一、應(yīng)用背景

新能源專業(yè)的發(fā)展受到了全球新能源技術(shù)發(fā)展的推動和需求的支持，高校新能源專業(yè)的發(fā)展正逐步與新能源技術(shù)的發(fā)展趨勢相適應(yīng)，致力于培養(yǎng)適應(yīng)新能源領(lǐng)域發(fā)展需求的優(yōu)秀專業(yè)人才。

▍專業(yè)設(shè)置多元化：高校增設(shè)多種新能源專業(yè) 培養(yǎng)全方位研發(fā)、設(shè)計、 應(yīng)用與管理人才。

▍跨學(xué)科融合：新能源專業(yè)融合多領(lǐng)域知識，培養(yǎng)具有綜合背景的專業(yè)人才。

▍強化實踐教學(xué)：注重實驗與項目參與，提升學(xué)生動手能力和問題解決技巧。

▍國際交流合作：加強與國內(nèi)外合作，拓寬學(xué)生視野，促進技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用。

▍創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育：鼓勵創(chuàng)新思維與創(chuàng)業(yè)精神，推動新能源技術(shù)商業(yè)化發(fā)展。

▍可持續(xù)發(fā)展教育：融入可持續(xù)發(fā)展理念，培養(yǎng)具備社會責(zé)任感的新能源人才。

二、新能源實時仿真技術(shù)

新能源實時仿真技術(shù)作為一種高效、低成本的研發(fā)手段，已經(jīng)成為新能源技術(shù)發(fā)展的重要支撐。新能源實時仿真解決方案可以幫助設(shè)計者更好地了解新能源產(chǎn)品和系統(tǒng)的性能和特性，提高開發(fā)效率，并減少實際測試和試驗的時間和成本。

在新能源領(lǐng)域，實時仿真解決方案可以應(yīng)用于以下方面：

▍儲能系統(tǒng)優(yōu)化：實時仿真評估儲能性能，優(yōu)化系統(tǒng)的設(shè)計和控制策略，提升儲能效率與穩(wěn)定性。

▍電力電子與發(fā)電設(shè)備：實時仿真助力電力電子設(shè)備及新型發(fā)電設(shè)備的設(shè)計、驗證與優(yōu)化。

▍智能電網(wǎng)評估與管理：實時仿真驗證新能源與傳統(tǒng)電網(wǎng)互連穩(wěn)定性，優(yōu)化能源管理策略。

▍新能源車輛系統(tǒng)驗證：實時仿真建模并驗證新能源車輛的電池管理、電動機控制等系統(tǒng)。

三、基于EasyGo的新能源實時仿真解決方案

EasyGo新能源實時仿真系統(tǒng)旨在為新能源相關(guān)專業(yè)的本科生和研究生提供技術(shù)領(lǐng)先、性能優(yōu)異的創(chuàng)新實驗平臺，基于該建設(shè)方案構(gòu)建的創(chuàng)新實驗基地，能夠輔助本科生和研究生進行相關(guān)專業(yè)課、選修課的教學(xué)和實驗。

1、平臺架構(gòu)

EasyGo新能源實時仿真系統(tǒng)是一種模型在回路（Model in the loop）的實驗系統(tǒng)，是現(xiàn)有各種教學(xué)與科研實驗室的數(shù)字化和虛擬化。其基本原理是用運行著數(shù)學(xué)模型的實時仿真器來模擬實際新能源系統(tǒng)的特性行為和各種工況，同時將控制算法模型通過快速控制器進行驗證，兩者通過實際的I/O接口連接，來進行閉環(huán)的測試驗證。

2、系統(tǒng)組成

新能源實時仿真創(chuàng)新系統(tǒng)由4個部分組成：

▍實時仿真機EG-Box-Mini K1011

可將用Simulink建模環(huán)境搭建的被控對象（電力電子電路系統(tǒng)和拓撲）在機箱配置的FPGA硬件上進行實時仿真，將被控對象的特性仿真出來并反饋信號至控制側(cè)，完成實驗系統(tǒng)的閉環(huán)，或者結(jié)合實際的電路模塊，完成整個系統(tǒng)的閉環(huán)運行。

▍快速原型控制器EGBox-Mini K0111

用于實現(xiàn)仿真實驗中需要用到的Simulink控制算法，向?qū)崟r仿真機箱發(fā)出控制信號，構(gòu)成閉環(huán)的實驗系統(tǒng)，用于進行控制理論實驗課程。

▍MIL信號轉(zhuǎn)接盒

用于仿真器與控制器之間傳遞信號，配置了BNC觀測端，便于學(xué)生觀察實際信號，直觀理解系統(tǒng)運行原理。

▍上位機

用于運行DeskSim實時仿真軟件，將不同模型部署到不同的硬件平臺上，并對模型進行配置與實時監(jiān)控。

3、EGBox-Mini 產(chǎn)品系列

EGBox-Mini是EasyGo實時仿真產(chǎn)品系列中的入門級產(chǎn)品。它采用一體化便攜設(shè)計，便于在實驗桌上快速進行開發(fā)和測試。基于其多核實時CPU+FPGA的硬件架構(gòu)，方便和實際設(shè)備進行連接來進行硬件在環(huán)測試。

其中，EGBox-Mini k0111用于做RCP快速原型控制器，EG-Box-Mini k1011用來做HIL實時仿真器。

4、實驗例程

實時仿真實驗系統(tǒng)提供了配套的實驗課程例程以及例程說明書。基于平臺的開放性，除提供的20種新能源相關(guān)的實驗例程外，用戶還可自己添加更多的教學(xué)或創(chuàng)新型的實驗內(nèi)容。

所有實驗均包含離線程序，控制算法實時程序，電路仿真實時程序等。其中，仿真?zhèn)饶Ｐ筒捎脤崟r仿真器，實現(xiàn)1微秒的高速仿真運行；控制側(cè)采用快速原型控制器，運行對應(yīng)控制程序。

▍仿真驗證

在實時仿真驗證中，模型分為CPU部分和FPGA部分，整個實時仿真過程均可以在線調(diào)整參數(shù)，以及在線波形觀測界面。

?采用實時仿真器進行被控對象模型實時仿真時

CPU部分采用100us 步長進行各類電池，光伏組件，風(fēng)力機等模型的實時仿真，F(xiàn)PGA 部分采用小步長運行（0.2-1.5μs）電機與電力電子設(shè)備模型。

?采用快速原型控制器進行控制算法模型實時模擬時

CPU部分采用50-100us步長進行控制算法模型的實時仿真，F(xiàn)PGA 部分則進行高速的PWM生成，電機編碼器讀取等工作。