1、平臺簡介

光伏發(fā)電指采用光伏組件，將太陽能直接轉(zhuǎn)換為電能的分布式發(fā)電系統(tǒng)。它是一種新型的、具有廣闊發(fā)展前景的發(fā)電及能源綜合利用方式，它倡導(dǎo)就近發(fā)電，就近并網(wǎng)，就近轉(zhuǎn)換，就近使用的原則，不僅能夠有效提高同等規(guī)模光伏電站的發(fā)電量，同時還有效解決了電力在升壓及長途運輸中的損耗問題。

目前應(yīng)用最為廣泛的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，應(yīng)用在建筑物屋頂。該類項目必須接入公共電網(wǎng)，與公共電網(wǎng)一起為附近的用戶供電。如果沒有公共電網(wǎng)支撐，分布式系統(tǒng)就無法保證用戶的用電可靠性和用電質(zhì)量。不論是集中式發(fā)電還是分布式發(fā)電，都需要供電穩(wěn)定、可靠。分布式光伏發(fā)電利用太陽能，是人們利用清潔能源的重要手段。但是，日夜更替，天氣無常，分布式光伏發(fā)電的出力不具備規(guī)律性，在接入公共電網(wǎng)后，需要公共電網(wǎng)作為備用。

分布式光伏發(fā)電對電網(wǎng)的規(guī)劃、并網(wǎng)方式、電能質(zhì)量繼電保護等都有影響。需要制定合理的分布式光伏發(fā)電管理方式，保證電網(wǎng)的安全運行。

對此，南京研旭電氣科技有限公司設(shè)計了基于實際光伏發(fā)電的實驗仿真平臺。通過此平臺，研究人員可以研究光伏發(fā)電的真實工作特性，可以縮短研究和開發(fā)周期、節(jié)省研究經(jīng)費，便于對光伏發(fā)電系統(tǒng)的控制技術(shù)展開全面深入的研究，具有重要的顯示意義。

2、光伏并網(wǎng)發(fā)電實驗仿真平臺組成

光伏發(fā)電實驗仿真平臺主要由以下設(shè)備組成：?

l?光伏陣列PV模擬源或者太陽能組件電池板；

l?直流電源或光伏板發(fā)出的電接入光伏并網(wǎng)逆變器；

l?光伏并網(wǎng)逆變器將直流電逆變?yōu)榉喜⒕W(wǎng)要求的三相交流電，饋入主網(wǎng)；

l?監(jiān)控前臺，主要由工控機、顯示器、上位機應(yīng)用軟件組成，實現(xiàn)對PV模擬源、逆變器等設(shè)備的數(shù)據(jù)監(jiān)控以及記錄保存；

光伏系統(tǒng)實驗例程：

?1）光伏系統(tǒng)整體原理認知實驗（基礎(chǔ)）

2）光伏模擬源操作實驗（基礎(chǔ)）

3）光伏變流器操作實驗（基礎(chǔ)）

4）模擬量電壓采集實驗（驗證）

5）光伏穩(wěn)定直流電壓實驗（研究）

6）光伏恒功率并網(wǎng)實驗（研究）

7）光伏最大功率點跟蹤實驗（研究）

8）光伏并網(wǎng)運行控制策略實驗（創(chuàng)新）

9）控制采集板、驅(qū)動功率板等硬件原理實驗（開源）

10）DSP的入門、使用和燒寫實驗（開源）

11）CCS軟件使用（開源）

12）軟件開發(fā)流程講解（開源）

二、開放式光伏并網(wǎng)發(fā)電實驗平臺

1、平臺簡介

永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機不僅可以提高發(fā)電機的效率，并且因為發(fā)電機采用了永磁結(jié)構(gòu)，省去了電刷和集電環(huán)等易耗機械部件，提高了系統(tǒng)的可靠性，而且不需要電勵磁裝置，能在增大電機容量的同時，減少體積。另外，風(fēng)力機的直驅(qū)化也是當前的一個熱點趨勢。目前大多風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電機與風(fēng)輪并不是直接相連，而是通過變速齒輪連接，這種機械裝置不僅降低了系統(tǒng)的效率，增加了系統(tǒng)的成本，而且容易出現(xiàn)故障，是風(fēng)力發(fā)電急需解決的瓶頸問題。直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機可以直接與風(fēng)輪相連，增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，減少了維護工作，并且還降低了噪音。因此鑒于諸多優(yōu)點，國內(nèi)各類科研單位，都青睞于對永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電的研究。

南京研旭電氣科技有限公司設(shè)計了一整套模擬定槳距式的永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電的實驗仿真平臺。通過此平臺，研究人員可以研究永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機的真實工作特性，可以縮短研究和開發(fā)周期、節(jié)省研究經(jīng)費，便于對風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的控制技術(shù)展開全面深入的研究。?

2、模擬風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)—直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)（開放式）

?

3、直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電實驗仿真平臺組成

?（1）直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)主要包括:

1）7.5kW三相異步電機、5.5kw三相永磁發(fā)電機、槽鋼底座；

2）7.5kw ABB矢量變頻器；

3）5kW風(fēng)機背靠背整流逆變柜；

4）實驗例程和項目；

5）變流器開源軟硬件資料。

?（2）直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電實驗仿真平臺主要由以下設(shè)備組成：

1）矢量變頻器和三相異步調(diào)速電機來模擬實際的風(fēng)力機；

2）三相異步調(diào)速電機通過聯(lián)軸器帶動永磁直驅(qū)發(fā)電機發(fā)電；

3）發(fā)電機定子輸出連接可控整流器，將發(fā)電機發(fā)出的三相交流電整流成直流電；

4）并網(wǎng)逆變器直流輸入連接可控整流器直流輸出，將直流電逆變?yōu)榉喜⒕W(wǎng)要求的三相交流電，饋入主網(wǎng)；

5）監(jiān)控前臺，主要由工控機、顯示器、上位機應(yīng)用軟件組成，實現(xiàn)對變頻器、整流器、逆變器等設(shè)備的數(shù)據(jù)監(jiān)控以及記錄保存；

6）風(fēng)速調(diào)速器設(shè)備，主要目的就是實現(xiàn)定槳距角變速恒頻的最大發(fā)電功率追蹤；

?4、直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電實驗仿真平臺工作原理

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5、上位機監(jiān)控系統(tǒng)

監(jiān)控上位機應(yīng)用軟件為用戶提供了可視的操作界面，主要包括三大功能：風(fēng)速模擬功能、實時監(jiān)控功能、歷史數(shù)據(jù)功能。其界面如下：

6、直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)實驗例程和項目：

1）直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)整體原理認知實驗（基礎(chǔ)）

2）自然風(fēng)模擬操作實驗（基礎(chǔ)）

3）風(fēng)力背靠背變流器操作實驗（基礎(chǔ)）

4）發(fā)電機轉(zhuǎn)速與輸出電壓關(guān)系實驗（驗證）

5）背靠背式變流器電壓采集實驗（驗證）

6）發(fā)電機標量式定功率并網(wǎng)實驗（驗證）

7）發(fā)電機矢量式MPPT并網(wǎng)實驗（研究）

8）背靠背變流器控制方法研究實驗（創(chuàng)新）

9）控制采集板、驅(qū)動功率板等板卡硬件原理（開源）

10）DSP的入門、使用和燒寫實驗（開源）

11）CCS軟件使用（開源）

12）軟件開發(fā)流程講解（開源）

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三、半實物仿真系統(tǒng)方案介紹

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在產(chǎn)品研發(fā)前期、算法驗證階段，若采用實際控制器進行控制時，存在周期長、可靠性差等問題。若采用快速控制原型（Rapid Control Prototyping簡稱RCP），那么就可以高效的、便捷的完成了前期算法的驗證。

RCP系統(tǒng)在新能源領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用潛力，比如光伏變流器、風(fēng)機變流器、儲能變流器等電力電子變換器。只需在MATLAB的Simulink搭建控制算法模型，下載到Y(jié)XSPACE控制器中，即可實現(xiàn)控制過程。從而開發(fā)者可以不用研究任何控制芯片，以及任何嵌入式編程語言，只需要把所有精力放在核心控制算法的研究上面。

研旭公司推出的YXSPACE產(chǎn)品系列，能夠?qū)⒂脩粼O(shè)計的圖形化的高級語言編寫的控制算法（Simulink）轉(zhuǎn)換成DIDO、AIAO量，完成實際硬件控制。其基本控制框圖如下所示：

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控制算法模型一般采用Matlab中的Simulink工具搭建，將模型中的接口與硬件驅(qū)動接口綁定后，再結(jié)合TI公司的CCS編譯工具產(chǎn)生可執(zhí)行文件，下載至YXSPACE控制器中運行。

1、YXSPACE獨特優(yōu)點

（1）采用目前市面成品常用的控制芯片作為CPU，其仿真結(jié)果針對實際研究更具有參考性；

（2）在Matlab中設(shè)計的控制算法自動生成代碼，自動加載到實時目標機中運行，避免了繁瑣的編程和Debug工作；

（3）使用門檻低，會Matlab仿真即可完成實驗測試工作，所有測試工作只需一人即可完成；

（4）模型與硬件接口鏈接簡單，只需記住端口編號即可，更不用配置硬件各類細節(jié)，免去一切不必要的麻煩；

（5）性價比高，在同等功能的前提下，YXSPACE成本更低；

（6）具備自主編寫的驅(qū)動庫，可以直接導(dǎo)入到Simulink庫中，用戶可以直接在Matlab軟件中拖動相應(yīng)的硬件元件庫，將模型中的數(shù)據(jù)直接與硬件對接，無需再花費時間去查詢硬件映射。8種庫文件，可適用于各種工程調(diào)試需求；

（7）模型轉(zhuǎn)換文件的透明化，用戶可直接查看模型轉(zhuǎn)換后的源碼。

2、實物圖片

四、實際項目現(xiàn)場

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