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基于“模块标准化、设计自动...型电力电子教学实验平台设计_陈宇.pdf

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资源描述

1、 实 验 技 术 与 管 理 第 40 卷 第 11 期 2023 年 11 月 Experimental Technology and Management Vol.40 No.11 Nov.2023 收稿日期:2023-07-24 基金项目:教育部第二批新工科研究与实践项目(E-NYDQHGC20202219);2021 年湖北高校省级教学研究项目(2021069);2021 年教育部电工电子基础课程教学指导分委会教学改革研究项目(E2139)作者简介:陈宇(1983),男,湖北武汉,博士,教授,主要研究方向为电力电子集成化、模块化和智能化,。通信作者:张蓉(1968),女,江西九江,博士

2、,副教授,主要研究方向为电力电子系统建模与控制技术,rrr_。引文格式:陈宇,郑启瑞,邓啸宇,等.基于“模块标准化、设计自动化”理念的新型电力电子教学实验平台设计J.实验技术与管理,2023,40(11):175-182.Cite this article:CHEN Y,ZHENG Q R,DENG X Y,et al.Design of a new power electronics teaching and experimental platform based on concept of module standardization and design automationJ.Expe

3、rimental Technology and Management,2023,40(11):175-182.(in Chinese)ISSN 1002-4956 CN11-2034/T DOI:10.16791/ki.sjg.2023.11.026 实验教学研究与改革 基于“模块标准化、设计自动化”理念的 新型电力电子教学实验平台设计 陈 宇,郑启瑞,邓啸宇,王梓桐,商 毅,张 蓉(华中科技大学 电气与电子工程学院,湖北 武汉 430074)摘 要:“电力电子技术”是一门应用性和实践性极强的学科,通常配置了相关的电力电子实验教学环节。但传统定制化的规范型、基础性实验平台教学效果不佳、实验案例

4、更迭困难。为解决上述问题,该文提出一种基于模块标准化和设计自动化理念的新型电力电子实验教学平台,其优势在于:既可快速组装,又能给予学生足够的测试自由和创新空间;布局紧凑美观,性能优异,教学示范效果好;配套自动辅助设计软件,极大缩短了课程开发周期。这些优势与“新工科”实践性、创新性及工程认知等理念完全契合,可显著提升实验教学质量。关键词:新工科;电力电子技术;实验教学平台;模块标准化;设计自动化 中图分类号:TH183.3;G642.0 文献标识码:A 文章编号:1002-4956(2023)11-0175-08 Design of a new power electronics teachin

5、g and experimental platform based on concept of module standardization and design automation CHEN Yu,ZHENG Qirui,DENG Xiaoyu,WANG Zitong,SHANG Yi,ZHANG Rong(School of Electrical and Electronic Engineering,Huazhong University of Science and Technology,Wuhan 430074,China)Abstract:“Power Electronics Te

6、chnology”is a highly applied and practical discipline,usually equipped with relevant power electronics experimental teaching segments.However,the traditional customized,standardized and basic experimental platform has poor teaching effectiveness,and it is difficult to replace experimental cases.To a

7、ddress the above issues,this article proposes a new power electronics experimental teaching platform based on the concept of module standardization and design automation.Its advantages include:It can be quickly assembled while giving students enough testing freedom and innovation space;Compact and e

8、legant layout,excellent performance,and good teaching demonstration effect;Equipped with automatic aided design software,which greatly shortens the course development cycle.These advantages fully align with the concepts of practicality,innovation,and engineering cognition of“New Engineering”,and can

9、 significantly improve the quality of experimental teaching.Key words:new engineering;power electronics technology;experimental teaching platforms;module standardization;design automation 176 实 验 技 术 与 管 理 1 背景“电力电子技术”是电气工程专业、自动化专业必修的专业基础课程,是后续的电力电子装置与系统设计、开关电源设计、电气传动控制等专业课程的理论基础。电力电子技术的实验教学环节具有很强的应

10、用性和综合性。随着新能源产业的快速发展,新能源在能源结构中的占比逐渐提升,大量电力电子装备、电动汽车及储能等多元负荷、分布式微电网等不断接入电网,新型开关器件、新拓扑结构和新控制策略不断涌现,电力电子技术迎来新的发展阶段,电力电子实验设备和平台建设也面临新的机遇和挑战。传统电力电子实验设备和平台受到传统教学理念、研发成本、开发难度、教学时长等多种因素限制,大多为定制化的规范型、基础性实验平台,主要用于训练学生基本的电路分析、设计和动手实践能力,难以展现复杂工程应用场景下的新型电路的创造过程,不利于培养学生从“电路创新”到“思维创新”的转变。为适应时代发展和技术变化的需要,各高校对电力电子教学实

11、验平台建设进行了探索,文献13运用 MATLAB/Simulink 自动代码生成技术、硬件在环技术及硬件电路模块化设计,实现了算法快速设计验证,解决了实验平台开发周期长及网络远程共享等问题;文献4采用模块化设计和简易编程接口建设了变速恒频双馈风力发电实验系统,解决了实验装置算法设计开放问题;文献5采用基于半实物仿真技术、集成开发环境和功率变换模块研发了电力电子变压器EPT 实验教学平台;文献6着眼于培养学生的创新意识,以 Boost 升压电路的拓扑再生重组,搭建了仿真实验教学平台,丰富了教学内容。以上这些实验教学平台建设有效促进了实验教学内容和教学手段的不断创新。新时代工程教育需要更多与时俱进

12、的实验教学平台,需要教师不断设计出贴合实际工程应用的复杂工程案例,有效传达“电力电子技术可以更紧凑、更高效地实现电能变换”的核心理念,需要激发学生面对未知问题的自主开拓探索能力,挖掘学生的创新潜能。但相关技术的飞速发展所带来的频繁的实验内容更新,要求实验研发人员必须不断地进行提前设计、精心布局、反复试制,大大增加了研发成本和工作负担。为了克服实验平台更新换代所带来的困扰,本文提出基于“模块标准化、设计自动化”理念的新型电力电子教学实验平台。其优势在于:充分考虑电力电子电路特性,对其典型功能单元进行标准化、模块化设计,既可快速组装,又能给学生提供足够的测试自由和创新空间;所组装的电力电子系统布局

13、紧凑美观,性能更接近于实际电力电子电路,示范效果更优;由于配套了自动化辅助设计软件,实验教师仅需定义好模块接线图,辅助设计软件即可自动输出布局布线参考图,实现了教学实验案例设计效率的大幅提升。2 新型电力电子教学实验平台的创新设计 2.1 电力电子教学实验特点 电力电子电路以功率半导体器件为核心,利用模拟电路或数字控制器对器件的通断进行实时控制。学生在实验过程中可以学习功率半导体器件以开关状态运行、脉冲宽度调制(PWM)、斩波和滤波、系统闭环控制等相关知识,并掌握从关键节点电压、电流分析电路状态及针对波形进行参数优化等工程实践技能。电力电子教学实验平台的设计应适配上述特点7-8。2.2 典型电

14、力电子实验电路的共性特点分析 图 1 给出了四类与当前应用热点紧密相关的典型电力电子实验系统。图 1 典型电力电子实验系统 其中,图 1(a)为一种电动汽车快充电路,220 V交流电压作为输入,经不控整流桥(D1D4)后,再经 Boost 型功率因数校正器实现电流 iL和交流电压 vac的同相控制(即实现单位输入功率因数),同时将电压升压为 Vb,后级采用隔离型全桥变换器实现对电池 陈 宇,等:基于“模块标准化、设计自动化”理念的新型电力电子教学实验平台设计 177 的恒压或恒流充电。图 1(b)为单相光伏并网系统,光伏电池 Vpv通过 Boost 电路进行升压,同时 Boost 变换器还可实

15、现对光伏电池的最大功率点跟踪。后级为非隔离型全桥逆变电路,在向交流电网 vac注入电流的同时维持中间直流母线电压 Vb的稳定9。图 1(c)为由Buck 电路构成的直流电机驱动器,它以电池作为输入源,Buck 电路对其进行斩波降压,从而控制直流电机M 的转矩和转速。图 1(d)为经典的背靠背三相变换器,其前级经过一组三相桥式电路进行整流,从交流电源va、vb、vc中吸收有功功率并形成直流电压,再经另一组三相桥式电路进行逆变,将直流电压变成另一种幅值和频率的交流电。该系统在交流电机驱动、风力发电、不间断电源中有广泛应用。从上述电力电子系统可以发现如下共性特点。(1)红色框和蓝色框内为半导体器件构

16、成的斩波组件。例如,图 1(a)、(b)中 Boost 电路和图 1(c)中红色框内的斩波组件均为二极管和 MOS 管;图 1(a)、(b)、(d)中的蓝色框内桥式电路中斩波组件则为两个 MOS管。因此,可以设计一个由两个 MOS 管串联构成的标准“斩波模块”,这两个 MOS 管既可同时工作,也可令其中一个 MOS 管的驱动信号始终关断,仅使用该 MOS 管的寄生反并联二极管。(2)灰色框为二极管构成的不控整流电路。图 1(a)中输入侧的不控整流桥由四个二极管构成,输出侧的整流桥由两个二极管构成,是电力电子电路中最常见的两种不控整流结构。因此,可以设计一个标准的“整流模块”,通过内部跳线和外部

17、接口的选择定义其具体结构。此外,将二极管更换成晶闸管,还可将该模块升级为相控整流电路。(3)绿色框标示出的部分均为电感电容构成的滤波电路。其中,图 1(b)中输入侧是单独的电感,直流母线侧电压则为单独电容,输出侧为 LCL 滤波器;图 1(c)中 Buck 输出滤波为经典的 LC 滤波器。综上,可以设计一个含两个电感和一个电容的标准“无源模块”,通过内部跳线和外部接线的配合构成 L、C、LC、LCL 等多类具体滤波电路。此外,图 1(a)所示的变压器 T 的本质是一个带耦合绕组的电感,同样由磁芯和绕组构成,因此可归入该模块中,通过内部跳线和外部接口的选择进行定义。(4)各类电力电子系统均需要测

18、量电压和电流。图 1(c)给出了一种测量电路的示意图,如黄色框所示。本设计将一个电压测量和一个电流测量封装为一个“通用测量模块”,可供各类电路使用。此外,出于低成本考虑,交流电压和电流还可采用互感器来测量,因此本设计还定义了一类“交流测量模块”以供选用。(5)所有电力电子电路均需要配置控制器以实现A/D 转换、闭环控制、PWM 生成等功能,故定义以单片机为基础的“控制模块”(图 1 中未予示出)。2.3 新型教学实验平台的创新思路 本教学实验平台的概念按功能划分如图 2 所示,其主要创新体现在以下方面。图 2 新型电力电子实验教学平台功能和构成 (1)基于电力电子变换功能的模块化划分。传统定制

19、化实验平台采用长导线连接单个分立器件(如功率开关、二极管、电感、电容等),无法直观反映电力电子电路中各类功能单元的作用。而本文所设计的斩波模块、整流模块、无源模块、测量模块和控制模块直接对电力电子电路进行功能划分,更切合电力电子技术的特点。(2)与标准化模块配适的通用预制基板。为了与上述模块适配,本文提出“通用预制基板”概念,基板上预留标准区域用于模块接入,满足快速组装要求;预留测试点方便测试;并在线印层上给出布线辅助定位点,以供快速布线参考。(3)自动布局布线辅助软件。实际电力电子电路要求紧凑布线以最小化线路寄生参数,以及强弱电分离以最小化噪声干扰。为此,本设计借鉴在其他领域获得成功应用的人

20、工智能技术,为“标准化模块”和“通用预制基板”定制了自动布局布线算法,快速实现了系统的最优布局布线,解决了教师侧开发实验时间长、设计一遍遍反复的教学设计瓶颈问题。上述三方面在实验设计和教学过程中互相支持:标准化模块为教学实验提供基础组件;通用预制基板为标准化模块提供固定和连接;布局布线辅助软件帮助教师快速对预制基板进行设计定型,从而实现了高效教学设计,提升了教学质量和教学效果。3 实验平台关键组件设计 3.1 标准化模块设计 3.1.1 模块内部电路设计 各标准化模块原理图和接口图如图 3、图 4 所示。斩波模块的电路示意图如图 3(a)所示。除了两个 MOS管外,该模块还包含了以 UCC21

21、520 芯片为核心的驱动电路以及配套缓冲电路。电路中 HV 为半桥正端连接点,SW 为半桥中点连接点,VSS 为负端连接点。PWM-A 和 PWM-B 为驱动电路的信号输入点,用于控 178 实 验 技 术 与 管 理 图 3 各标准化模块原理图 图 4 各标准化模块接口图 制两个 MOS 管的通断。此外,驱动电路需要 5 V 及15 V 电源供电,所以分别设计了 VCC 及 VDD 作为供电接口。不控整流模块的电路示意图如图 3(b)所示。其上留有内部跳线处,可根据实际需要进行连接,与外部接线配合定义其具体结构。电路中定义 AC1、AC2 为交流接口,DC+、DC为直流接口。无源模块的电路示

22、意图如图 3(c)所示。考虑到该模块具有多种结构变化,在其内部设计了多个跳线点,与外部接线配合可构成 C、L、LC 和 LCL 等各类滤波电路。电路中定义了电感端接口 LV1、LV2,以及电容端接口 CV1、CV2。此外,若电路有使用变压器的需求,模块也可安装变压器(此时电容、电感不焊,故空间仍然足够),通过 LV1、LV2 及变压器接口 TR1、TR2 与外部接线配合使用。通用测量模块的电路示意图如图 3(d)所示,其上使用 AMC1200 进行电压测量,使用 ACS712 进行电流测量。为保证测量的精准性,芯片使用了参考源校准。电压测量接口为 VIN+、VIN,电流测量接口为IP+、IP;

23、对应的测量分别从 Vout、Iout 输出。此外,该模块还引出了 5 V 供电接口 VCC 和信号地接口GND。互感器测量模块的电路示意图如图 3(e)所示,其电压互感器与电流互感器均使用 TVA-1421 电压电流通用互感器,其输出经过使用 OPA376 的运算电路滤波放大后产生测量信号。本模块的连接点和通用测量模块一致。控制模块的电路示意图如图 3(f)所示,其核心是使用 STM32F407ZGT6 芯片作为电路控制器。模块提供至多 15 路 ADC,可读取各个测量模块的输出信号 陈 宇,等:基于“模块标准化、设计自动化”理念的新型电力电子教学实验平台设计 179 并完成 A/D 转换,同

24、时可生成至多 12 路 PWM,实现对斩波模块的控制。模块上留有显示屏接口,可视要求接入 OLED 等显示设备,提升人机交互性能。由于引脚较多,控制模块不设计通用接口,而是采用特设的接口接入电路。3.1.2 模块接口设计 模块接口的标准化在本设计中至关重要,上述五种模块(除控制模块外)的接口可划分为两类:信号接口和功率接口。信号接口使用排针连接,功率接口具有较高电位且需通过较大电流,故采用铜柱连接。在模块具体排布与安装的过程中,考虑到布线要求,模块需旋转方向以获得布线最优解。为使模块在旋转后仍能与基板适配,本设计将所有模块均定义为同一规格的正方形,且四条边上的引脚类型和位置完全相同,不同模块选

25、取其中的部分接口作为连接端口。各模块的接口位置均在图 4 中示出。在实际教学时,上述标准化模块均预先焊接并封装好,可在通用预制基板上即插即用,不需额外焊接工作。3.2 通用预制基板 通用预制基板是上述标准化模块的固定件和连接件。如图 5(a)所示,为了适配标准化模块,通用预制基板上划出九个与模块等面积的区域,每个区域均有 图 5 通用预制基板及模块优化布局图 与标准化模块相同的接口孔位。板上每个区域的四条边上均设计了接口,以使不同角度的模块均可与基板安装。基板上还设计了间距 1 cm 的丝印定位点,以便依照辅助软件结果布线时的走线参考。控制模块接口放置于基板右侧,以便控制模块读取测量模块信号,

26、并对各个斩波模块进行控制,最终形成一个完整、美观、紧凑的电力电子实验系统。在上述设计下,任一模块均能以不同角度插入预制基板中。图 5(b)给出基板某一局部示意图。A 模块安装于左下角的区域,B 模块安装于右上角的区域。假定 A 模块的 a 引脚要与 B 模块的 b 引脚连接,显然连线较远。但此时可将标准化模块调整至合理的位置和角度,从而使走线更短以减少寄生参数。与图 5(b)相比,图 5(c)所示的模块放置位置和角度可使走线显著缩短。值得指出的是,上述模块位置和角度选择均由下一节介绍的自动化辅助设计软件完成,无需人工设计。3.3 布局布线辅助设计软件 布局布线辅助设计软件用以完成以下两个任务:

27、确定模块在基板上放置的位置和角度,并给出模块之间的连线参考,以满足布线距离短、电路寄生参数小的设计需求。布局布线辅助设计的具体流程如图 6 所示。图 6 布局布线辅助软件流程图 3.3.1 基于遗传算法的布局设计 遗传算法模拟了基因遗传组合和变异的特点,算180 实 验 技 术 与 管 理 法结构简单、寻优效率高10-11,故本设计使用遗传算法完成模块位置和角度的选择。具体步骤为:(1)教师向软件输入模块种类、数量及连接关系信息。(2)算法首先根据模块种类和数量随机生成 n 种布局的组合,每种组合都会随机地把模块以不同角度放在基板的九个区域中,每种布局即对应遗传算法中的“种群”。(3)对各布局

28、进行适应度计算。适应度与每种布局的布线结果相关,布线方式利用 Q-learning 完成,详细过程将在下面介绍。(4)从种群中选择适应度高的布局方式,并对这些布局方式进行“交叉”和“变异”,即将两种布局中的某些部位交换,或随机改变某个布局中的局部放置方式,以形成新的种群。(5)进行新一轮的适应度计算,并重复第(4)步,不断筛选进化,直到产生适应度足够高的个体,以此作为最后的布局结果。3.3.2 基于 Q-learning 的布线设计 上述遗传算法所需要的“适应度计算”本质上是一种在该布局下可以实现的最短连线,即各模块之间互连点在基板上的最短布线结果。对于每一组互连点的连线问题,均可抽象为以一个

29、点为起点,避开障碍(其他点和走线)到达另一个点的走迷宫问题,故可通过 Q-learning 算法12-14来进行高效搜索。将 Q-learning 算法应用于本设计的主要思路为:(1)令 Q(s,a)表示当前走线到达的位置 s(即上文中基板线印层上绘制的某个坐标点)采取动作 a(a可选择“向左走一个坐标点”“向右走一个坐标点”“向上走一个坐标点”或“向下走一个坐标点”中的一个)的质量。每个状态的四个动作的质量值都记录在一张表格上,称为 Q-Table。(2)在学习过程中,每次做完一个动作后“环境”(即当前的布线状态)会反馈相应的奖励 r,r 主要由是否完成布线、布线的加权距离、是否碰到障碍等因

30、素给出,动作越好奖励越大,说明布线越好。(3)根据贝尔曼方程计算所做动作的 Q 值,并在Q-table 中进行更新:()(,)(,)(,),(1)maxs as as as aQQrQ=-+(1)其中,s 与 a 表示当前的状态和动作,s与 a表示下一个状态和下一个动作,是学习速率,是一个 0 到 1间的折扣因子,用以调整“当前奖励”和“长期奖励”对算法的权重。采用贪婪算法-greedy 进行学习。在学习的开始阶段,算法完全随机地进行逐点布线以尝试不同的可能性。随着布线次数的增加,随机概率不断减小,直到完全按照当前状态 s 下 Q 值最大的动作来布线,从而获得最大的总奖励,对应于该布局下能寻找

31、到的最短布线结果。对于遗传算法中每一种特定的模块位置和角度,均可用 Q-learning 得到一个最优布局,所对应的最大总奖励即为上述遗传算法的“适应度计算”所需的结果。4 平台快速开发实例 以图 1(b)中的光伏并网电路为例,基于新型电力电子教学实验平台的教学开发流程如图 7 所示。由图可见,一旦教师完成实验电路设计,整个实验系统的设计所需时间不超过 2 h(不含布线后预制基板的 PCB制板时间),设计效率提升显著。下面对关键设计步骤和调试结果进行说明。图 7 快速开发流程图 4.1 模块和连接关系定义 教师首先将图 1(b)中所示的光伏逆变电路系统分解为模块,并确定模块间各接口的连接关系,

32、获得如图 8 所示的模块定义和连接关系图,其中前级升压电路 Boost 采用双管互补开关实现同步整流以提升效率。本例可分解为 3 个斩波模块(斩波 1、斩波 2、斩波 3),3 个无源模块(无源 1、无源 2、无源 3),并根据控制策略确定使用 2 个通用测量模块以及一个互感器测量模块(通用测量 1、通用测量 2 及互感器测量 1),共计 9 个标准化模块,恰好将通用预制基板的 9 个区域全部利用上。进而编写模块接口连接关系表,格式如下:图 8 光伏逆变电路的模块化分解 陈 宇,等:基于“模块标准化、设计自动化”理念的新型电力电子教学实验平台设计 181 节点 A:(斩波 2.HV,斩波 3.

33、HV,无源 2.CV1,通用测量 1.VIN+)节点 B:(斩波 3.SW,无源 3.CV2)上述定义中,A、B 等为节点的唯一标识符,括号内为所有与该节点相连的模块引脚。其中“X.Y”表示“模块 X 中的 Y 引脚”。上述过程花费时间不超过 0.5 h。4.2 布局布线辅助软件生成设计图 将上述定义送入所设计的布局布线辅助软件,即可得到布局布线结果示意图,如图 9(a)所示。图中灰色点为参考节点,与基板上参考基准点丝印对应;黄色方块表示模块,其上标有模块节点、参考方向与名称;红线代表基板正面层的布线,蓝线代表反面层的布线,其交界处的棕色圆点代表连接两面的焊盘或过孔。从该图可直观看出模块位置、

34、方向及布线的合理性。本例共有 9 个模块,连接关系复杂,但使用辅助软件生成布局布线结果仅需 0.5 h。图 9 设计过程和结果 4.3 基板 PCB 布线 以图 9(a)作为设计参考图,即可在 Altium Designer软件里对预制基板的 PCB 文件进行连线。由于预制基板的 PCB 文件中绘有丝印方框与参考坐标点,所以连线十分方便,一般 0.5 h 以内即可完成。然后再对信号线进行连接(由于模块位置均已确定,信号线的连接比较简单,不在自动化布局布线中考虑),最终的 PCB布线如图 9(b)所示。在布局布线结果指导下,本例完成整个基板的PCB 布线所需时间约 0.5 h。4.4 系统组装和

35、实验结果 PCB 基板制作完成后即可进行模块组装,组装结果如图 9(c)所示。该图中所有模块均卸去外壳,便于展示模块内部结构,也便于在教学过程中测试关键的电压、电流节点波形。图 9(d)为模块加装 3D 打印外壳的实物图,用于效果展示和长期示范运行。各关键节点电压波形如图 10 所示。图 10(a)是前级 Boost 升压电路中斩波 1 模块的相关波形,其中PWM-A和PWM-B是斩波1模块Qa和Qb的驱动信号,可见电压波形没有毛刺,没有干扰,说明布局布线的EMI 噪声小。SW 是 Qb两端的电压波形,可见该波形与 PWM-A 形状一致,说明电路正常工作,且电压上升沿过冲小于 1 V,说明模块

36、布局合理,寄生参数小。上述结果说明标准化模块和预制基板设计的合理性,由布线引入的寄生参数小,电路干扰小。图 10(b)是全桥逆变电路中斩波 2 模块和斩波 3模块以及最终输出的相关波形。其中,斩波 2 的半桥中点输出的 SW 和斩波 3 半桥中点输出的 SW 是中心对齐的方波,采用典型的单极倍频调制(SPWM)模式,其占空比按照正弦函数变化。该组波形证明了模块组合可构成更复杂的电路。图 10(b)和图 10(c)均给出了 Vs的波形。其中,图10(b)中的 Vs是若干个开关周期的波形,图 10(c)中的 图 10 实验系统测试波形 182 实 验 技 术 与 管 理 Vs是若干个基波周期的波形

37、。可见全桥逆变电路产生的 SPWM 电压已被无源模块滤波,其谐波成分已充分滤除,充分展示了电力电子电路从“斩波”到“滤波”的关键过程。5 结语 本文提出基于“模块标准化、设计自动化”理念的新型电力电子教学实验平台设计。通过对不同电力电子系统解构,提炼出基于 6 类标准化电路模块的系统组合方法。自主研发了适配的自动布局布线软件,实现了电路的快速设计、组装和测试,大大提升了复杂教学实验案例的设计效率。实践表明,基于该平台搭建的实验系统布局紧凑美观,寄生参数小,实际测试操作方便,各电压、电流节点波形噪声小,输出波形质量好,运行性能优异,大大降低了实验项目研发成本,缩短了研发周期,显著提升了实验教学质

38、量。该平台在本校“信号与控制综合实验”课程中进行了教学试点,主题为“基于光伏发电系统的能量变换与控制”以及“适用于光储系统的能量变换与控制”。教学实践表明,该平台有助于学生快速设计并验证不同方案,显著缩短了实验迭代周期,有效激发了学生自主探究意识和创新意识,增强了教学内容的时代性和前沿性,取得了较好的教学效果。该实验平台还为本专业学生参加大学生创新创业训练计划、大学生电子设计大赛等各类课外学术竞赛提供了研究和训练助力,提升了学生的实践创新能力。2022 年学生借助此平台获得大学生电子设计大赛、电气电子工程创新大赛等省级以上奖项 25 项。参考文献(References)1 毕大强,郭瑞光,陈洪

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48、nese)12 刘俊峰,王晓生,卢俊菠,等.基于多主体博弈和强化学习的多微网系统协同优化研究J.电网技术,2022,46(7):27222732.LIU J F,WANG X S,LU J B,et al.Collaborative optimization of multi-microgrid system based on multi-agent game and reinforcement learningJ.Power System Technology,2022,46(7):27222732.(in Chinese)13 戚远航,侯鹏,金荣森.基于 Q 学习粒子群算法的海上风电场电气

49、系统拓扑优化J.电力系统自动化,2021,45(21):6675.QI Y H,HOU P,JIN R S.Optimization of electrical system topology for offshore wind farm based on q-learning particle swarm optimization algorithmJ.Automation of Electric Power Systems,2021,45(21):6675.(in Chinese)14 CHEN Y,BAI J,KANG Y.A nonisolated single-inductor multiport DCDC topology deduction method based on reinforcement learningJ.IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics,2022,10(6):65726585.(编辑:张文杰)

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