2014北京國際風能大會之“風電機組總體設計”專場——金風科技周桂林：硬件在環仿真技術在風力發電開發與測試中的應用

　　中國風電材料設備網:一年一度的風能行業的盛會——2014北京國際風能大會暨展覽會，于22日在北京新國際展覽中心盛大開幕，本屆大會的主題是“和諧共贏，構筑穩健的風電市場”。10月22日下午“風電機組總體設計”專場——來自金風科技公司的周桂林工程師，他演講的內容是“硬件在環仿真技術在風力發電開發與測試中的應用”下面是文字實錄：
    劉琦：下面一位為大家演講的是來自金風科技公司的周桂林工程師，他演講的內容是硬件在環仿真技術在風力發電開發與測試中的應用，大家歡迎！
    周桂林：各位風電同仁大家下午好！我是來自金風公司的周桂林，今天很榮幸跟大家做一個技術分享，我今天分享的題目是硬件在環仿真技術在風力發電開發與測試中的應用，我從四個方面介紹。分別是硬件在環MECAL技術的見解，硬件在環仿真平臺開發，仿真平臺的測試應用和仿真平臺的技術拓展。
    硬件在環仿真它是一種大物理仿真，是指在仿真回路中接觸部分實路的實時仿真，它是大物理的仿真，包括測試硬件，還有應用到的相關軟件。因為它包含兩部分優勢，軟件的優勢，具有快速仿真，系統安全，另外把硬件引入到測試系統中，一方面我們可以降低對系統硬件進行建模的一個難度。另一方面我們可以提高仿真的執行精度。硬件在環仿真有以下的技術特點和優勢，正如我們剛剛提到的把軟件引入進來，我們可以實現系統同步開發，在有些硬件，風機的子系統沒有開發完成的時候，我們通過軟件仿真的形式把它代入到測試系統中，能夠縮短開發周期。另外，軟件的介入可以使得我們重復的在線仿真，從而實現系統的評價我們控制策略。
    另外一個優勢是通過模擬一些價值比較昂貴的硬件系統，我們可以污損和安全的進行測試和破壞性實驗。通過以上一些方法，能夠降低開發成本，提高系統運行的安全性和可靠性。目前，硬件在環仿真技術已經很成熟，廣泛的應用于汽車、航空、航天，以及軍事武裝等領域，并逐步應用到風力機的測試和開發中去。
    對于風力機硬件在環仿真技術有以下三個背景，主控系統的需求，控制器設計硬件在環驗證，電控系統聯調測試的需求。第一個主控系統的需求，有時候需要處理現場的問題，從而帶來一些功能優化和配置更新，我們會帶來軟件方面的更改。為了降低由于人為原因帶來，把我們這些測試情緒放到樣機上進行測試帶來的風險，需要比較接近現場一個運行環境的氛圍對主控軟件進行測試。另外，通常我們風力機組的開發包括機組的建模，機組的先進化，控制器的設計，然后非線性仿真，最后把外部控制器進行PR語言，這樣硬件在環設計對控制器，對機組的影響是非常重要的。因此，從控制器開發角度也需要有一個硬件在環測試環節。最后是電控系統，子系統在樣機測試之前都會有一個單獨的測試保證它的系統安全，但是我們缺少一個可以把這些子系統按照現場和拓撲結構串聯起來進行一個測試的環境，因此我們需要這樣一個實驗臺，能夠把所有系統的子系統甚至部件串聯起來進行硬件在環測試。因此我們需要開發一套風力機的整機測試平臺，對我們的主控軟件進行驗證，對子系統進行硬件的測試，最后能夠實現全功率，全尺寸的硬件在環測試。
    正如前面介紹，硬件在環仿真平臺是一個軟件的環境，加上硬件系統實現軟件環境和硬件系統進行交互的一個接口，通常軟件環境指基礎和仿真模型，并且能夠提供代碼編譯、生成和代碼下載的環境，另外可以方便的實現我們進行調試和測試的人機界面。通訊接口，就是實現軟件環境與硬件系統的實時數據交互。硬件系統，可接入仿真回路中，實現硬件在環仿真的被測試和輔助測試的硬件設備，包括PLC等。
    為了進行上述風力機硬件在環仿真平臺的開發，我們進行了三個方面的工作，通訊接口，它實際上不僅僅是包含了和實現軟件和硬件的交互，同樣我們在這里定義了我們的測試步驟，測試計劃，是一個測試的環節。另外，軟件聯調是指對我們的控制軟件，所有的一些回路進行測試的時候，我們需要有一個額外的環節，保持我們主控系統的完整性。因此，這是額外增加的測試功能塊。最后是人機界面，通過這個人機界面我們可以自動運行，數據報告生成，數據采集等等。最后是一個數據庫的功能，我們可以讀取或者生成數據庫，這些數據用于存儲，包括后續分析，可以跟后續的云計算數據平臺進行交互。