2014北京國(guó)際風(fēng)能大會(huì)之“風(fēng)電機(jī)組總體設(shè)計(jì)”專(zhuān)場(chǎng)——金風(fēng)科技周桂林：硬件在環(huán)仿真技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電開(kāi)發(fā)與測(cè)試中的應(yīng)用

　　中國(guó)風(fēng)電材料設(shè)備網(wǎng):一年一度的風(fēng)能行業(yè)的盛會(huì)——2014北京國(guó)際風(fēng)能大會(huì)暨展覽會(huì)，于22日在北京新國(guó)際展覽中心盛大開(kāi)幕，本屆大會(huì)的主題是“和諧共贏，構(gòu)筑穩(wěn)健的風(fēng)電市場(chǎng)”。10月22日下午“風(fēng)電機(jī)組總體設(shè)計(jì)”專(zhuān)場(chǎng)——來(lái)自金風(fēng)科技公司的周桂林工程師，他演講的內(nèi)容是“硬件在環(huán)仿真技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電開(kāi)發(fā)與測(cè)試中的應(yīng)用”下面是文字實(shí)錄：
    劉琦：下面一位為大家演講的是來(lái)自金風(fēng)科技公司的周桂林工程師，他演講的內(nèi)容是硬件在環(huán)仿真技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電開(kāi)發(fā)與測(cè)試中的應(yīng)用，大家歡迎！
    周桂林：各位風(fēng)電同仁大家下午好！我是來(lái)自金風(fēng)公司的周桂林，今天很榮幸跟大家做一個(gè)技術(shù)分享，我今天分享的題目是硬件在環(huán)仿真技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電開(kāi)發(fā)與測(cè)試中的應(yīng)用，我從四個(gè)方面介紹。分別是硬件在環(huán)MECAL技術(shù)的見(jiàn)解，硬件在環(huán)仿真平臺(tái)開(kāi)發(fā)，仿真平臺(tái)的測(cè)試應(yīng)用和仿真平臺(tái)的技術(shù)拓展。
    硬件在環(huán)仿真它是一種大物理仿真，是指在仿真回路中接觸部分實(shí)路的實(shí)時(shí)仿真，它是大物理的仿真，包括測(cè)試硬件，還有應(yīng)用到的相關(guān)軟件。因?yàn)樗瑑刹糠謨?yōu)勢(shì)，軟件的優(yōu)勢(shì)，具有快速仿真，系統(tǒng)安全，另外把硬件引入到測(cè)試系統(tǒng)中，一方面我們可以降低對(duì)系統(tǒng)硬件進(jìn)行建模的一個(gè)難度。另一方面我們可以提高仿真的執(zhí)行精度。硬件在環(huán)仿真有以下的技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，正如我們剛剛提到的把軟件引入進(jìn)來(lái)，我們可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)同步開(kāi)發(fā)，在有些硬件，風(fēng)機(jī)的子系統(tǒng)沒(méi)有開(kāi)發(fā)完成的時(shí)候，我們通過(guò)軟件仿真的形式把它代入到測(cè)試系統(tǒng)中，能夠縮短開(kāi)發(fā)周期。另外，軟件的介入可以使得我們重復(fù)的在線仿真，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)我們控制策略。
    另外一個(gè)優(yōu)勢(shì)是通過(guò)模擬一些價(jià)值比較昂貴的硬件系統(tǒng)，我們可以污損和安全的進(jìn)行測(cè)試和破壞性實(shí)驗(yàn)。通過(guò)以上一些方法，能夠降低開(kāi)發(fā)成本，提高系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性。目前，硬件在環(huán)仿真技術(shù)已經(jīng)很成熟，廣泛的應(yīng)用于汽車(chē)、航空、航天，以及軍事武裝等領(lǐng)域，并逐步應(yīng)用到風(fēng)力機(jī)的測(cè)試和開(kāi)發(fā)中去。
    對(duì)于風(fēng)力機(jī)硬件在環(huán)仿真技術(shù)有以下三個(gè)背景，主控系統(tǒng)的需求，控制器設(shè)計(jì)硬件在環(huán)驗(yàn)證，電控系統(tǒng)聯(lián)調(diào)測(cè)試的需求。第一個(gè)主控系統(tǒng)的需求，有時(shí)候需要處理現(xiàn)場(chǎng)的問(wèn)題，從而帶來(lái)一些功能優(yōu)化和配置更新，我們會(huì)帶來(lái)軟件方面的更改。為了降低由于人為原因帶來(lái)，把我們這些測(cè)試情緒放到樣機(jī)上進(jìn)行測(cè)試帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，需要比較接近現(xiàn)場(chǎng)一個(gè)運(yùn)行環(huán)境的氛圍對(duì)主控軟件進(jìn)行測(cè)試。另外，通常我們風(fēng)力機(jī)組的開(kāi)發(fā)包括機(jī)組的建模，機(jī)組的先進(jìn)化，控制器的設(shè)計(jì)，然后非線性仿真，最后把外部控制器進(jìn)行PR語(yǔ)言，這樣硬件在環(huán)設(shè)計(jì)對(duì)控制器，對(duì)機(jī)組的影響是非常重要的。因此，從控制器開(kāi)發(fā)角度也需要有一個(gè)硬件在環(huán)測(cè)試環(huán)節(jié)。最后是電控系統(tǒng)，子系統(tǒng)在樣機(jī)測(cè)試之前都會(huì)有一個(gè)單獨(dú)的測(cè)試保證它的系統(tǒng)安全，但是我們?nèi)鄙僖粋€(gè)可以把這些子系統(tǒng)按照現(xiàn)場(chǎng)和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)串聯(lián)起來(lái)進(jìn)行一個(gè)測(cè)試的環(huán)境，因此我們需要這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，能夠把所有系統(tǒng)的子系統(tǒng)甚至部件串聯(lián)起來(lái)進(jìn)行硬件在環(huán)測(cè)試。因此我們需要開(kāi)發(fā)一套風(fēng)力機(jī)的整機(jī)測(cè)試平臺(tái)，對(duì)我們的主控軟件進(jìn)行驗(yàn)證，對(duì)子系統(tǒng)進(jìn)行硬件的測(cè)試，最后能夠?qū)崿F(xiàn)全功率，全尺寸的硬件在環(huán)測(cè)試。
    正如前面介紹，硬件在環(huán)仿真平臺(tái)是一個(gè)軟件的環(huán)境，加上硬件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)軟件環(huán)境和硬件系統(tǒng)進(jìn)行交互的一個(gè)接口，通常軟件環(huán)境指基礎(chǔ)和仿真模型，并且能夠提供代碼編譯、生成和代碼下載的環(huán)境，另外可以方便的實(shí)現(xiàn)我們進(jìn)行調(diào)試和測(cè)試的人機(jī)界面。通訊接口，就是實(shí)現(xiàn)軟件環(huán)境與硬件系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互。硬件系統(tǒng)，可接入仿真回路中，實(shí)現(xiàn)硬件在環(huán)仿真的被測(cè)試和輔助測(cè)試的硬件設(shè)備，包括PLC等。
    為了進(jìn)行上述風(fēng)力機(jī)硬件在環(huán)仿真平臺(tái)的開(kāi)發(fā)，我們進(jìn)行了三個(gè)方面的工作，通訊接口，它實(shí)際上不僅僅是包含了和實(shí)現(xiàn)軟件和硬件的交互，同樣我們?cè)谶@里定義了我們的測(cè)試步驟，測(cè)試計(jì)劃，是一個(gè)測(cè)試的環(huán)節(jié)。另外，軟件聯(lián)調(diào)是指對(duì)我們的控制軟件，所有的一些回路進(jìn)行測(cè)試的時(shí)候，我們需要有一個(gè)額外的環(huán)節(jié)，保持我們主控系統(tǒng)的完整性。因此，這是額外增加的測(cè)試功能塊。最后是人機(jī)界面，通過(guò)這個(gè)人機(jī)界面我們可以自動(dòng)運(yùn)行，數(shù)據(jù)報(bào)告生成，數(shù)據(jù)采集等等。最后是一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的功能，我們可以讀取或者生成數(shù)據(jù)庫(kù)，這些數(shù)據(jù)用于存儲(chǔ)，包括后續(xù)分析，可以跟后續(xù)的云計(jì)算數(shù)據(jù)平臺(tái)進(jìn)行交互。