Stem以基于模型的设计加速电力电子控制系统的发展

作为一家只有一个小工程师团队的初创公司，Stem需要尽可能缩短上市时间，同时降低第一款产品的成本。实现这两个目标的一个方法是减少板的旋转，这通常需要花费15,000美元或更多，并消耗数周的工程进度。为此，Stem希望通过使用高度精确的植物模型进行仿真，设计并验证控制算法。该算法需要控制绝缘栅双极晶体管(igbt)，当它们与电网和PowerStore电池相互作用时，igbt每秒切换24000次。

PowerStore必须通过IEEE 1547标准的认证，用于将分布式资源与电力系统互连，以及UL 1741标准的认证，用于将分布式能源用于逆变器、变流器、控制器和互连系统设备。这些标准包括严格的防孤岛规则，要求所有连接到电网的发电逆变器在停电后几秒钟内关闭。Stem寻求一种方法，使他们能够简化认证过程。

Stem工程师使用基于模型的设计来加速他们旗舰产品PowerStore的开发。

在Simulink和S万博1manbetximscape electric™中，首席电力电子工程师Brad Landseadel和他的团队开发了一个工厂模型，其中包括继电器、igbt、电感、直流链接电容器和脉冲宽度调节器(PWMs)以及电网的子模型。

他们使用Simuli万博1manbetxnk和控制系统工具箱™对PowerStore的先进电子控制系统进行建模，包括反孤岛控制逻辑。在Stateflow^®在美国，他们建立了一个状态机模型，该状态机可以管理故障、处理来自电源监视器的命令，并启动给电池充放电的顺序。

为了调试和验证控制算法及其9个比例积分(PI)控制回路，该团队在Simulink中模拟了控制器和植物。万博1manbetx在这些模拟过程中，团队获得了影响硬件设计的见解。例如，他们确定了最佳电感值，并确定需要额外的继电器。

工程师们使用嵌入式编码器从他们的控制器模型中生成C代码^®在德州仪器的code Composer Studio™中编译了代码，并将其部署到TI的TMS320F28335数字信号处理器上。

在测试和改进硬件和控制器设计之后，Stem开始了认证过程。在认证测试期间，团队创建了Simulink模拟来复制他们最初设计中没有通过的测试。万博1manbetx

“我们更新了控制器模型，重新生成了代码，并在第二天通过了测试，”Erhart说。“这种能力让我们在第一次尝试时就通过了认证，速度比正常速度快了25%左右。”

Stem获得了来自TÜV的UL 1741和IEEE 1547的PowerStore系统认证，该系统现已投入生产。