硬件在環（Hardware-in-the-Loop,HIL）是一種用于實時(shí)嵌入式式系統的開(kāi)發和(hé)測試技(jì)術(shù)。簡單來(lái)說，是将真的控制(zhì)器(qì)連接假的控制(zhì)對象，是一種高(gāo)效、低(dī)成本的測試方法。

近日，極簡物控的低(dī)代碼控制(zhì)器(qì)的硬件在環實驗設備成功應用于《新能源電(diàn)力系統設計(jì)與實踐》必修課程，實驗課程基于低(dī)代碼控制(zhì)器(qì)硬件在環實驗設備和(hé)Simulink平台實現，能夠有(yǒu)效加深學生(shēng)對新能源電(diàn)力系統運行(xíng)控制(zhì)的理(lǐ)解，掌握硬件在環實驗設備的使用方法和(hé)半實物仿真的實現手段。

在最近的一次課堂中，在校(xiào)師(shī)生(shēng)首次基于低(dī)代碼控制(zhì)器(qì)完成了微電(diàn)網黑(hēi)啓動控制(zhì)實驗和(hé)光伏最大(dà)功率點的跟蹤實驗。

01 微電(diàn)網黑(hēi)啓動控制(zhì)實驗

微電(diàn)網黑(hēi)啓動，是指整個(gè)微電(diàn)網因外部或內(nèi)部故障停運進入全黑(hēi)狀态後，不依靠外部電(diàn)網的幫助，僅通(tōng)過啓動微電(diàn)網內(nèi)部有(yǒu)黑(hēi)啓動能力的微電(diàn)源逐步擴大(dà)回複範圍，直至實現整個(gè)微電(diàn)網回複的過程。

在本實驗過程中，在硬件在環實驗設備中實現控制(zhì)策略，在Simulink中搭建被控對象模型，兩者通(tōng)過Modbus協議交互數(shù)據。

微電(diàn)網由8台330kW燃機、2台500kW儲能電(diàn)源和(hé)1台可(kě)變負荷組成，具體(tǐ)的Simulink仿真模型如下。

黑(hēi)啓動的大(dà)概是：首先由儲能電(diàn)池通(tōng)過VF控制(zhì)建立微電(diàn)網電(diàn)壓與頻率，再根據負載功率啓動并合閘相應燃機，實現微電(diàn)網黑(hēi)啓動。

注：VF控制(zhì)就是保證輸出電(diàn)壓跟頻率成正比的控制(zhì)，使電(diàn)動機的磁通(tōng)保持一定，避免弱磁和(hé)磁飽和(hé)現象的産生(shēng)，多(duō)用于風機、泵類節能型變頻器(qì)用壓控振蕩器(qì)。

低(dī)代碼控制(zhì)的控制(zhì)策略是基于AOE網絡進行(xíng)設計(jì)的，黑(hēi)啓動的控制(zhì)策略總共由3組AOE組成，分别用于實現不同的功能。

黑(hēi)啓動總控制(zhì)AOE：總控整個(gè)啓動過程。

儲能啓動控制(zhì)AOE：控制(zhì)2台儲能電(diàn)源PCS啓動。

燃機啓動控制(zhì)AOE：按照燃機啓動優先級和(hé)分合閘情況發送相應的燃機啓動命令，控制(zhì)燃機的啓動和(hé)合閘。

注：不懂AOE？可(kě)以翻看我們之前的極簡教程欄目進行(xíng)複習哦！

02 光伏最大(dà)功率點跟蹤

本次課程通(tōng)過增量電(diàn)導法實現光伏最大(dà)功率點跟蹤實驗，光伏發電(diàn)系統的simulink模型如下圖所示。

光伏最大(dà)功率點跟蹤的AOE策略圖如下。

03 低(dī)代碼控制(zhì)器(qì)系統配置

完成AOE控制(zhì)策略編寫後，隻需按如下步驟操作(zuò)，即可(kě)實現控制(zhì)策略。

1）打開(kāi)實驗系統。打開(kāi)一個(gè)浏覽器(qì)，并輸入控制(zhì)器(qì)地址，然後輸入賬号和(hé)密碼。系統采用前後端分離的三層架構，前端圖形化建模界面借鑒了Simulink仿真系統，并采用Inkscape軟件繪制(zhì)了網頁端元件庫。中層通(tōng)過Python編寫MDL文件的形式來(lái)實現Simulink 模型的生(shēng)成。最後由高(gāo)性能計(jì)算(suàn)設備對模型進行(xíng)仿真，解放用戶側資源。

2）上(shàng)傳配置文件。以上(shàng)傳測點配置文件為(wèi)例（另外2個(gè)文件分别為(wèi)：通(tōng)道(dào)配置文件、AOE配置文件），單擊“上(shàng)傳”圖标，選中測點配置文件，點擊“确定”即可(kě)完成上(shàng)傳。上(shàng)傳成功後界面将出現文件中相應的內(nèi)容，可(kě)直接在界面上(shàng)對其進行(xíng)查看或編輯。

3）保存配置策略。所有(yǒu)文件上(shàng)傳完成後，單擊“概覽”返回主界面，點擊“重置”按鈕保存配置即可(kě)運行(xíng)。

4）查看運行(xíng)結果。運行(xíng)後可(kě)以在查詢項查看量測、AOE結果、告警、指令、順序時(shí)間(jiān)、日志(zhì)等信息。例如，在量測界面，可(kě)以查看測點的曲線和(hé)報表。

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