風力發(fā)電為風力渦輪控制系統(tǒng)軟件測試開發(fā)硬件在環(huán)仿真器

未來系統(tǒng)的決定

在評價可用的技術之后，我們選擇了LabVIEW軟件和基于PXI的實時現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）硬件，開發(fā)我們?nèi)碌臏y試解決方案。我們相信這個技術會帶來靈活性和可擴展性，滿足我們未來的技術需求。同時，我們從NI提供的服務與產(chǎn)品質(zhì)量中，建立了對解決方案的信心。

由于我們在測試內(nèi)部系統(tǒng)中并沒有深入的開發(fā)經(jīng)驗，我們將開發(fā)外包給位于丹麥的CIM Industrial Systems A/S公司。我們選擇CIM Industrial Systems A/S是因為他們具有測試工程能力和歐洲最多的LabVIEW認證架構(gòu)師。CIM成功開發(fā)了這個項目，我們對得到的服務感到十分高興。

靈活的實時測試系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

全新的測試系統(tǒng)通過在LabVIEW實時模塊系統(tǒng)中，運行組件仿真模型，仿真實時風力渦輪組件的行為，為被測系統(tǒng)提供仿真信號。

圖2：西門子風力測試系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

主計算機包含直觀的LabVIEW用戶圖形界面，能夠方便地通過在面板中移動組件進行調(diào)整。Windows操作系統(tǒng)應用程序與兩個不兼容實時任務的外部儀器進行通信。

圖3：主計算機具有直觀的LabVIEW用戶圖形界面。

在主計算機上的軟件通過以太網(wǎng)與位于PXI-1042Q機箱中的LabVIEW實時目標進行通信。LabVIEW實時模塊運行通常包含20到55個并行執(zhí)行的仿真DLL的仿真軟件。這個解決方案能夠調(diào)用使用幾乎所有建模環(huán)境開發(fā)的用戶模型，例如NI LabVIEW控制設計與仿真模塊、The MathWorks, Inc. Simulink?軟件或是ANSI C代碼。我們仿真循環(huán)的典型執(zhí)行速率是24 ms，為滿足未來處理能力擴展需求提供了大量裕量。

用于定制風力渦輪協(xié)議和傳感器仿真的FPGA板卡

由于缺少現(xiàn)有標準，在風力渦輪中使用的定制通信協(xié)議很多。使用基于NI PXI-7833R FPGA多功能RIO模塊和LabVIEW FPGA模塊，我們能夠與這些協(xié)議進行通信并仿真。除了協(xié)議交互之外，我們使用這個設備仿真磁性傳感器和精確三相電壓電流仿真。其他的FPGA板卡與NI 9151 R系列擴展機箱連接，進一步提高了系統(tǒng)通道數(shù)。

全新測試系統(tǒng)的優(yōu)點

全新的西門子風力測試系統(tǒng)相比上一代解決方案有許多優(yōu)點。由于系統(tǒng)的模塊化特性，進行改進、修改和進一步開發(fā)十分簡單。被測系統(tǒng)可以在無需測試系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)任何變化的情況下進行快速替換。遠程控制功能和系統(tǒng)的簡單復制讓我們能夠在需要進行擴展時，靈活地將系統(tǒng)復制到其他站點。

仿真器為環(huán)境提供了在實驗室中高效驗證新軟件發(fā)布和測試特殊解決方案的能力。它還給了我們測試我們正在研究的新技術和新概念的工具。

未來計劃

模塊化體系結(jié)構(gòu)讓我們能夠擴展系統(tǒng)滿足不斷變化的風能技術不斷增長的需求。我們計劃將仿真分割為多個LabVIEW實時目標滿足我們未來的測試需求。我們還打算使用NI TestStand進行未來的自動化測試。