發(fā)布時(shí)間：2021-08-17 07:03

　　依據(jù)成果導(dǎo)向教育理念和新工科內(nèi)涵的要求,結(jié)合新工程教育模式,構(gòu)建一種面向產(chǎn)業(yè)場(chǎng)景的半實(shí)物微機(jī)保護(hù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。使用Matlab/Simulink搭建電網(wǎng)一次系統(tǒng)模型并運(yùn)行在實(shí)時(shí)仿真器中;利用Matlab/Simulink搭建保護(hù)邏輯控制算法模型,通過代碼生成技術(shù)快速生成控制算法C代碼并移植到嵌入式開發(fā)平臺(tái);基于HIL理念,嵌入式開發(fā)平臺(tái)和實(shí)時(shí)仿真器通過反饋信號(hào)和控制信號(hào)交換構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng),開展微機(jī)保護(hù)實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)涵蓋了非實(shí)時(shí)離線仿真、實(shí)時(shí)仿真和半實(shí)物仿真3個(gè)階段,有利于培養(yǎng)學(xué)生建立分析復(fù)雜問題的邏輯鏈,幫助學(xué)生加深對(duì)微機(jī)保護(hù)理論的理解,增強(qiáng)自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新的意識(shí),提升實(shí)踐操作和解決問題的能力。 

【文章來源】：實(shí)驗(yàn)室研究與探索. 2020,39(08)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與電力專業(yè)的契合

基于半實(shí)物仿真的微機(jī)保護(hù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)由實(shí)時(shí)仿真器、嵌入式開發(fā)平臺(tái)、上位機(jī)、顯示屏、示波器等硬件組成，實(shí)物連接圖如圖2所示。上位機(jī)用于搭建電網(wǎng)1次系統(tǒng)和保護(hù)邏輯控制算法模型，仿真器可以實(shí)時(shí)運(yùn)行電網(wǎng)1次系統(tǒng)模型，嵌入式開發(fā)平臺(tái)能夠承載保護(hù)邏輯控制算法，顯示屏可以實(shí)時(shí)顯示決定系統(tǒng)穩(wěn)定的所有動(dòng)態(tài)信息。嵌入式開發(fā)平臺(tái)、上位機(jī)和實(shí)時(shí)仿真器之間通過以太網(wǎng)進(jìn)行通信，實(shí)時(shí)仿真器通過高清多媒體接口(high definition multimedia inferface,HDMI)線向顯示屏傳輸實(shí)時(shí)信息。2.2 軟硬件設(shè)計(jì)

在上位機(jī)PC中，Matlab因具有強(qiáng)大的計(jì)算能力和速度、模塊化集合工具箱、圖形仿真界面等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于電力仿真實(shí)驗(yàn)中。利用Simulink中的電源、負(fù)載、斷路器、故障等簡(jiǎn)化功能模塊搭建模擬電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的電網(wǎng)1次系統(tǒng)模型，該主電路模型經(jīng)過編譯運(yùn)行后，轉(zhuǎn)化、下載到實(shí)時(shí)仿真器中。另外，采用Simulink中的邏輯模塊搭建相應(yīng)的保護(hù)邏輯控制算法模型，經(jīng)過仿真運(yùn)行后驗(yàn)證控制邏輯算法的合理性，利用Matlab/Simulink中的Simulink Coder工具箱或針對(duì)嵌入式系統(tǒng)的Embedded Coder工具箱，將控制算法模型轉(zhuǎn)換成C/C++語言模型，即通常所說的C代碼[12]，把轉(zhuǎn)換生成或者學(xué)生編寫的保護(hù)邏輯控制代碼移植到嵌入式開發(fā)平臺(tái)，與測(cè)試對(duì)象實(shí)時(shí)互動(dòng)，以達(dá)到對(duì)電網(wǎng)1次系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)控制的目的，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的硬件調(diào)試過程，并得到實(shí)時(shí)的仿真測(cè)試結(jié)果。代碼生成技術(shù)不需要繁瑣的編程過程，側(cè)重于保護(hù)控制算法的研究，加快理論驗(yàn)證和算法改進(jìn)過程;學(xué)生也可以利用C/C++語言開發(fā)軟件編寫微機(jī)保護(hù)的控制算法代碼來鍛煉學(xué)生的編程能力，減少保護(hù)邏輯控制算法2次編程、驗(yàn)證的時(shí)間，提高控制算法改進(jìn)和應(yīng)用的效率�；诠こ虘�(yīng)用設(shè)計(jì)的電氣信息實(shí)時(shí)仿真器內(nèi)置多核處理器、智能I/O接口、高速通訊單元、智能功率變換模塊等，可以實(shí)現(xiàn)快速控制原型、功率級(jí)快速控制原型、HIL、功率HIL 4項(xiàng)基本功能[13]。該實(shí)時(shí)仿真器能夠與Matlab/Simulink實(shí)現(xiàn)無縫對(duì)接，在Matlab/Simulink中搭建的模型經(jīng)編譯后，即可下載到實(shí)時(shí)仿真器中。模型在實(shí)時(shí)仿真器中運(yùn)行的電壓、電流值、斷路器狀態(tài)等信息可以傳輸給顯示屏和嵌入式開發(fā)平臺(tái)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

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