2014北京国际风能大会之“风电机组总体设计”专场——金风科技周桂林：硬件在环仿真技术在风力发电开发与测试中的应用

　　中国风电材料设备网:一年一度的风能行业的盛会——2014北京国际风能大会暨展览会，于22日在北京新国际展览中心盛大开幕，本届大会的主题是“和谐共赢，构筑稳健的风电市场”。10月22日下午“风电机组总体设计”专场——来自金风科技公司的周桂林工程师，他演讲的内容是“硬件在环仿真技术在风力发电开发与测试中的应用”下面是文字实录：
    刘琦：下面一位为大家演讲的是来自金风科技公司的周桂林工程师，他演讲的内容是硬件在环仿真技术在风力发电开发与测试中的应用，大家欢迎！
    周桂林：各位风电同仁大家下午好！我是来自金风公司的周桂林，今天很荣幸跟大家做一个技术分享，我今天分享的题目是硬件在环仿真技术在风力发电开发与测试中的应用，我从四个方面介绍。分别是硬件在环MECAL技术的见解，硬件在环仿真平台开发，仿真平台的测试应用和仿真平台的技术拓展。
    硬件在环仿真它是一种大物理仿真，是指在仿真回路中接触部分实路的实时仿真，它是大物理的仿真，包括测试硬件，还有应用到的相关软件。因为它包含两部分优势，软件的优势，具有快速仿真，系统安全，另外把硬件引入到测试系统中，一方面我们可以降低对系统硬件进行建模的一个难度。另一方面我们可以提高仿真的执行精度。硬件在环仿真有以下的技术特点和优势，正如我们刚刚提到的把软件引入进来，我们可以实现系统同步开发，在有些硬件，风机的子系统没有开发完成的时候，我们通过软件仿真的形式把它代入到测试系统中，能够缩短开发周期。另外，软件的介入可以使得我们重复的在线仿真，从而实现系统的评价我们控制策略。
    另外一个优势是通过模拟一些价值比较昂贵的硬件系统，我们可以污损和安全的进行测试和破坏性实验。通过以上一些方法，能够降低开发成本，提高系统运行的安全性和可靠性。目前，硬件在环仿真技术已经很成熟，广泛的应用于汽车、航空、航天，以及军事武装等领域，并逐步应用到风力机的测试和开发中去。
    对于风力机硬件在环仿真技术有以下三个背景，主控系统的需求，控制器设计硬件在环验证，电控系统联调测试的需求。第一个主控系统的需求，有时候需要处理现场的问题，从而带来一些功能优化和配置更新，我们会带来软件方面的更改。为了降低由于人为原因带来，把我们这些测试情绪放到样机上进行测试带来的风险，需要比较接近现场一个运行环境的氛围对主控软件进行测试。另外，通常我们风力机组的开发包括机组的建模，机组的先进化，控制器的设计，然后非线性仿真，最后把外部控制器进行PR语言，这样硬件在环设计对控制器，对机组的影响是非常重要的。因此，从控制器开发角度也需要有一个硬件在环测试环节。最后是电控系统，子系统在样机测试之前都会有一个单独的测试保证它的系统安全，但是我们缺少一个可以把这些子系统按照现场和拓扑结构串联起来进行一个测试的环境，因此我们需要这样一个实验台，能够把所有系统的子系统甚至部件串联起来进行硬件在环测试。因此我们需要开发一套风力机的整机测试平台，对我们的主控软件进行验证，对子系统进行硬件的测试，最后能够实现全功率，全尺寸的硬件在环测试。
    正如前面介绍，硬件在环仿真平台是一个软件的环境，加上硬件系统实现软件环境和硬件系统进行交互的一个接口，通常软件环境指基础和仿真模型，并且能够提供代码编译、生成和代码下载的环境，另外可以方便的实现我们进行调试和测试的人机界面。通讯接口，就是实现软件环境与硬件系统的实时数据交互。硬件系统，可接入仿真回路中，实现硬件在环仿真的被测试和辅助测试的硬件设备，包括PLC等。
    为了进行上述风力机硬件在环仿真平台的开发，我们进行了三个方面的工作，通讯接口，它实际上不仅仅是包含了和实现软件和硬件的交互，同样我们在这里定义了我们的测试步骤，测试计划，是一个测试的环节。另外，软件联调是指对我们的控制软件，所有的一些回路进行测试的时候，我们需要有一个额外的环节，保持我们主控系统的完整性。因此，这是额外增加的测试功能块。最后是人机界面，通过这个人机界面我们可以自动运行，数据报告生成，数据采集等等。最后是一个数据库的功能，我们可以读取或者生成数据库，这些数据用于存储，包括后续分析，可以跟后续的云计算数据平台进行交互。