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辽宁工程技术大学 – 新能源创新实验室


应用背景

辽宁工程技术大学电气与控制工程学院为响应学院对于电力电子、控制理论以及新能源专业的教学和科研的支持,需建设基于统一硬件平台的新能源创新实验室。建设平台需要满足微电网,新能源,电力电子,电机拖动等多学科的内容与研究方向。用户希望实验室作为创新实验室,具有以下特点: 

  • 方面面对学生开放,起到创新教学的示范意义
  • 另一方面需要兼顾老师的研究方向,能够在平台上做一些项目研究


目前传统的实验室平台往往拓扑固定、设备损坏率高实验存在安全隐患仅能满足学生实验的简单需求无法满足创新性的实验及科研需求。不过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,能够有效地解决传统实验方式过于刻板设备安全隐患大的问题。

 

基于StarSim的解决方案

远宽能源的创新实时仿真平台结合StarSim软件系列,很好与新能源,电力电子,电机拖动,微网等内容做了统一。同时实时平台的以下优势也让教学与科研能够无缝结合: 

  • 完整的教学使用体系远宽能源提供完整的实验系统,包含了完整的控制、仿真系统,方便学生观测波形的接口箱,以及配套的实验指导书和习题解答,通过开设相关的课程,能够让学生不仅仅学习专业课程的相关内容,也在潜移默化中认识到了实时仿真的科研手段。实验课程设计上提高学生的参与度,让学生不仅仅是学习理论知识,而是通过实时仿真实验平台这种先进手段更加系统、直观地学习。提高学生的动手,思考能力。 

  • 开放的实时仿真平台在实验室建设完成实时仿真设备投入运行后,实验室定位于开放性实验室,不仅仅有着教学的任务,同时,研究生,博士生也可以申请实验室的实时仿真平台来进行一些科研工作,为学院的教学与科研工作开展增添新的动力。 


整个仿真实验平台共由四个部分组成: 


  


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


应用远宽能源的实时仿真技术辽宁工程技术大学电气与控制工程学院完成了新能源创新实验室的建设实验平台除了能完成日常教学所需的实验课程外,也能够提供给研究生、博士以及老师进行科研工作,下图是现场的实验室部署图片: 


   


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