風力渦輪機變得越來越大，而且需要放到更高的地方，這樣才能為轉子葉片提供足夠的旋轉空間。將這些渦輪機放到距地面120米（相當于美國足球場的長度）的高度之前，最好能夠對他們的情況進行一下測試。美國能源部授予克萊姆森大學修復研究所（CURI）有史以來最大的工程項目方案執(zhí)行權，要建造世界上能夠對風力渦輪機組進行測試的最強大的機械測試設備，渦輪機組的發(fā)電能力可高達15兆瓦，這個測試設備是當前使用的最大的發(fā)電機組的三倍大小。這個設備將協(xié)助美國能源部完成一個偉大的目標，在2030年之前使用風能產生全美國所需電能（目前每年需25000萬億瓦時的電能）的20%。

美國能源部發(fā)表聲明會提供15兆瓦的電網模擬器，安放在杜克能源電網研究創(chuàng)新與發(fā)展（eGRID）中心。有了這個能提供15兆瓦的電網模擬器，公司研究人員可以測試任何能源發(fā)電的硬件原型機的機械與電氣特性，測設規(guī)模可以達到實際使用規(guī)模，測試環(huán)境是可控的和校準的，在將這些能源發(fā)電機組并入實際的電網之前，對他們的機械與電氣特性進行測試是非常有必要的。

克萊姆森大學的研究人員使用國家儀器公司（NI）的基于FPGA的硬件平臺，采用LabVIEW軟件和LabVIEW FPGA 模塊進行系統(tǒng)設計，創(chuàng)建一個能夠實現(xiàn)硬件在環(huán)（HIL)控制的系統(tǒng)。 FPGA器件的確定性和LabVIEW 實時模塊會幫助研究人員創(chuàng)建一個靈活的可靠的系統(tǒng)，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的獲取，通信和控制等功能。

eGTID用于監(jiān)測大功率故障和反應情況的三個關鍵部件有：
? 用于模擬電網的功率放大器和反應器
? 用于創(chuàng)建逼真模擬反應的實時數(shù)字仿真器（RTDS）
? 完善的控制接口

功率放大器和反應器采用了任意波形發(fā)生器、15兆瓦的電感器和電阻，可以被83微妙的更新頻率控制。東元西屋電機公司設計并建造了這個功率放大器，通過光纖通信鏈路采用了定制的串行通信協(xié)議對其實現(xiàn)控制。

實時數(shù)字仿真器（RTDS）能夠仿真出一個中等容量大小的電網的真實運行情況。RTDS與功率放大器結合使用能夠預置的電壓來表示一個電源系統(tǒng)，并且能夠真實的反映出連接到這個系統(tǒng)的測試器件的影響，能夠提供硬件在環(huán)（HIL）控制能力。這兩個關鍵部件模擬和測試了整個網絡的物理系統(tǒng)，包括風力發(fā)電機組，動態(tài)電網和一些控制算法。

控制接口用于管理電網模擬器的各個方面，它的功能分為以下三類：
? 數(shù)據(jù)采集和記錄
? 通信
? 控制

克萊姆森大學的開發(fā)團隊為實現(xiàn)電網模擬器的控制部件考慮了很多選擇，NI公司的硬件和軟件的確定性、靈活性和模塊化設計使NI成為最佳的選擇。控制接口是基于NI的PXI擴展接口平臺，采用了NI公司R系列的多功能可重配置I/O接口（RIO）FPGA模塊，GPS同步計時卡、NI公司的FlexRIO FPGA模塊和NI公司的CompactRIO系統(tǒng)擴展。NI公司的FlexRIO結構式基于賽靈思Virtex 系列FPGA芯片。LabVIEW軟件直觀的編程環(huán)境徹底縮減了整個系統(tǒng)的開發(fā)時間。一個小型的具有FPGA或HDL編程開發(fā)經驗的開發(fā)小組，采用LabVIEW軟件和LabVIEW FPGA 模塊就可以快速的創(chuàng)建一個自定義的系統(tǒng)。

注：克萊姆森大學修復研究所的Mark McKinney、Ben Gislason、和 J. Curtiss Fox將這個工程項目提交給了2014 NI工程影響力競賽獎勵大會，并且進入到了能源類工程項目組的決賽。

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