基于RT-LAB的锡泰工程控制保护系统全数字建模与仿真

本文介绍一种基于RT-LAB的特高压直流全数字仿真建模方法,通过在Simulink中创建自定义元件,调用实际工程程序代码,实现全数字模型的精确仿真;通过分核运行和多步长分时传数据的方法,实现实时运行。与实际物模仿真试验结果的对比验证了全数字模型的准确性,表明模型既可在Simulink中离线(非实时)运行,也可在RT-LAB上实时运行,应用场景广泛。

基于RT-LAB的TCU硬件在环测试系统研究

搭建了车辆变速箱电磁阀系统的硬件在环测试平台,为变速器控制单元(TCU)的开发和测试提供技术上支持。该测试平台硬件包括上位机、实时仿真机、负载箱、信号调理箱等,软件包括RT-LAB仿真平台、自动化测试软件、实时仿真模型等。硬件在环测试平台通过CAN信号传递变速器控制单元的输入信号和输出信号,采集电信号的输入转化为数字信号,可用于TCU控制策略的验证测试。硬件在环测试的变速箱速比与实变速箱车速比误差不超过5%,表明该平台可应用于车辆仿真,验证车辆TCU控制策略的可靠性,缩短研发时间,提高开发效率。

采用RT-LAB的光伏发电仿真系统试验分析

光伏系统最大功率跟踪(MPPT)控制器是验证各种MPPT控制算法的关键手段,目前控制器的开发存在开发周期长、代码需要人工编写等缺点。RT-LAB实时仿真平台突出的实时性能使其在目前的试验研究和工程设计中的使用越来越广,所以有必要对其软硬件结构及其实时性能进行研究。为此,首次全面系统的介绍分布式实时仿真系统RT-LAB的硬件结构,软件结构和仿真实现流程,结合RT-LAB半实物仿真技术和光伏MPPT的特点,进行了半实物仿真试验。试验中的MPPT控制策略通过结合Simulink软件包模型搭建实现,控制器之外的主电路采用实物电路,RT-LAB的在线调参等功能可以方便的优化控制器参数。对RT-LAB在电力电子半实物仿真中的两个特殊工具ATMISE和RT-Events的特性进行了详细说明,同时阐述了RT-LAB的软件建模规范。试验表明运用RT-LAB进行光伏控制器的开发可以解决目前控制器开发中的诸多问题。RT-LAB在光伏系统上的应用为其在微网、智能电网等实时性要求较高的系统上的应用提供参考。

基于RT-LAB的柔性直流配电网建模与仿真分析

基于实时数字仿真系统RT-LAB建立典型"手拉手"拓扑,含分布式能源光伏、锂电池以及交直流负载的直流配电网实时仿真数学模型。利用该模型对柔性直流配电系统的启停控制、指令控制等运行方式进行暂态响应特性仿真分析。RT-LAB实时仿真技术显著增强柔性直流配电网系统仿真的时效性和实用性。配网启动逻辑设计及软开关技术、逐级功率提升法的应用,有效减小了直流配电系统启动电流冲击及接入操作过电压。系统建模满足直流配电系统运行要求,对其启动控制及运行工况的仿真分析,为柔性直流配电工程建设进一步研究提供参考。

风电变流器的RT-LAB硬件在环仿真系统设计与实现

对于兆瓦级风电变流器的控制算法研究多采用Matlab/Simulink、PSCAD和Psim等纯数字仿真软件,存在不能真实模拟风电变流器运行和不便于控制算法开发和移植等缺点。鉴于此,利用RT-LAB半实物虚拟仿真器和分布式数字控制器实现无缝连接,搭建了一套3 MW鼠笼型全功率风电变流器的硬件在环仿真平台,并进行了风电变流器的控制算法开发和验证。半实物仿真和实验结果表明,在RT-LAB硬件在环仿真平台上开发的软件算法可以直接应用到实际变流器系统中,且控制效果完全一致,该方法大大缩短了风电变流器的研发周期。

基于RT-LAB的某型导弹半实物仿真系统设计

半实物仿真是将部分硬件实物引入到仿真回路中的仿真,是导弹研制过程中的一个重要环节。介绍了基于先进的仿真运行框架软件RT-LAB搭建半实物仿真系统的方法。搭建了适用于RT-LAB的仿真模型;针对自制板卡,开发了RT-LAB下的驱动;编写了基于RT-LAB的仿真控制软件,完成了半实物仿真平台的设计。研究表明,在RT-LAB环境下可以方便快捷地将Simulink模型应用于半实物仿真系统,降低了构建系统的难度,缩短研制周期,并提高仿真系统的灵活性和可靠性。

基于RT-LAB的双馈风电场动态建模

风电场动态等值模型需要与风电场动态详细模型进行比较,以评估其等值效果。RT-LAB仿真平台具有强大的计算能力,能保证大规模风电场模型的仿真计算。在RT-LAB仿真平台上建立了包含48台2 MW双馈机组的风电场动态详细模型,研究了双馈机组空载并网前后控制策略、电机模型及其切换。对风电场按最大功率跟踪控制发电和按调度指令发电以及机组并网、解列的工况进行了仿真分析。结果表明该模型能较好地反映风电场动态特性,对风电场动态等值模型的评估以及风电场控制器的开发具有重要意义。

RT-LAB在半实物仿真系统中的应用研究

半实物仿真是导弹研制过程中的一个重要环节。基于某型导弹的半实物仿真系统,叙述了仿真系统构架以及RT-LAB在其中的应用,详细介绍了RT-LAB软件的使用方法,并给出了搭建仿真模型以及编写板卡驱动的方法。研究表明,RT-LAB可以方便快捷地将Simulink模型应用于半实物仿真系统,减少了构建系统的难度,并提高了仿真系统的稳定性和可靠性。

RT-LAB快速控制原型在随动系统的应用

快速控制原型实现是由计算机迅速建立控制器模型,受控对象采用实物,构成整个仿真回路,这属于半实物仿真(即硬件在回路仿真)的一种情况。介绍了基于先进的仿真系统平台软件RT-LAB的快速控制原型方法,利用Matlab/Simulink建立的控制器模型,以及RT-LAB实现实时仿真所需的软硬件环境,完成了在随动系统中的应用,实验结果证明该方法是有效的。

RT-LAB软件在半实物仿真系统中的应用

介绍了RT-LAB软件的特点,叙述了在Matlab/Simulink环境下,利用RT-LAB软件在系统数学模型和实时仿真计算机之间搭建了一个平台,通过开发的RT-LAB系统仿真软件将系统Matlab数学模型快速、高效地加载到实时仿真计算机上运行,并给出了RT-LAB在飞机刹车半实物仿真系统中的应用实例。

基于RT-LAB的光伏发电系统实时仿真

本文利用光伏模拟器代替传统的光伏电池,建立单级式光伏发电系统,在RT-LAB仿真平台中搭建了实时仿真模型,对系统进行了仿真研究。该实验平台克服了实物系统受光照与温度现实条件的限制,同时可以兼顾硬件环境对实验的影响,弥补了全数字仿真的不足,为实验室内进行大功率的光伏系统实验提供了一个良好的平台。

基于RT-LAB的柔性直流配电保护系统的硬件在环测试

基于PSCAD/EMTDC等纯数字仿真软件对柔性直流配电保护系统进行的研究不能真实模拟保护装置的响应特性、也不便于保护方案的开发和扩展。鉴于此,通过实时数字仿真器RT-LAB以及保护装置的无缝连接,在国内首次搭建出基于深圳典型四端柔性直流配电网的硬件在环测试平台。该平台采用独有的e HS技术解决了实时模拟高频直流变压器的难题,可显著提升测试的时效性和实用性,具有较高的置信度。利用该平台对柔性直流配电网的三种典型故障进行了硬件在环故障测试,验证了所配置保护策略的性能。结果表明:所配置的保护方案功能全、性能好,在故障时动作准确可靠,无死区;实验结果可以直接应用到一次动模实验中,可为柔性直流配电工程的建设研究提供参考。

基于RT-LAB的飞控系统快速原型开发

针对传统飞控系统开发周期长、效率低的现状,设计了基于RT-LAB环境的导弹飞控系统快速原型仿真系统,完成其总体方案设计、软件框架构成及最后的系统集成。通过RT-LAB调用,方便地将数学仿真转换为半实物仿真。在仿真过程中,通过高速串口和数据采集板卡将系统与舵机、惯导等实物连接,以快速验证飞控算法的正确性,考核控制系统的控制性能。试验结果表明,系统具有良好的有效性、实时性和扩展性,能够满足多种型号飞控系统的研制需求。

基于RT-LAB的PCI板卡驱动开发

RT-LAB是加拿大Opal-RT公司开发的一套基于模型的实时仿真软件包,广泛应用于航空航天、武器研制、汽车等各个领域,因而对基于该平台的设备驱动程序的需求也越来越多;在简单介绍了RT-LAB软件包工作原理之后,分析了RT-LAB环境下PCI板卡驱动程序的实现方法,以NI6230多功能数据采集卡的驱动程序开发为例,介绍了驱动程序开发的方法及编程要点,给出了RT-LAB下驱动程序的基本框架,从逻辑上将驱动程序分为命令站程序和目标机程序两部分,并提供了部分关键代码;在某导弹半实物仿真系统中的运行结果表明该驱动程序运行稳定、可靠。

基于Rt-Lab的模块化多电平换流器实时仿真

基于模块化多电平换流器(MMC)的柔性直流输电方式,由于其开关器件的数量是传统两电平或三电平换流器的几百倍,故传统的仿真软件需要花费更长的时间才能得到结果。系统仿真时间的显著增加使得系统仿真的时效性和实用性大大降低。为此引入实时仿真平台RT-Lab,减少系统仿真在柔性直流输电系统开发周期中所占比例。并通过同一种控制算法在RT-Lab和Matlab下的仿真进行了验证,结果表明RT-Lab能够显著地减少系统仿真时间,并保证运行结果的有效性和精确性。

基于RT-LAB半实物仿真平台的风电机组一次调频实验方法研究

风电机组存在随机性、波动性等问题给电网带来的安全隐患,因此随着风电机组并网规模的不断加大,如何更为准确快速地实现风电机组频率控制,实现风电机组并网稳定性成为亟待解决的问题。为了使学生更为准确地理解风电机组的调频控制策略,设计了以双馈风电机组(doubly-fedinductiongenerator,DFIG)为例的一次调频控制实验。首先,通过下垂控制方法对DFIG进行一次调频控制;其次,采用稳态及暂态调频相结合的方法,提高频率响应特性;最后,采用RT-LAB半实物仿真平台搭建DFIG控制实验架构,通过仿真分析与实验验证相结合的方法,验证所提方法对风电机组调频的响应能力。

基于RT-lab的电池硬件在环模拟器研究

随着混合动力汽车和纯电动汽车的发展,能量存储装置对汽车的安全性和可靠性的影响越来越受到重视。电池管理系统(BMS)是提高车辆安全,延长电池寿命,减少能量损耗的关键。如何对BMS的软件和硬件进行开发和验证变得非常重要。使用实际的电池进行相关的研究,会带来极大的不便之处,如实验耗时长、可重复性差、故障注入危险以及难以复现等;而单纯的软件模型不具备实时性也没有硬件的连接,可验证的功能非常有限。为了克服这些困难,使用RT-lab平台针对BMS构建了一个硬件在环测试平台,具有很好的可调性、实时性、灵活性和普适性,可以全面地对BMS进行测试,节省成本和时间。

基于RT-LAB的MPPT控制模拟及试验验证

提出了一种基于扰动观察法的改进最大功率点跟踪(MPPT)算法,并与常见的MPPT算法(扰动观察法和电导增量法)进行对比分析。结合加拿某公司推出的RT-LAB实时仿真平台建立数字主电路,进行数模混合实时仿真验证,分析了改进MPPT算法与传统MPPT算法的控制效果。实验结果表明,改进的变步长扰动观察法振荡范围小于2种传统MPPT算法,同时该算法在光照强度及电池温度改变时,跟踪至新的最大功率点所需时间也小于另外2种算法,验证了改进控制算法的有效性及优越性。

基于RT-LAB+QNX的CAN驱动程序设计

RT-LAB是加拿大Opal-RT公司开发的一套基于模型的实时仿真软件包,广泛应用于航空航天、武器研制、汽车等各个领域,因而对基于该平台的设备驱动程序的需求也越来越多。针对国内生产的PCM3680板卡,开发了基于RT-LAB+QNX的CAN2.0B驱动程序,详细介绍了RT-LAB+QNX下CAN驱动程序的开发流程,并给出了具体的实现方法和部分关键代码。在某自行高炮半实物仿真系统中的运行结果表明该驱动程序运行稳定、可靠。

基于RT-LAB的高压直流输电建模方法研究

在进行高压直流输电建模时,RT-LAB仿真结果精确、仿真效率高且成本较低,但国内外关于利用RT-LAB进行建模的研究较少。基于RT-LAB实时仿真平台,以锡盟—泰州±800 kV特高压直流工程为背景,研究了实时仿真技术在特高压直流输电中的应用。首先根据RT-LAB的功能分块进行系统的模块划分,对各模块进行独立建模;在建模过程中,通过自定义建模的方法搭建模型控制部分;最后通过RT-LAB的ARTEMIS求解器将模型离散化。将模型的稳态以及暂态仿真结果与工程设计书所给数据进行比较,验证了模型的准确性。仿真结果表明,所提出的建模方法能够有效地对高压直流输电系统进行建模,对基于RT-LAB的高压直流输电建模具有重要意义。