用户故事

干电力电子控制系统的加速开发进程与基于模型的设计

挑战

为分布式电力存储系统提供电力电子控制系统的开发和认证

解决方案

使用MATLAB和SIMULINK采用基于模型的设计,运行电力电子,电网和控制万博1manbetx器的模拟;生成生产微控制器代码;并实现认证

结果

  • 半年的开发时间,节省
  • 节省了数千美元的旋转成本
  • 系统全面运行天硬件可用后

“使用基于模型的设计,我们即使在开发硬件时,我们的控制器即使在硬件上也可以使用硬件。在我们有硬件之后,改进很容易,因为模拟与我们所看到的范围相匹配,这给了我们对设计的巨大信心。“

大卫,茎
商业台干的PowerStore能源系统。

在许多地区,电费为大型企业包括基于用电高峰电力的使用总量收费,以及需求费用。对于只有15分钟的高需求能占上每月电费总额的一半费用。干的分布式存储技术,通过预测使用模式,并在需要时部署存储的能量减少高峰负荷。在非高峰时间充电,在干的衣物柜大小PowerStore塔的电池可按需18千瓦功率提供最高。

阀杆设计和开发使用基于模型的设计与MATLAB,在短短13个月PowerStore能源系统®和模拟万博1manbetx®

“我们认为,我们采取了开发时间表的风险,但事后证明,基于模型的设计实际上是降低了风险,因为我们可以开发和调试控制系统的硬件是可用之前,”大卫尔哈特,工程副总裁干说。“事实上,我们与Simulink和电气的Simscape模拟使万博1manbetx我们能够硬件设计决定。其结果是,我们缩短了产品开发周期,只有一板重新流片完成它。”

挑战

作为一个具有小组工程师团队的初创公司,阀杆需要尽量减少上市时间,同时保持其第一个产品的成本。实现两个目标的一种方法是减少船上的旋转,通常每次15,000美元或以上,并消耗工程计划。为此,Stem希望通过使用高精度的工厂模型来设计和验证控制算法。该算法需要控制绝缘栅双极晶体管(IGBT),其每秒切换24,000次,因为它们与电网和PowerStore电池相互作用。

PowerStore必须通过IEEE 1547标准认证,用于将分布式资源与电力系统和逆变器,转换器,控制器和与分布式能源一起使用的互连系统设备进行互连。这些标准包括严格的反岛屿规则,需要所有电源产生的逆变器连接到电网的电源故障后几秒钟内关闭。Stem寻求一种方法,使他们能够简化认证过程。

解决方案

干工程师使用基于模型的设计,以加速其旗舰PowerStore产品的开发。

在Simulink和的万博1manbetxSimscape电气工作™,布拉德Landseadel,首席电力电子工程师和他的团队开发了一个工厂模型,其中包括继电器,IGBT的电感器,直流母线电容器和脉冲宽度调制器(PWM)和的子模型电网。

它们使用Simuli万博1manbetxnk和Control System Toolbox™来模拟PowerStore的先进电子控制系统,包括反岛控制逻辑。在州流中®,它们建模了管理故障的状态机,从电源监视器处理命令,并启动充电或放电电池的序列。

要调试和验证控制算法及其九个比例积分(PI)控制循环,该团队模拟了Simulink中的控制器和工厂。万博1manbetx在这些模拟中,团队获得了影响硬件设计的见解。例如,它们确定了最佳电感值,并确定了对附加继电器的需要。

工程师使用嵌入式编码器从其控制器模型中生成C代码®,编译的Code Composer Studio™德州仪器(TI)的代码,并将其部署到TI的TMS320F28335数字信号处理器。

测试和优化的硬件和控制器的设计后,干开始认证过程。在认证测试,团队创建的Simulink仿真并非由他们最初的设计通过了重复试验。万博1manbetx

“我们更新了控制器模型,重新生成的代码,并通过第二天通过了测试,”Erhart说。“这种能力通过我们第一次尝试的认证,并以比正常的速度快约25%。”

Stef达到了来自TÜV的UL 1741和IEEE 1547认证,来自TÜV为PowerStore系统,现在正在生产中。

结果

  • 半年的开发时间,节省。“我们与嵌入式编码生成的代码就是什么是应该做的,” Landseadel说。“手工编写九个PI环代码,然后调试它在硬件上就增加了六个月以上的时间表。”

  • 节省了数千美元的旋转成本。“许多公司需要七个或更多的电路板返工。对于我们的八层板,一个重新流片费用约$ 25,000,”尔哈特说。“随着基于模型的设计,我们需要在生产之前只是一个再旋转。这节省了时间和潜在的数十万美元,这对于早期阶段的公司,是巨大的“。

  • 系统全面运行天硬件可用后。“基于模型的设计使我们能够在我们有硬件之前开发控制器软件,”Landseadel说。“当我们的第一板进入时,所有控制算法都已到位;五天后,我们正在通过嵌入式编码器生成的代码提供权力。“