一种基于dspace的船舶岸电一体化半实物仿真平台制造技术

本实用新型专利技术涉及一种基于dspace的船舶岸电一体化半实物仿真平台，包括simulink仿真模拟系统、dspace控制器系统和实物系统；所述dspace控制器系统包括总线、D/A转换器和A/D转换器，所述总线的输出端与D/A转换器的输入端连接，所述A/D转换器的输出端与总线的输入端连接，且所述simulink仿真模拟系统的输出端与总线的输入端连接；所述D/A转换器的输出端与实物系统的输入端连接，所述实物系统的输出端与A/D转换器的输入端连接。本实用新型专利技术的优点在于：本实用新型专利技术能够有效解决由于当前纯实物调试困难且成本高昂，且采用实际控制器不能方便快捷的对控制策略进行调整，可移植性和可拓展性较差的问题。

A DSpace-based hardware-in-the-loop simulation platform for ship shore power integration

The utility model relates to a DSpace-based semi-physical simulation platform for ship shore electrical integration, including Simulink simulation system, dSPACE controller system and physical system; the dSPACE controller system includes bus, D/A converter and A/D converter, the output end of the bus is connected with the input end of the D/A converter, and the output end of the A/D converter is connected with the input end of the bus. The output end of the Simulink simulation system is connected with the input end of the bus, the output end of the D/A converter is connected with the input end of the physical system, and the output end of the physical system is connected with the input end of the A/D converter. The utility model has the advantages that the utility model can effectively solve the problems of poor portability and extensibility due to the difficulty in debugging pure objects and high cost, and the control strategy can not be adjusted conveniently and quickly by using the actual controller.

【技术实现步骤摘要】
一种基于dspace的船舶岸电一体化半实物仿真平台
本技术属于岸电系统仿真领域
，特别涉及一种基于dspace的船舶岸电一体化半实物仿真平台。
技术介绍
随着海运行业的大力发展，国际海事组织在船舶排放方面的要求越来越高，岸电技术以其污染小、无噪声、成本低的特点成为了建立绿色港口的关键技术之一。然而在传统的研发过程中，尽管实物的测试调试十分必要，但岸电系统尤其是高压岸电系统现场调试十分困难且成本高昂。因此在实验室条件下对岸电系统进行仿真研究成为了研究岸电系统的重要方式。Dspace与Matlab/simulink连接搭建的半实物仿真平台具有真实性、实时性等特点。因此在实验室条件下搭建一套基于dspace的船舶岸电一体化仿真平台以供岸电技术开发与研究，并在此平台上进行对岸电系统的故障诊断以及安全评估等问题的研究就显得十分必要。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种基于dspace的船舶岸电一体化半实物仿真平台，能够有效解决由于当前纯实物调试困难且成本高昂，且采用实际控制器不能方便快捷的对控制策略进行调整，可移植性和可拓展性较差的问题。为解决上述技术问题，本技术的技术方案为：一种基于dspace的船舶岸电一体化半实物仿真平台，其创新点在于：包括simulink仿真模拟系统、dspace控制器系统和实物系统；所述dspace控制器系统包括总线、D/A转换器和A/D转换器，所述总线分别与D/A转换器和A/D转换器连接，且所述simulink仿真模拟系统与总线连接；所述D/A转换器与实物系统连接，所述实物系统还与A/D转换器连接。进一步地，所述simulink仿真模拟系统包括变频器控制模块、柴油发电机控制模块和船舶负载控制模块。进一步地，所述simulink仿真模拟系统还包括监控系统模块，所述监控系统模块与总线连接。进一步地，所述实物系统包括变频器、柴油发电机和船电负载装置。本技术的优点在于：本技术基于dspace的船舶岸电一体化半实物仿真平台，能够准确的模拟岸电系统电网变化、变流器及其控制系统、滤波器及功率补偿装置、柴油发电机的输出特性和负载等模型；同时该平台可以对岸电系统的故障进行诊断，对整个系统的安全状态进行评估，还可以对船舶入离港的无缝并网过程进行模拟。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。图1为本技术基于dspace的船舶岸电一体化半实物仿真平台的结构示意图。图2为一种具体的变频器模型的组成结构和连接关系示意图。具体实施方式下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本技术，但并不因此将本技术限制在所述的实施例范围之中。实施例本实施例基于dspace的船舶岸电一体化半实物仿真平台，如图1所示，包括simulink仿真模拟系统1、dspace控制器系统2和实物系统3。simulink仿真模拟系统1包括变频器控制模块11、柴油发电机控制模块12、船舶负载控制模块13和监控系统模块14。dspace控制器系统2包括总线21、D/A转换器22和A/D转换器23，总线21的输出端与D/A转换器22的输入端连接，A/D转换器23的输出端与总线21的输入端连接，且simulink仿真模拟系统1中的变频器控制模块11、柴油发电机控制模块12和船舶负载控制模块13输出端均与总线21的输入端连接，监控系统模块14的输入端与总线21的输出端连接。用于将simulink仿真模拟系统1中的控制算法生成代码写入dspace控制器系统2，以及将采集到的数据从dpsace控制器系统2中发送到simulink仿真模拟系统1中监控系统模块14。实物系统3包括变频器31、柴油发电机32和船电负载装置33，实物系统3包括变频器31、柴油发电机32和船电负载装置33的输入端均与D/A转换器22的输出端连接，实物系统3包括变频器31、柴油发电机32和船电负载装置33的输出端均与A/D转换器23的输入端连接。本实施例变频器控制器采用电压电流环双闭环控制，通过从实物系统3采样得到的电压信号以及电流信号对变频器31进行调整，使得变频器31输出符合要求的电压电流信号。柴油发电机控制器通过对柴油发电机32的原动机以及励磁系统建立数学模型，将从实物系统3采样到的转速信号输入原动机数学模型中，将从实物系统3采样到的电压电流信号进行解耦并输入到励磁系统的数学模型中，以此调解柴油发电机32的转速以及输出电压。船电负载控制器采用矢量控制的方法，将从实物系统采样到的定子电压电流信号输入控制器中，实现对船电负载装置33转速和磁链的调整。实施例中，监控系统模块14，采用支持向量机的方法通过将各个元器件的历史数据作为样本，提取各个器件的特征量，形成故障特征库，再将采集到的各个单元模块器件的实时监控数据与故障库进行对比，从而完成对电源、变压器、变频器等器件的故障诊断，以及对整个系统的安全评估。dpsace控制器系统2中D/A转换器22发出变频器的PWM脉冲信号、柴油发电机的PWM脉冲信号、船电负载的PWM脉冲信号、开关信号控制实物系统3运行，并根据从实物系统3采集到的电压信号、电流信号和电机转速信号发送至dpsace控制器系统2中A/D转换器23，对dpsace控制器系统2发出的控制信号进行调整，且实物系统3用于根据控制器发出的控制信号完成船舶岸电一体化系统的运行。本实施例提供的基于dspace的船舶岸电一体化半实物仿真平台是一种闭环系统，系统各部分均具备通讯功能，可以实现数据交互。基于实物的模拟系统，具备实时性好，数据真实可信的特点。基于dspace的控制器系统，可以方便快捷的修改控制策略，能够更加全面的对船舶岸电系统的控制策略进行测试、修改和完善。同时通过dspace与实物连接，简化了系统结构，提高了系统的稳定性，且通过dspace作为控制器使系统具备较高的可扩展性和可移植性。本实施例的仿真实验系统以实物系统为基础，具备真实性高，稳定性好，实时性高，可靠性高等特点。采用dspace作为控制具有很高的可扩展性和可移植性，且可以方便快捷的修改控制策略，更好的完成了船舶岸电一体化半实物系统的理论研究。本实施例以变频器模型为例，提供一种具体的变频器模型的组成结构和连接关系示意图，如图2所示，A为dspace的数字量的输出端口，B为dspace的数字量输入端，C、D分别为D/A模块的数字量输入端和模拟量输出端，E、F分别为A/D模块的模拟量输入端和数字量输出端，G、H分别为实物变频器的模拟输入端口和模拟输出端口。输入输出接口说明：本实施例所用接口均为MricoLabBox所属接口。MricoLabBox提供24通道，16位模拟输入通道，提供16通道，16位模拟输出通道，提供48通道双向数字IO。MicroLabBox是dSPACE设计开发的适应于实验室环境使用的高性能紧凑型低成本系统，可以帮助用户方便快速地建立起自己的控制、测试以及测量环境以验证控制策略的实用性。主要用于硬件在环的半实物仿真系统的搭建，实现了和MATLAB/Simulink的无缝连接，使MATLAB用户可以轻松掌握MicroLabBox的使用。MicroLabBox具有强大的计算能力与极低的I/O延时相结合，提供了出色的实时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于dspace的船舶岸电一体化半实物仿真平台，其特征在于：包括simulink仿真模拟系统、dspace控制器系统和实物系统；所述dspace控制器系统包括总线、D/A转换器和A/D转换器，所述总线分别与D/A转换器和A/D转换器连接，且所述simulink仿真模拟系统与总线连接；所述D/A转换器与实物系统连接，所述实物系统还与A/D转换器连接；所述simulink仿真模拟系统包括变频器控制模块、柴油发电机控制模块和船舶负载控制模块；所述simulink仿真模拟系统还包括监控系统模块，所述监控系统模块与总线连接；所述实物系统包括变频器、柴油发电机和船电负载装置。

【技术特征摘要】
1.一种基于dspace的船舶岸电一体化半实物仿真平台，其特征在于：包括simulink仿真模拟系统、dspace控制器系统和实物系统；所述dspace控制器系统包括总线、D/A转换器和A/D转换器，所述总线分别与D/A转换器和A/D转换器连接，且所述simulink仿真模拟系统与总线连...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨奕飞，聂成，苏贞，吴百公，何祖军，卞松辉，焦文文，
申请(专利权)人：江苏科技大学，江苏科技大学海洋装备研究院，
类型：新型
国别省市：江苏,32