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1©2016TheMathWorks,Inc.MATLAB/Simulink/SimscapePowerSystems在能源电力行业的应用ShirleyLiApplicationEngineerMathWorksChina2概要MathWorks核心产品–MATLAB&SimulinkMathWorks产品在能源和电力行业的应用–数据分析(DataAnalytics)–风险管理(RiskManagement)–并网仿真(GridIntegration)–仿真模型校准(SimulationModelCalibration)–装备设计(EquipmentDesign)SimscapePowerSystems典型应用及案例分享3科学计算语言在电力及能源行业,MATLAB主要被用来进行:数据分析(Dataanalysis)优化(Optimization)算法开发(Algorithmdevelopment)预测建模(Predictivemodeling)应用发布(Applicationdeployment)4仿真和基于模型设计在电力及能源行业,Simulink主要被用来进行:并网研究(Gridintegrationstudies)并网装备设计(Gridequipmentdesign)装备参数估计和优化(Equipmentparameterestimationandoptimization)5概要MathWorks核心产品–MATLAB&SimulinkMathWorks产品在能源和电力行业的应用–数据分析(DataAnalytics)–风险管理(RiskManagement)–并网仿真(GridIntegration)–仿真模型校准(SimulationModelCalibration)–装备设计(EquipmentDesign)SimscapePowerSystems典型应用及案例分享6数据分析从对数据的解释中得到合理的决策MATLAB可以数量级地降低进行复杂分析的时间原始数据预处理–从不同数据源收集数据–时间尺度调整–污点数据处理数据分析–进行统计分析–开发预测模型–数据可视化自动化–应用发布7风险管理了解出现不良后果的等级MATLAB可以缩短一半开发,测试和集成模型的时间收集历史和实时的市场数据–访问历史数据,SQL数据库和数据输入源–开发测试预测模型–开发不同的模型结构–模型回溯测试–进行蒙特卡洛仿真和企业系统集成–应用发布–生成代码8并网分析研究装置需要和操作响应Simulink可以缩减80%的开发和仿真验证模型的时间.缩减模型开发时间–选择不同的模型复杂度–集成物理模型,反馈控制系统和逻辑监控系统–自动创建复杂模型选择技术和装备等级–比较不同的并网技术–选择装备容量自动进行不同工况的仿真–通过MATLAB脚本运行仿真–在多核上运行仿真–对比仿真结果和测量数据9仿真模型校准通过测量数据校准仿真模型Simulink可以帮助解决建模标准问题集成测试数据到仿真中–计算仿真输出和测量数据的偏差–通过测量数据驱动仿真调整参数–优化参数调整–可选择优化方法将参数写入特定格式的文件–自动地创建格式文件–解决建模标准问题的流程支持BeforeestimationAfterestimation10装备设计通过基于模型设计加快产品开发进程Simulink可以缩减一半的产品开发时间开发可执行的设计规范–在统一环境中进行全系统建模–在不同的部门间分享模型–减少硬件原型依赖生成代码–自动生成产品级的C代码–进行快速原型和SIL测试代码应用–针对一系列的商用处理器–定制目标代码–进行HIL测试“Oursystemengineerscanprogram,simulate,andverifytheAC800PECcontroller’sregulationsoftwareveryrapidlyinMATLABandSimulink.”FritzWittwerABBAC800PECcontroller.11概要MathWorks核心产品–MATLAB&SimulinkMathWorks产品在能源和电力行业的应用–数据分析(DataAnalytics)–风险管理(RiskManagement)–并网仿真(GridIntegration)–仿真模型校准(SimulationModelCalibration)–装备设计(EquipmentDesign)SimscapePowerSystems典型应用及案例分享12SimscapePowerSystems产品ThermalLiquidInSimscapeMagneticsInSimscapePneumaticsInSimscapeSimscapeLanguageIntroducedSimElectronicsIntroducedSimHydraulicsIntroduced3-DVisualizationImprovementsAutodeskTranslatorIdealSwitchingAlgorithmIntroducedElectricDrivesLibraryIntroducedProEngineerTranslatorSolidWorksTranslatorSimDrivelineIntroducedSimMechanicsIntroducedSimscapeIntroducedSimPowerSystemsIntroducedIntf.ElementsEditingMode1998200020022004200620082010201220142016ZeroCrossingStatisticsSimscapeLoggingLocalSolverSimscape-BasedLibrary(3G)ModelStatisticsViewerThermaleffectsoptionalportsSimscape-BasedLibrary(2G)Simscape-BasedLibrary(2G)SimscapePowerSystems(Rename)为了满足客户需求,MathWorks将持续增加在物理建模产品及功能方面的投入13典型应用:电力电子控制(电机&驱动)工业自动化,电机驱动(Motors&Drives)逆变器,变频器,变流器供电系统(PowerSupplies)通常带有可变输入电压和频率再生能源系统中的变换器(Converters)风力发电机,光伏系统电压支持和电力传输装备FACTS(柔性交流输电系统)–无功补偿装置HVDC(高压直流输电)汽车&轨道交通(混合)电动汽车,高速列车14DriverElectronicsPowerSwitchesDCPowerPowerUnitPMSM驱动供电单元(PowerUnit)–电力电子变换(MOSFETs,IGBTs桥式电路)–驱动电子(通常是电流隔离)控制单元(ControlUnit)–运动轨迹生成(MotionProfileGeneration)–位置、速度、电流控制算法–[a,b,c][d,q]变换(如果是FOC)–PWM发生器–控制&监控逻辑(电机初始化,过载保护,…)电流传感器,位置编码器–ADCs/计数器–滤波器MControlUnitPWMGeneratorFOCI-Control(d,q)(a,b,c)(a,b,c)(d,q)Control&SupervisoryLogicFiltersADCsFiltersCounterMotionProfileGen.SpeedControlPositionControlI-SensorsEncoder15ATBTechnologiesCutsElectricMotorControllerDevelopmentTimeby50%UsingCodeGenerationforTI’sC2000MCUChallengeDevelopcontrolsoftwaretomaximizetheefficiencyandperformanceofapermanentmagnetsynchronousmotorSolutionUseMathWorkstoolsforModel-BasedDesigntomodel,simulate,andimplementthecontrolsystemonatargetprocessorResultsDevelopmenttimecutinhalfDesignreviewssimplifiedTargetverificationanddeploymentaccelerated“MathWorkstoolsenabledustoverifythequalityofourdesignatmultiplestagesofdevelopment,andtoproduceahigh-qualitycomponentwithinashorttimeframe.”MarkusSchertlerATBTechnologiesLinktouserstoryATBTechnologiespermanentmagnetsynchronousmotor....为了优化PMSM的性能和效率,工程师使用基于模型设计来开发复杂控制算法,包括三相矢量控制、FOC和弱磁控制技术…ATB工程师使用桌面仿真来验证算法…...工程师使用EmbeddedCoder从模型产生代码并部署到TIC2000MCU上。他们还使用EmbeddedCoder为外设驱动和调度生成代码…在过去的项目中,控制算法使用手动编码,转换到自动代码生成后,代码的质量和模块化变得更好,实现设计的快速迭代…16ElectrodynamicsAssociatesDesignsHigh-PerformanceGeneratorControllerfortheMilitarywithSimulinkandxPCTargetChallengeDesigna200KWgeneratorcapableofachieving62,000RPMSolutionUseMathWorkstoolstomodelthegenerator,powerelectronicssystem,andcontrolloop;providereal-timecontrolforlaboratorytestsandthecustomerdeliverableResultsCostlyhardwareprototypesavoidedProjectdeadlinesmetwithautomaticallygeneratedcodeReusablemodelsreducefuturedevelopmenttime“Othertoolsonlyallowedustoviewcertainparametersonthemachine.Now,wecanlookatallofthem.MathWorkstoolsareordersofmagnitudebetterthananyothertoolonthemarket.”JayVaidyaElectrodynamicsAssociatesHigh-performancegeneratorcontroller.Linktouserstory...使用MathWorks工具来对发电机,电力电子器件和控制系统进行建模…同样使用Simulink对故障保护系统进行建模…...实现了模型复用,大大节省了开发时间…17AlstomGridDevelopsHigh-VoltageDirectCurrentTransmissionControlSystemUsingModel-BasedDesignChallengeAcceleratecontrolsystemdevelopmentforhigh-voltagedirectcurrentvoltagesourceco
本文标题:MATLABSimulink电力行业应用
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