电力电子实验教学方案 电力电子实验教学方案
电力电子实验教学方案

随着电力电子技术在能源转换、工业驱动及新能源汽车等领域的核心作用日益凸显,对相关专业人才的实践创新能力提出了更高要求。然而,传统电力电子实验教学普遍面临高压高风险、设备成本高昂、实验场地受限等瓶颈,学生难以开展高频次、高自由度的设计性与综合性实验,制约了其解决复杂工程问题能力的培养。
为突破上述困境,远宽能源推出基于实时仿真与快速控制原型技术的电力电子实验教学解决方案。该方案以半实物仿真(HIL)为核心,构建“虚拟主电路+实时控制器”的协同实验环境,既复现了真实电力电子装置的动态特性与波形响应,又彻底杜绝了触电与设备烧毁风险。

系统框图

系统以MT 1030 RCP控制器与MT 3200实时仿真器为核心,构建完整的电力电子半实物仿真实验平台:学生可在Simulink中自主搭建DC/DC、DC/AC等电力电子变换器拓扑模型,通过StarSim HIL软件一键载入至MT 3200实时仿真器中运行,模拟实际主电路特性;控制算法部分由学生设计后通过自动代码生成技术下载至MT 1030 RCP控制器,该控制器通过物理I/O接口与实时仿真器相连,实现对虚拟主电路的实时闭环控制。

系统框图
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技术特点
安全可靠,适合高频次高强度教学使用
安全可靠,适合高频次高强度教学使用

虚拟主电路无真实功率输出,杜绝触电与烧毁风险,支持频繁的误操作与故障注入,学生可大胆尝试各种控制策略与极端工况,深度理解系统失效模式与保护机制。

一体化RCP控制
一体化RCP控制

集成Bare-metal(裸核)高速控制技术,支持控制算法自动代码生成与一键下载,学生可专注于控制器设计,无需手动编写代码,即可实现从理论设计到物理验证的完整流程。

高精度实时仿真,真实复现开关特性
高精度实时仿真,真实复现开关特性

搭载国际领先的250ns(纳秒)级实时仿真技术,精确模拟电力电子器件开关过程、死区效应及非线性特性,支持Buck、Boost、逆变器、PWM整流器等常见拓扑的高保真仿真。

兼具实验室搭建的长远性和利用率
兼具实验室搭建的长远性和利用率

一体化设计,占地面积小,一机多用,适用并网型系统实验和故障实验,无需各种平台或模块切换,实现高利用率,支持光纤拓展,且预留多种通信接口,助力高校快速部署实验室,实现长远利用。

实现真正意义的产教融合
实现真正意义的产教融合

引入基于项目的实验流程,让学生较早了解构思、设计、实现和运作的内涵与思想,实验内容涵盖企业高校产学合作项目成果,让学生拥有真实的项目(工程)体验,实验课程涵盖多个领域,跨学科协作,充分锻炼学生的思辩表达与团队协作能力。

测试内容
  • 01DC-DC变换器闭环控制实验
  • 02三相两电平桥逆变器SVPWM控制实验
  • 03三相逆变器并网实验
DC-DC变换器闭环控制实验
DC-DC变换器闭环控制实验

引导学生学习简单DC-DC变换器的电路原理与控制方法。

三相两电平桥逆变器SVPWM控制实验
三相两电平桥逆变器SVPWM控制实验

引导学生学习三相两电平桥逆变器SVPWM的电路原理与控制方法。

三相逆变器并网实验
三相逆变器并网实验

引导学生学习三相逆变器并网电路原理与控制方法。

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