Stem通过基于模型的设计加速电力电子控制系统的发展

作为一家拥有一小队工程师的初创公司，Stem需要尽可能缩短上市时间，同时降低首个产品的成本。实现这两个目标的一个方法是减少电路板旋转，通常每个电路板旋转花费15000美元或更多，并消耗数周的工程进度。为此，Stem希望通过使用高精度的电厂模型进行仿真来设计和验证控制算法。这些算法需要控制绝缘栅双极晶体管（IGBT），这些晶体管在与电网和PowerStore电池交互时每秒切换24000次。

PowerStore必须通过IEEE 1547标准（用于将分布式资源与电力系统互连）和UL 1741标准（用于分布式能源的逆变器、转换器、控制器和互连系统设备）的认证。这些标准包括严格的反孤岛规则，要求所有连接到电网的发电逆变器在断电后几秒钟内关闭。Stem寻求一种方法，使他们能够简化认证流程。

Stem工程师使用基于模型的设计来加速其旗舰PowerStore产品的开发。

在Simulink和S金宝appimscape Electrical中工作™, 首席电力电子工程师Brad Landseadel和他的团队开发了一个电厂模型，包括继电器、IGBT、电感器、直流链路电容器和脉宽调制器（PWM）以及电网的子模型。

他们使用Simuli金宝appnk和控制系统工具箱™ 为PowerStore的高级电子控制系统建模，包括防孤岛控制逻辑。状态流^®他们模拟了一个状态机，该状态机管理故障，处理来自电源监视器的命令，并启动电池充电或放电序列。

为了调试和验证控制算法及其九个比例积分（PI）控制回路，团队在Simulink中模拟了控制器和设备。在这些模拟过程中，团队获得了影响硬件设计的见解。例如，他们确定了最佳电感值，并确定了额外继电器的需要。金宝app

工程师们使用嵌入式编码器从控制器模型生成C代码^®，在CodeComposer Studio中编译代码™ 并将其部署到TI的TMS320F28335数字信号处理器上。

在测试和完善硬件和控制器设计之后，Stem开始了认证过程。在认证测试期间，团队创建了Simulink仿真，以复制其初始设计未通过的测试。金宝app

“我们更新了控制器模型，重新生成了代码，并在第二天通过了测试，”埃哈特说。“这种能力使我们在第一次尝试时通过了认证，速度比正常速度快了25%。”

Stem获得了TÜV针对PowerStore系统的UL 1741和IEEE 1547认证，该系统现已投入生产。