用户故事

VONSCH加速开发太阳能逆变器和电池充电器控制系统

挑战

开发太阳能逆变器和电池充电器控制系统,以适应不断变化的市场需求

解决方案

使用基于模型的设计与MATLAB和Simulink建模电力电子和控制系统,运行仿真,并为TI微控制器生成嵌入式代码

结果

  • 产品开发时间缩短了一年
  • 通过模型复用加速新产品研发
  • 硬件原型的数量减少

“基于模型的设计使我们能够迅速适应不断变化的立法和要求。在硬件原型面世之前,我们在Simulink中设计并模拟了整个系统,并为控制器生成了嵌入式代码,在硬件面世后的一两天内,我们就开始制作原型了。”

Jakub Vonkomer博士,我是VONSCH
开发和测试FOTO CONTROL 1f和FOTO CHARGER产品。2022世界杯八强谁会赢?

政府对可再生能源的激励措施,以及消费者对太阳能优势认识的提高,都刺激了对高效太阳能电池充电器和太阳能逆变器的需求。VONSCH开发了两条产品线来满足这一需求:FOTO CHARGER DC 48和FOTO CONTROL 1f。FOTO CHARGER产品使用太阳能电池板的直流电(DC)输出为电池充电,FOTO CONTROL 1f产品将太阳能电池板或电池的直流输出转换为交流电(AC),可定向到电网或本地使用。2022世界杯八强谁会赢?

VONSCH使用基于模型的设计来加速其太阳能逆变器和电池充电器产品的控制软件的开发。2022世界杯八强谁会赢?

VONSCH的研发软件工程师Jakub Vonkomer博士说:“基于模型的设计大大缩短了我们的开发时间,使我们能够满足目标发布日期,尽管新立法导致的需求变化。”“我们使用Simulink模型进行仿真和代码生成,这让我们专注于我们的核心设计挑战,而不是c语言实现细节。”

挑战

过去,VONSCH的工程师用C语言手工编写三相逆变器的控制软件,这意味着他们必须等到硬件可用后才能开始软件开发。这种方法是可行的,当VONSCH只有少数产品类型的销售数量较多。当VONSCH开始专注于定制电力电子解决方案时,团队需要一个更有效的流程来设计更多种类的产品,以更少的数量销售。2022世界杯八强谁会赢?

为了利用政府计划中的太阳能补贴,VONSCH希望在补贴生效之前完成产品开发。然而,大量的立法变化导致了市场的快速变化,基于最新立法,太阳能电池板供应商向VONSCH提出了额外要求。

为了加快开发速度,同时适应不断变化的需求,并管理新产品中单相逆变器引入的新增复杂性,VONSCH需要一种方法在开发过程的早期(在硬件可用之前)模拟其控制算法,并在硬件准备就绪后生成代码。2022世界杯八强谁会赢?

解决方案

VONSCH工程师使用基于模型的设计对FOTO CONTROL和FOTO CHARGER控制系统进行建模、模拟和生成代码。

在仿真软件®和Simscape Electrical™,一个由三名软件工程师组成的团队创建了包括晶体管、二极管和电池在内的电子系统模型。他们模拟这个模型来识别开关瞬态,优化无源元件的值,并验证不同开关频率下的滤波器行为。

该团队在Simulink中建模了多个控制器,包括直流电压调节、功率限制和最大功率点跟踪(MPPT)算法。

在硬件面世之前,该团队用工厂模型进行了闭环模拟,以验证最初的控制器设计。

一旦原型硬件准备就绪,团队根据最初的硬件测试改进他们的工厂模型,并使用Embedded Coder®从他们的Simulink模型为德州仪器™短笛™微控制器生成C代码。

在实验室进行硬件测试后,他们使用了MATLAB®绘制从微控制器导出的数据,并使用信号处理工具箱™进行光谱分析。

通过多次迭代,团队基于测试结果分析,在Simulink中改进和优化了他们的控制器设计,为目标微控制器重新生成代码,并在原型硬件上重新测试。

即使在开发过程中由于需求变化而导致的延迟,该团队仍然按照计划的时间表完成了FOTO CHARGER产品的开发和同时开发375伏和48伏版本的FOTO CONTROL,所有这些版本目前都在生产中。

结果

  • 产品开发时间缩短了一年.Vonkomer说:“使用基于模型的设计,我们的小型工程团队只用了6个月就完成了开发,而不是我们最初预计的18个月。”“我们的速度更快,因为我们有能力快速调试算法,通过模拟验证组件,并专注于核心设计,而不是处理器外设和底层实现细节。”

  • 通过模型复用加速新产品研发.Vonkomer说:“对于FOTO CHARGER产品,我们重用了我们的MPPT算法和FOTO CONTROL的许多Simulink模型。“MATLAB和Simulink帮助我们将研发速度提高了三倍,同时让我们可以自由切换到另一个硬件平台,如果我们想的话。”

  • 硬件原型的数量减少.Vonkomer说:“运行我们用Simulink和Simscape electric建立的工厂模型的模拟,使我们能够在最终确定之前改进和优化我们的硬件设计。”“模拟消除了几次预原型硬件的迭代。”

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