“通过基于模型的设计，我们开发了一个复杂的控制系统，比传统流程所需的时间要短得多。通过从模型中生成代码，我们省去了几个月的手工编码，并且我们使用模拟来实现早期设计验证。”
安东尼·托特德尔，阿尔斯通电网公司
高压直流(HVDC)电力传输系统与高压交流(HVAC)系统相比具有几个优势，包括在长距离或与地下或水下电缆使用时的财务优势。与HVAC相比，HVDC可以实现更大的功率密度、更好的潮流控制和更有效的能源利用。然而，在高压直流输电中，将交流电压改变为直流电压需要复杂的换流站。
目前常用的线换向转换器需要多个滤波器组，这可能是昂贵的和相当大的。对于需要紧凑场地布局的HVDC应用，例如空间有限的海上和陆上风电场，电压源转换器(vsc)提供了更好的解决方案。
阿尔斯通电网的工程师建造了一个24兆瓦的演示系统，以支持VSC技术的开发和测试，为大规模生产做准备，并使潜在客户能够参观一个功能齐全的V金宝appSC设施。团队使用基于模型的设计来加速开发。阿尔斯通电网副控制系统经理兼VSC专家Anthony Totterdell表示:“基于模型的设计使我们能够管理VSC系统的复杂性，在开发早期验证我们的控制设计，并满足我们的可靠性、质量和上市时间目标。”
演示器控制系统包括运行在微处理器上的高级排序层，管理与电力系统的交互，运行在dsp上的中间电流和相位控制层，以及每100微秒监测电容器电压的低级电力电子开关控制。
“为了开发如此复杂的系统，我们的系统工程师需要尽早验证设计，”Totterdell说。“过去，当我们准备在实时模拟器上进行测试时，我们有时会在项目后期发现设计和实现问题。”
随着全球风电场和智能电网需求的增加，阿尔斯通电网看到了一个需要积极生产计划的市场机会。“我们的目标是在24个月内从概念到完整的演示，”Totterdell解释道。“为了满足这个时间表，我们需要加快软件开发过程，同时最大限度地减少在过程后期发现的编码错误。”
阿尔斯通电网采用基于模型的MATLAB设计®和仿真软金宝app件®为HVDC VSC控制系统建模、模拟、记录和生成代码。
Alstom Grid高级研究员使用Simulink和Stateflow开发了概念设计金宝app®．利用Simu金宝applink和Simscape Electrical™，他还建立了一个工厂模型，其中包括交流电网连接、变压器和负载，以及用于较低级别电力电子子模块的绝缘栅双极晶体管(igbt)和电容器。
为了验证控制设计和工厂模型的功能，阿尔斯通电网工程师在Simulink中进行了闭环仿真。金宝app接下来，他们改进了控制算法，为部署到实时目标做准备。
为了帮助管理系统的复杂性，阿尔斯通电网工程师使用Simulink模型引用将模型划分为与部署组件的DSP硬件相对应的库块。金宝app他们在块之间添加了接口，将模型转换为离散数学，并将可变步长离散求解器转换为固定步长离散求解器。
使用嵌入式编码器®工程师们生成了C代码函数来定义排序、系统级控制和单独的阶段控制。他们将C代码部署到一个1.2千瓦级硬件模拟器的dsp上，以验证系统的实时操作。
最后，工程师将控制算法移植到24兆瓦演示机的生产硬件上，并验证了其按设计运行。
最终的系统模型包含大约2000个子系统，包含33,000个块、564个离散状态和250个状态流程图。从该模型的控制器部分(包括2,000个块)，阿尔斯通电网生成了大约10,000行生产代码。使用Simu金宝applink Report Generator™，他们还生成了超过300页的系统描述和功能规范文档。
该演示系统目前正在运行，并得到潜在客户的积极评价。
可量化的过程改进．“基于模型的设计使我们能够对开发过程进行可衡量的改进，”Totterdell说。“从设计到编码(包括测试)的时间从大约1年减少到3个月，设计迭代从2个月减少到不到2周，过去需要2周的文档更新在几分钟内就完成了。”
快速集成电力系统仿真软件．Totterdell说:“我们的客户要求我们使用PSCAD/EMTDC环境进行动态性能和瞬态分析研究，这在以前需要在PSCAD中重写我们的模型和几个月的集成时间。”“我们的专家与MathWorks顾问合作，使用Embedded Coder重用我们现有的MATLAB和Simulink模型，使我们能够在大约5分钟内实现功能的更金宝app改。”
保护系统在一周内实施．“我们传统HVDC系统的保护算法花了大约6个月的时间在C语言中开发和测试，”Totterdell说。“我在Simulink和Stateflow中重新实现了相同的算法，并在一周内让它们金宝app工作起来。”
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