限公司(如下称禾望电气)成立于2007年,是一家专注于新能源与电气传动领域,从事风力发电产品、光伏发电产品、工业传动产品研发、生产、销售的高新技术企业。现已成为国内新能源领域最具竞争力的电气企业之一,是中国风电变流器龙头企业、光伏逆变器TOP10企业。


作为新能源领域的技术引领与推动者,禾望电气拥有高质量的核心技术研发队伍,不断实现高精尖技术突破。其中,仿真研究部以提高研发测试效率、优化仿真平台为目标,不断挖掘新技术新产品,在调研中发现远宽能源作为仿真平台研发的国内领头企业,无论在技术水平还是服务能力上均符合公司的要求,从而将远宽能源HIL平台引入到禾望电气产品研发测试的流程中。


项目挑战



在传统的开发流程中,从离线模型代码的开发至整机实物测试的跨度较大。在测试过程中由于整机实物与离线模型的采样延时不一致,且离线仿真为提高模型运行速度,多采用平均值建模方式,纹波不能真实反映出来,测试结果通常会差异较大,整体调试困难;在对控制器测试时,传统测试方式使用单一信号源进行开环逻辑测试,测试覆盖面窄,且不适宜验证系统整体性;对于大功率场景的测试,为保证安全,所需设备实验条件要求高,需要多人协助费时费力;且整机实物测试在进行故障测试后难以马上恢复进行再次测试,工程师想要获得多组实验数据较为费时


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解决方案



基于用户面临的如上测试难题,远宽能源为其提出半实物仿真测试解决方案,采用HIL半实物仿真平台测试模型代码,接入真实控制器到测试系统中,实现“离线模型验证”-“半实物测试”-“整机实物测试”的流程;通过丰富的IO接口,实现控制器的闭环完整测试;HIL半实物仿真平台使用便捷,工程师经过学习可迅速掌握半实物测试方法;且通过快速修改拓扑参数和自行搭建的CPU模型,短时间内即可完成多次重复测试,迅速获得实验数据。


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在用户实际的大功率风机并网应用中,风力发电机组包含网侧和机侧变流器,变流器的开关频率通常在数千赫兹不等。基于CPU的仿真方案,仿真步长通常在20微秒到100微秒不等,在CPU中仿真电力电子变换器的细节模型很难准确分辨PWM的占空比,仿真误差较大,且在风机并网应用中,需要对变流器进行阻抗分析测试以获得传递函数的频谱曲线,延时作为传递函数重要的组成部分,更准确的延时能够帮助测得更精准的曲线结果,因此还需要小步长仿真来满足用户应用低延时的仿真要求。除了电力电子部分,整个机组也会包含转矩模型、摩擦系数等数学模型,这部分模型不直接接触电力电子开关,所需仿真步长要求不高,可以在CPU中以大步长仿真。综合考虑,系统不仅需要基于CPU的大步长仿真,还应包括基于FPGA的小步长仿真以准确仿真电力电子变换器。

 

最终,远宽能源为用户提供基于MT 6040的CPU和FPGA大小步长联合仿真方案,不仅能够以1us步长仿真电力电子变换器(在FPGA上运行机侧和网侧变流器及电机),还能仿真用户自定义的低速(50us)数学模型(在CPU上运行转矩模型、摩擦系数等数学模型),两者结合完美地对整个系统进行了仿真。


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方案亮点 ▼


仿真结果准确

StarSim FPGA Solver采用经典可靠的仿真算法,其准确性已经在大量的测试和用户的实际应用中得到了验证。


产品简单易用

相比于其他国内外的仿真平台,远宽能源提供的上位机软件界面操作简单易上手,节省用户的平台工具学习时间,让用户不再担心新平台引入可能带来的额外时间消耗。


好用的数据后处理

仿真测试所得的数据能够通过远宽能源自带的录波功能进行数据自动记录和导出,且远宽能源提供的StarSim Analyzer工具能够让用户进一步做数据整理和分析,方便快捷。


丰富的DI和AO通道

MT 6040包含多达64路DI,每路DI采样速率10M/s,40路模拟输出,每路更新速率1M/s,满足用户风电、光伏、储能、SVG等多领域的仿真测试需求,一机多用。


多种电机支持

远宽能源HIL软件支持在FPGA上仿真双馈、永磁同步和异步电机等多种电机,并且支持电机编码器、旋变等电机位置信号,让用户多种电机仿真测试需求得到满足。


项目成果



远宽能源的MT 6040成功用于禾望电气光伏,风机,变频器等多款机型的满功率测试,高低电压穿越、阻抗分析和弱电网工况等测试中,加快了产品研发、测试和迭代的速度!


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