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南洋理工大学清洁能源实验室硬件在环测试平台
2019-01-15 19:10:50· 来源：加拿大欧泊实时
南洋理工大学 (NTU) 是新加坡的一所自主研究型大学, 全校8个院系共有 33, 000名本科生和研究生。南洋理工一直被公认为是世界最好的大学之一，在全球大学排名中一
南洋理工大学 (NTU) 是新加坡的一所自主研究型大学, 全校8个院系共有 33, 000名本科生和研究生。南洋理工一直被公认为是世界最好的大学之一，在全球大学排名中一直位于前列。在2018年的QS世界大学排名中, 南洋理工在世界排名第11位, 在亚洲排名第1位。
01、南洋理工大学清洁能源实验室
清洁能源实验室（CERL）属于NTU电气与电子工程学院 (EEE) , 专注于研究智能电网和微电网领域中的能源管理技术、储能策略、功率转换器控制和设计等方面。在对电机控制进行硬件在环（HIL）测试时, 实时仿真应尽可能接近现实。为此, 仿真采样率应低于1微秒, 以便实现极低的通信延迟。
目前, CERL已开展若干研究项目, 其中包括由新加坡EMA公司赞助的 "加强社区市场参与的新型分层传导式能源管理系统(HTEMS)及预测评估技术"项目。该项目自2015年5月1日起至 2018年10月30日结束。
每年，为了更好地履行研究生和本科生教育职责，CERL还会主持多个研究生（博士、工学硕士和理学硕士）项目，毕业设计（FYP）和设计创新项目（DIP）。
*项目详细信息可在以下网站查阅http://eeeweba.ntu.edu.sg/power_projects/ntu-HTEMS/
02、挑战
CERL开展的研究和教育项目主要涉及处理智能电网和微电网中新概念和应用的复杂电力系统。系统设置可能涉及多个微电网, 而每个微电网都可能包含可再生能源、储能装置、电力转换器等。在项目早期阶段为大型多微电网系统搭建真实硬件设施来对新控制策略进行验证非常繁琐，耗时极长且成本高昂。因此，对于时间和资金紧张的项目来说这种方案并不实际。
03、解决方案
在 EMA 和 NRF CREATE 的资金支持下, CERF购置了OPAL-RT实时数字仿真器 OP5600 和 OP5607。HTEMS 项目团队利用OP5600，OP5607以及实验室中的微电网硬件设备搭建了一个硬件在环 (HIL) 平台。该平台通过利用仿真器对一部分电力系统进行实时数字仿真，同时连接系统中的外部硬件设备，从而实现对完整硬件和软件系统的集成仿真。与100% 实物硬件平台相比, HIL平台具有设置时间更短、成本低和易于重新配置等优点。具体来说, 可重新配置这一功能使控制器的硬件测试变得非常简单, 还支持在仿真器上同时进行多个项目测试。
04、成果
基于该硬件在环平台，HTEMS研究团队对混合AC/DC微电网，混合能源储存系统，以及动态电压复原器等进行了多次硬件在环测试。相关研究成果已发表在多个顶级学术期刊和知名会议论文集中。
同时，多篇利用这一HIL平台开展的毕业设计项目和毕业生论文已被2018 IEEE国际智能电网技术大会（ISGT ASIA）录用。其中一个研究生论文在EEE智能电网研究生项目大赛中获得第二名（共十个团队参赛）。
为了进一步加强该硬件在环平台的性能，实验室又购置了一台45kVA的三相功率放大器作为功率硬件在环（PHIL）设施的一部分。功率放大器使得CERL能够接口更多的设备, 如锂离子电池, 超级电容器, 可编程电源和负载。与目前平台相比, 它将显著扩大智能电网和微电网设置的测试范围和性能特点。即将搭建的PHIL系统将有助于研究人员和学生实现更卓越的实验结果。
以上用户案例由HTEMS* 团队提供：
首席研究员：Hoay Beng GOOI教授
助理研究员: Dr. Tripathi ANSHUMAN
团队成员: Dr. Faranak GOLESTANEH, Dr. Benfei WANG, Dr. Yuefang DU and Mr. Jian YE
Collaborators: Dr. Kelvin, Kian Hock TAN and Dr. Abhisek Ukil
* 本研究项目由国家科研基金会、总理办公室以及新加坡能源计划支持，由能源市场管理局管理(EP Award No. NRF2014EWT-EIRP002-005)。
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