面向新工科人才培养的风力发电虚拟仿真实验平台设计及应用

创新创业理论研究与实践 ›› 2023, Vol. 6 ›› Issue (6): 45-47.

面向新工科人才培养的风力发电虚拟仿真实验平台设计及应用

苗磊, 李擎, 杨旭, 崔家瑞, 郭典雨

北京科技大学自动化学院,北京 100083

出版日期:2023-03-25 发布日期:2023-05-19
通讯作者: 李擎（1971-）,男,河北唐山人,博士,教授,研究方向：人工智能、本科教学与管理、实验室建设与管理,通讯邮箱：liqing@ies.ustb.edu.cn。
作者简介:苗磊（1984-）,男,河北邯郸人,博士,工程师,研究方向：实验教学与实验室建设。
基金资助:
教育部第二批新工科研究与实践项目（E-ZDH20201602）; 教学部产学合作协同育人新工科建设项目（2021010460001, 202101320001）; 教育部高等学校自动化类专业教学指导委员会专业教育教学改革研究课题（202104,202149）; 中央高校基本科研业务费专项资金项目（FRF-TP-20-060A1）

Design and Application of Wind Power Virtual Experimental Platform for the New Engineering Talent Cultivation

MIAO Lei, LI Qing, YANG Xu, CUI Jiarui, GUO Dianyu

School of Automation & Electrical Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing, 100083, China

Online:2023-03-25 Published:2023-05-19

摘要/Abstract

摘要： 为了从新工科人才培养的角度助力“双碳计划”,设计了一套风力发电虚拟仿真实验平台,并在实践教学中应用。首先,构建虚拟仿真平台整体框架。其次,以风力机变桨距控制、整流器及逆变器矢量控制作为基础实验项目,并在分析实际工程背景的前提下,设计了发电机低耗运行和不平衡电压下的逆变器控制拓展实验。最后,完成包括课前预习测验自动计分、课中实验结果即时评判以及课后总结报告自动初评等环节在内的实验教学全流程考核。虚仿平台实际应用效果表明,作为理论课教学内容的有力补充,该平台有助于提升学生创造性解决风力发电领域复杂工程问题的能力。

关键词: 风力发电, “双碳”目标, 新工科, 虚拟仿真, 复杂工程问题, 人才培养

Abstract: A set of virtual simulation experimental platform of wind power generation is designed and applied in practical teaching for assisting carbon reduction from the perspective of new engineering talent cultivation. Firstly, the overall framework of the virtual simulation platform is built. Then, the basic experiments are set up, which include variable pitch control experiment, rectifier and inverter vector control experiments. Moreover, the low-loss operation of generator and control strategy for grid-connected inverter under unbalanced voltage conditions are designed as developed experiments, which on the premise of analyzing the actual engineering background. Finally, the artificial intelligent technology is adopted to complete the whole assessment of the experimental courses, which including experiment preparation test, real-time evaluation of experimental results and automatic preliminary evaluation of summary report. The practical application results show that the virtual simulation experimental platform complements the theory course effectively, and improves innovation ability of students’ for solving complex engineering problems in the field of wind power generation.

Key words: Wind power, Carbon peak and neutrality targets, New engineering, Virtual simulation, Complex engineering problems, Training of talents

中图分类号:

TM614-4
G642

苗磊, 李擎, 杨旭, 崔家瑞, 郭典雨. 面向新工科人才培养的风力发电虚拟仿真实验平台设计及应用[J]. 创新创业理论研究与实践, 2023, 6(6): 45-47.

MIAO Lei, LI Qing, YANG Xu, CUI Jiarui, GUO Dianyu. Design and Application of Wind Power Virtual Experimental Platform for the New Engineering Talent Cultivation[J]. The Theory and Practice of Innovation and Enntrepreneurship, 2023, 6(6): 45-47.

参考文献

[1] 刘冬霞. 基于工程管理专业人才培养的虚拟仿真实践教学模式研究[J].创新创业理论研究与实践,2021,4(8):110-111,114.
[2] 文娟. 虚拟仿真背景下《发电厂电气主系统》实验教学改革——以南华大学为例[J].创新创业理论研究与实践,2022,5(14):66-68.
[3] 阎群,李擎,崔家瑞,等.新工科背景下实践类课程混合教学模式研究[J].实验技术与管理,2021,38(1): 198-201.
[4] 许丽,王鸿鹏,高振元,等.综合性高校虚拟仿真实验教学项目群建设初探[J].实验室研究与探索, 2021,40(12):187-190.
[5] 吕庆功,许文婧,秦子.基于钢铁生产虚拟仿真的工程实践课程建设[J].实验室研究与探索,2022,41(1): 254-258.
[6] 王志琼,刘广武,刘津彤,等.多维协同虚拟仿真创新实践教学体系构建[J].实验室研究与探索,2021,40(5):197-201.
[7] 张琦,彭志科,寇雨丰,等.海洋工程试验的浮式风力发电机模型设计[J].实验室研究与探索,2019,38(6): 9-12,17.
[8] 黄娜,关正伟,党晓圆,等.直驱风力发电机翼型特性数值仿真[J].计算机仿真,2021,38(10):124-127,132.
[9] 邢作霞,张新宇,刘洋,等.风电机组运行功率特性原理验证型实验开发[J].实验技术与管理,2021,38(4): 192-196,217.
[10] 王攀攀,晏夏瑜,徐瑞东,等.基于重复+PI控制的LCL型并网逆变器仿真研究[J].实验室研究与探索,2020,39(5):90-97.
[11] 李进泽,梅恬语,赵震,等.不同工况下3.3 MW永磁直驱风力发电机电磁场仿真分析及损耗修正[J].可再生能源,2022,40(3):338-343.
[12] 陈凯杰,赵葵银,任晓红,等.不平衡电网电压下双馈异步风力发电机组控制策略研究[J].湖南工程学院学报(自然科学版), 2021, 31(3): 8-12,42.
[13] 姚吉,陈子坚,冯红岩,等.可移动式风光互补发电实验实训系统设计与研究[J].实验技术与管理,2019,36(7):87-92.
[14] 艾萌萌,夏云彦,徐永明.虚拟仿真实验在电气工程专业应用探究——以潜油电动机实验为例[J].中国现代教育装备,2022(9):20-22.

[1]	周肖舒, 霍楷. OBE理念下高校艺术设计专业创新创业人才培养模式研究与探索[J]. 创新创业理论研究与实践, 2023, 6(6): 1-6.
[2]	白丽, 刘妍, 王哲. 全教育链创新创业人才培养模式构建与思考——以经济学类专业为例[J]. 创新创业理论研究与实践, 2023, 6(6): 7-10.
[3]	李翠, 王冠宇, 赵丽丽. 新格局下“新商科”应用型人才培养成效分析——以青岛理工大学为例[J]. 创新创业理论研究与实践, 2023, 6(6): 11-14.
[4]	李牧南. 新工科背景下TRIZ导入理工科高校创新创业课程体系的路径分析[J]. 创新创业理论研究与实践, 2023, 6(6): 15-18.
[5]	阎凤元, 荣广新, 孙恒, 李兆慈. LNG接收站虚拟仿真创新实验平台建设[J]. 创新创业理论研究与实践, 2023, 6(6): 32-35.
[6]	张维, 闫俊, 唐恒福. 基于超低排放的SCR脱硝系统虚拟仿真实验教学改革方案的设计[J]. 创新创业理论研究与实践, 2023, 6(6): 39-41.
[7]	王蕾, 伦志新, 陈艳梅, 葛超. “专创融合”背景下机器人综合设计课程改革与实践[J]. 创新创业理论研究与实践, 2023, 6(6): 59-61.
[8]	王畅, 赵赫, 左丽丽, 冯世德, 王乐新. “新农科”背景下农业院校创新创业人才培养模式研究[J]. 创新创业理论研究与实践, 2023, 6(6): 76-78.
[9]	尚宏周, 王晓雷, 张学丽. 地方本科院校创新创业教育保障体系探索与实践——以华北理工大学为例[J]. 创新创业理论研究与实践, 2023, 6(6): 87-90.
[10]	权印. 基于校地合作的应用型本科人才培养研究[J]. 创新创业理论研究与实践, 2023, 6(6): 119-121.
[11]	张淼, 王志刚, 王凯宏, 王化波. 立足服务粤港澳大湾区发展的民办高校人才培养模式研究[J]. 创新创业理论研究与实践, 2023, 6(6): 122-124.
[12]	倪艳凤, 倪艳荣, 张开拓, 郑先锋, 解瑞云. 新工科实践教学基地建设研究与实践[J]. 创新创业理论研究与实践, 2023, 6(6): 131-133.
[13]	宋以国, 陈宁, 李文逸. 新工科背景下基于实践的工程通识教育研究与课程建设[J]. 创新创业理论研究与实践, 2023, 6(6): 180-183.
[14]	丁淑琴, 买丹, 潘琳, 张爱君, 于晶晶, 黄雄. 虚拟仿真技术推动临床寄生虫学检验实验课程创新研究[J]. 创新创业理论研究与实践, 2023, 6(6): 188-190.
[15]	陈伟华, 闫孝姮, 邱彬, 王巍, 王雨虹. “专创融合”理念下电气类专业硕士人才培养模式研究与实践[J]. 创新创业理论研究与实践, 2023, 6(6): 194-198.