储能实训平台

★一.实验列表，需具备且不限于以下实验内容： Matlab/Simulink 软件仿真基础

1 、电力电子技术概念

2 、电力电子器件概述

3 、Matlab 及 Simulink 介绍

4 、PWM 的基本原理和控制方法

5 、PWM 在 Simulink 的生成

6 、SPWM 的基本原理和控制方法

7 、SPWM 在 Simulink 的生成

基于模型开发（MBD）半实物仿真介绍

1 、基于模型开发（MBD）理念介绍

2 、快速原型控制器（RCP）介绍

3 、RCP 控制器与 matlab 对接操作储能系统介绍

1 、锂电池的种类及特性介绍

2 、锂电池的应用和系统组成

3 、电池管理系统（BMS）的介绍及操作

4 、电池保护系统的介绍及设置

5 、储能系统配置规划，串并联选型交流-直流整流充电实验

1 、单相全桥 PWM 整流充电离线仿真实验

2 、半实物控制-锂电池恒流充电电控制实验

3 、半实物控制-锂电池恒压充电电控制实验

4 、半实物控制-锂电池恒功率充电控制实验DC-AC 交流-直流逆变放电实验

1 、单相全桥 PWM 逆变放电离线仿真实验

2 、半实物控制-锂电池恒流放电电控制实验

3 、半实物控制-锂电池恒压放电电控制实验

4 、半实物控制-锂电池恒功率放电控制实验综合实验

1 、锂电池系统孤岛带负载运行实验

2 、储能系统能量自动双向流动实验

3 、孤岛运行下负荷与储能系统变化关系实验

二、磷酸铁锂电池组：

磷酸铁锂电池由24 个 3.2v6AH 锂电池模块组成，由 12 个电池串联， 2 组并联。共 400Wh ，直流电压 36V。

1. 电池正极采用磷酸亚铁锂材料制作，安全性能好、循环寿命长。

3.单体锂电池模块参数：

（1）额定容量：3.2v6AH；

（2） 内阻：≤0.7mΩ;

（3）标准充电放电电流：0.5C/0.5C；

三、储能电池 BMS 管理系统：

1.检测母线电压、母线电流， 电池组电量等基本信息；

2.模拟量测量功能：实时测量蓄电池模块电压、充放电电流、温度和单体电池端电压等参数，并计算给出蓄电池模块的SOC 值；

3.均衡功能：保证储能电池的一致性，BMS 具有电池模块内部单节电池间的均衡；

4. 电池系统运行报警功能；在电池系统运行出现过压、欠压、过流、通信异常、异常等状态时，可上报告警信息；

5. 电池系统保护功能：在电池系统运行时，如果电池的电压，电流，出现超过安全保护门限的紧急情况时，可切断故障，保护电池；

6.与 PCS 通讯交互，通讯方式为 RS485；

7.实时电压显示，配有 7 寸工控触摸屏，可以实时显示每块电池的电压，温度采集等参数；

8.蓄电池组的电气保护：过压保护、低压保护、过流保护、高温保护；

四 、快速原型控制器：

1.支持 Simulink 代码自动生成和基于模型的程序设计,算法的

Simulink 模型可直接仿真下载到快速原型控制器，能方便地使用

Matlab/Simulink 进行控制算法设计并在线实时仿真的功能，无需了解软硬件实现及编程过程，就能进行控制设计和调试。

2.控制器需采用双 DSP+FPGA 双核结构，DSP 核心负责算法运算， FPGA 负责硬件接口，具备超快的运算速度、封装的底层驱动，方便进行电力电子、 电机驱动等复杂算法的研究。

3. 需采用以太网等高速率通讯方式，控制器在 10k 的控制频率下，保证所有监控数据实时全部传输，不接受通过串口定时抓取的通讯方式。

4.Simulink 中具备此 RCP 控制器的硬件封装库，可直接调用并控制控制器的某一个管脚。

★5.板卡资源参数：

1）实时控制器：TI TMS320F28335+ALTERA Cyclone3 系 FPGA（可实现 20us 仿真步长）；

2）PWM 驱动单元 ：外扩 6 组，12 通道，可配置 PWM 多种工作模式

3）AD 采集单元：最多外扩 16 路，16 位精度，最高采样率配置200KPSP ，输入范围+-10V

4）DA 输出单元：外扩 4 路，16 位精度，最快建立时间 10us ，输出范围 0-2.5V5）通用 DIDO 单元 ：DI 外扩 4 路，TTL 电平，DO 外扩 4 路，TTL电平；

6）同步通信单元 ：一路 USB  口、一路 100M  网口，一路 RS232/ RS485

五、储能双向变流器模组：

在硬件上采用分体化设计，控制板、采集板、功率板、电容板等模块化，外壳采用透明的亚克力板材，美观实用，用户可以方便观察内部的硬件结构。同时顶盖可以打开，方便进行相关信号的测量。

2 、开放设计：开放给用户硬件原理图、硬件设计说明以及软件模块如底层驱动。

3 、安全稳定：设计了健全的保护机制，软件方面有过压保护、欠压保护、过流速断保护、IGBT 过热保护、通讯保护等；硬件方面有短路保护、IGBT 过流保护等。

5 、半实物仿真：方便与快速原型控制器、NI 控制器、RT-LAB 控制器、dSPACE 控制器等数字实时仿真器对接，可提供相应的数字转接板。

6.采集调理单元（1） 电流采集：8 通道，电流霍尔传感器，输出为电流型，经过调理电路增大或者跟随进入 ADC 单元；

（2） 电压采集：8 通道，采用差分电路形式采集，交流、直流电压均可进行调理采集；

（3）温度采集：PT100 铂电阻。

六、实验管理及课程培训系统

1、将 Simulink 模型与快速原型控制器硬件结合在一起，下载到控制器中执行，控制器运行过程中，此软件可以将 Simulink 模型中想要查看的各类控制量直观显示，也可以随时修改各类控制参数，让控制器实时响应，从而实现了真正的在线仿真。

★2、在线仿真运行界面，采用组态方式，科研者根据自己需求，可以随意添加控件，具备实时录波功能，可完整录制整体系统运行的波形数据，同时数据可以保存为mat和 xls 格式，波形数据可以通过 matlab 软件直接打开并查看。

3、软件具备三类设置，包括通信 IP、板卡的数量设置；PWM 设置，主要指示 PWM 的频率值，死区值，以及动作有效值，编码器精度值等；显示界面设置，用于最终的数据查看以及设置。显示界面中包括遥控、遥调、遥信、遥测、示波器控件。

4、组态化软件具备遥控、遥调、遥信、遥测、示波器控件。

1）遥控控件，若 DO 控制源由RCP 软件控制的话，可以通过此控件控制 DO 信号，OFF 表示 DO 输出低，ON 表示 DO 输出高。

2）遥调控件，此控件为浮点型控件，用户可以在线随时修改此控件值，传递给仿真机，此控件与 simulink 库中的 GetData 驱动配合使用。

3）遥信控件，可以监测仿真机外扩的DI信号，灯亮的时候表示

DI接收为高电平信号，灯灭的时候表示DI接收为低电平信号。

4）遥测控件，可以查看仿真机上传的数据值，此值为慢速数据，不需要实时观察的变量，可以用此控件来显示。此控件与 simulink库中的 Static 驱动配合使用。

5）示波器控件，通过此控件可以查看实时变化的数据，其传送速率可以与控制频率相等，不丢点的查看数据波形。同时此控件可以控制采集深度，方便用户更加清晰的查看仿真机的控制效果。此控件与 simulink 库中的 Scope 驱动配合使用。

★6）实验课程软件需集成所有的实验例程，统一在一个软件中运行，可一键打开，自动完成程序的下载、仿真以及数据的在线观测。

★7）实验课程软件需提供进行实验所需的各种支持。包括但不限于实验指导书，相关理论知识讲解、自动记录实验过程中的各种数据，导出各类数据。

★8）支持Matlab运行环境及Simulink实验仿真模型，结合实验课程，可直接一键打开模型并自动搭建UI界面，提供离线模式和在线模型，可直接进行仿真实验验证。

9）数据库管理系统，并具备录波功能，波形数据可直接在matlab或第三方软件中打开并查看。

10）原理理论学习，实验管理系统提供相关实验的理论内容与辅助教学视频，可由教师机进行管理，或者强制学生勾选相关理论内容。

11）每一个例程都提供离线仿真模型和实物控制模型，学生导入模型，进行虚拟仿真和实物控制的实验验证。

12）集成所有实验例程，系统可自动导入相应实验的Simulink 控制模型，无需打开其他软件。

13）可导入预设实验控制界面，集成章节化的实验说明手册，在实验工程文件基础上按照实验指导进行控制操。

★14）可自动保存实验过程中产生的各种数据，支持自主导入控制模型，进行快速原型控制器的程序一键生成与烧写。

七、柜体配件：

1.含隔离工频变压器，电气隔离。

2.具备功率电阻负载，负载可选档位，配备 7 寸液晶触控屏，方便开展离线实验。

3.柜体上印制电气拓扑，并留出各个输入输出和测试接口，接口采用香蕉头插孔和连接线，提高安全性。