高校作为培养能源领域未来工程师的摇篮,亟需建立能够反映新能源并网前沿技术和工程实际问题的实验教学体系,帮助学生理解新能源并网关键技术,掌握系统级分析、设计与调试能力。远宽能源基于高性能实时仿真平台,构建了集风力发电、光伏发电、储能系统及并网控制于一体的新能源并网实验教学解决方案。该方案通过半实物仿真技术,在安全、经济的实验环境中真实复现风、光、储并网的动态过程,支持学生开展从设备级控制到系统级能源管理的全链条创新实践,使学生能够深入理解新能源发电与控制原理,掌握并网系统关键技术的设计与验证方法,为培养未来新能源领域的高素质工程师提供重要实践支撑。
系统以高性能实时仿真器为核心,基于CPU+FPGA协同架构构建新能源并网实验平台:将风电系统的机械部分、光伏系统的光伏单元、储能系统中电池模型等放在CPU中模拟,实现复杂数学模型的实时解算;将电机、变流器、光伏逆变器等电力电子模型运行于FPGA中,依托其纳秒级计算能力精确复现开关动态与电磁暂态过程。仿真器通过丰富的物理I/O接口与真实的新能源控制器连接进行闭环测试,从而完成新能源并网性能测试与控制策略验证。平台支持多仿真器光纤互联与时钟同步,便于扩展及多设备协同测试,并可在上位机实现系统级能量管理与调度策略验证。
支持风电、光伏、储能及常规电源的联合建模与实时仿真,精准模拟新能源场站的出力特性、故障穿越及电网支持功能,助力学生掌握系统级分析与协调控制能力。
1us步长可以仿真多个光伏逆变器/风电机组系统;搭载国内首创LC和RonRoff混合建模方法,适应从低频到高频的各种应用场景。
可安全模拟电网电压跌落、频率波动、孤岛运行等极端工况,验证新能源系统并网性能是否符合国标要求,培养学生的问题定位与系统保护设计能力。
支持多达8个SFP光纤信号模块,可轻松实现物理IO拓展或多设备并行仿真满足多光伏逆变器系统测试。
支持双馈电机、永磁同步电机、六相电机等多种类型电机模型,并支持一个FPGA上仿真两台电机,满足在风力发电应用领域内多电机运行需求。
根据《风电场阻抗特性评估技术规范》(NB/T 10651-2021)要求,利用电压扰动注入法扫描阻抗,对风电机组阻抗进行扫描,并给出风电机组2.5Hz-1000Hz范围内的正序阻抗和负序阻抗。
依据《光伏并网逆变器技术规范》,对光伏逆变器对瞬时电压跌落/上升的反应能力进行测试,达到光伏逆变器在电网电压波动时能保持并网的控制效果。
依据《储能变流器检测技术规程》测试标准要求,储能变流器须安全稳定的实现并网离网切换。
测试
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