CN105891647B - 充电机的硬件在环测试系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种充电机的硬件在环测试系统。该系统包括:电力系统模拟器,用于根据电力系统的电力模型模拟电力系统,并产生模拟电网信号,其中,模拟电网信号为根据电力模型输出的电力信号;以及功率放大器,与电力系统模拟器和充电机相连接,用于根据模拟电网信号执行功率放大,产生与充电机的功率等级相同的测试电压,其中,充电机用于根据测试电压执行功能测试。通过本发明,解决了相关技术中的硬件在环测试方法不能对充电机在接入电力系统之后执行整机功能测试的问题。

Description

充电机的硬件在环测试系统
技术领域
本发明涉及电力领域,具体而言,涉及一种充电机的硬件在环测试系统。
背景技术
充电机可以接入电力系统,利用电力系统的电能对电力电子设备执行充放电,例如,电动汽车在通过充电机接入电网之后,充电机可以通过电网提供的电源对电动汽车的蓄电池执行充电,或者,也可以对电动汽车的蓄电池执行放电,将电能反馈至电网。随着电动汽车数量的变多,电动汽车接入电网之后的互相影响也随之加深,电动汽车的充电过程,以及电动汽车作为储能系统向电网或者微网输送电能(Vehicle to Grid,简称V2G),都是目前研究的热点和重点问题。充电机是电动汽车和电网之间电能流通的桥梁,也是实现电能流通过程的重要部件。出于能快速为电池组充电又能及时向电网反向馈送能量的功能要求,充电机的设计和控制更为复杂,需要进行大量的测试和实验。但考虑到电网的安全性和稳定性,较难在实际的电网上对电动汽车的充电机进行各种实验和测试。
硬件在环测试是对充电机接入电网之后的运行状态进行测试的常用测试方法,硬件在环测试是通过实时处理器对硬件对象的仿真模型执行运算来模拟实际的运行状态。现有技术中对充电机进行硬件在环测试对充电机和电网的数学模型有比较大的简化,并且,通常是采用计算机模拟电力系统及电网的各种工况,而计算机输出的信号为信号级的弱电信号,无法对充电机进行整机测试,仅能测试充电机的弱电控制器。
针对相关技术中的硬件在环测试方法不能对充电机在接入电力系统之后执行整机功能测试的问题,目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种充电机的硬件在环测试系统,以解决相关技术中的硬件在环测试方法不能对充电机在接入电力系统之后执行整机功能测试的问题。
为了实现上述目的,根据本发明的一个方面,提供了一种充电机的硬件在环测试系统。该系统包括:电力系统模拟器,用于根据电力系统的电力模型模拟电力系统,并产生模拟电网信号,其中,模拟电网信号为根据电力模型输出的电力信号;以及功率放大器,与电力系统模拟器和充电机相连接,用于根据模拟电网信号执行功率放大,产生与充电机的功率等级相同的测试电压,其中,充电机用于根据测试电压执行功能测试。
进一步地,该系统还包括:反馈电路,连接在功率放大器与充电机之间,用于检测测试电压,得到反馈信号,其中,电力系统模拟器与反馈电路相连接,用于根据反馈信号产生模拟电网信号。
进一步地,电力系统模拟器包括:可控电流源,与反馈电路相连接,用于根据反馈信号产生可控电流,其中,可控电流用于模拟充电机的电流,电力系统模拟器用于根据可控电流产生模拟电网信号。
进一步地,电力系统模拟器还包括:电压表,与可控电流源和功率放大器相连接,用于检测可控电流源两端的电压并将检测结果作为模拟电网信号。
进一步地,反馈电路为电流传感器,电流传感器用于检测测试电压的电流。
进一步地,该系统还包括:电池组,与充电机相连接,用于在充电机执行充电时存储电能。
进一步地,该系统还包括:充电机,与功率放大器和电池组相连接,充电机为单向充电机或双向充电机,其中,单向充电机用于对电池组执行充电,双向充电机用于对电池组执行充电和放电。
进一步地,该系统还包括:交流电源,与功率放大器相连接,用于向功率放大器提供用于放大模拟电网信号的功率的电能。
进一步地,该系统还包括:I/O板卡,连接在电力系统模拟器与功率放大器之间,用于将模拟电网信号转换为电压指令,其中,功率放大器用于根据电压指令执行功率放大。
进一步地,电力系统模拟器包括:模拟电源,用于模拟电力系统提供的电源;第一变压器,与模拟电网相连接;输电线路,与变压器相连接;以及第二变压器,与输电线路和功率放大器相连接。
本发明通过功率放大器放大用于模拟电力系统的电力系统模拟器输出的模拟电网信号,将信号级的信号放大至与充电机的功率等级相同的测试电压,充电机可以根据测试电压执行功能测试,解决了相关技术中的硬件在环测试方法不能对充电机在接入电力系统之后执行整机功能测试的问题,进而达到了可以对充电机在接入电力系统之后执行整机功能测试的效果。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1是根据本发明第一实施例的充电机的硬件在环测试系统的示意图;
图2是根据本发明第二实施例的充电机的硬件在环测试系统的示意图;以及
图3是根据本发明实施例的电力系统模拟器的示意图。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是,本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本申请的实施例。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本发明的实施例提供了一种充电机的硬件在环测试系统。
图1是根据本发明第一实施例的充电机的硬件在环测试系统的示意图。如图1所示,该系统包括电力系统模拟器10和功率放大器20。
电力系统模拟器10用于根据电力系统的电力模型模拟电力系统,并产生模拟电网信号,其中,模拟电网信号为根据电力模型输出的电力信号。
电力系统模拟器10可以是计算机,通过输入根据理想情况简化后的电力系统的电力模型模拟电力系统的运行,输出模拟电网信号,该模拟电网信号为计算机输出的信号级的模拟信号。
电力系统模拟器10也可以包括电力系统的模拟器件,通过多个模拟器件模拟电力系统中的某些组成部分。
例如,电力系统模拟器10可以包括变压器、输电线路模拟器、RC滤波器等等部件以模拟实际的电力系统。
相较于仅采用输入简化的电力模型的计算机模拟电力系统,采用模拟器件模拟电力系统与实际电力系统的运行更相似,能够更好地模拟电力系统的实际运行状态。
功率放大器20与电力系统模拟器10和充电机相连接,用于根据模拟电网信号执行功率放大,产生与充电机的功率等级相同的测试电压,其中,充电机用于根据测试电压执行功能测试。
功率放大器20根据模拟电网信号执行功率放大可以是直接将模拟电网信号放大为与充电机的功率等级相同的电压,也可以功率放大器20自身的输入端配置有低电压,将模拟电网信号作为一个输入的指令信号,控制功率放大器20切换功率放大等级,将输入端的低电压放大为与充电机的功率等级相同的电压。
该实施例提供的充电机的硬件在环测试系统,通过功率放大器20放大用于模拟电力系统的电力系统模拟器10输出的模拟电网信号,将信号级的信号放大至与充电机的功率等级相同的测试电压,充电机可以根据测试电压执行功能测试,解决了相关技术中的硬件在环测试方法不能对充电机在接入电力系统之后执行整机功能测试的问题,进而达到了可以对充电机在接入电力系统之后执行整机功能测试的效果。
该系统还可以包括反馈电路,反馈电路可以用于检测功率放大器20输出至充电机的测试电压,连接在功率放大器20与充电机之间,在检测到测试电压之后,得到反馈信号。
反馈信号携带有功率放大器20输出至充电机的测试电压的信息,可以是测试电压的电压值、电流值或功率值等等。具体而言,反馈电路可以是电流传感器,检测测试电压的电流。
电力系统模拟器10与反馈电路相连接,可以根据反馈信号产生模拟电网信号。可选地,如果电力系统模拟器10是计算机,电力系统模拟器10可以根据模拟电力系统的电力模型对反馈电路检测测试电压得到的反馈信号执行计算,输出模拟电网信号,以模拟实际的电力系统的运行状态;如果电力系统模拟器10包括模拟实际电力系统的多个模拟器件,则电力系统模拟器10可以模拟出电力系统的实际运行状态,输出一个信号级的模拟电网信号以对接入电力系统模拟器10的充电机做出响应。
优选地,电力系统模拟器10可以包括模拟电源,第一变压器,输电线路和第二变压器。这些器件可以用于模拟电力系统的部分电力模型。模拟电源可以模拟电力系统提供的电源,第一变压器与模拟电网相连接,输电线路与变压器相连接,第二变压器与输电线路和功率放大器20相连接。
电力系统模拟器10可以包括可控电流源,可控电流源与反馈电路相连接,可以根据反馈信号产生可控电流以模拟充电机的电流,电力系统模拟器10的其它部件可以根据可控电流产生模拟电网信号。
电力系统模拟器10还可以包括电压表,检测电力系统模拟器10加载在可控电流源两端的电压,由于可控电流源可以模拟充电机,电力系统模拟器10加载在可控电流源两端的电压即为模拟的电力系统加在充电机上的电压,电压表在检测之后得到的检测结果可以作为模拟电网信号输出至功率放大器20。其中,电压表与可控电流源和功率放大器20相连接。
作为该实施例的一种优选实施方式,系统中还可以包括上述的用于执行功能测试的充电机,充电机与功率放大器20相连接。
该系统中还可以包括电池组,电池组与充电机相连接,用于在充电机执行充电时存储电能。
可选地,充电机可以是单向充电机或双向充电机。单向充电机可以对电池组执行充电,双向充电机可以对电池组执行充电和放电,在同一时刻,双向充电机可以对电池组执行充电或放电。
该系统还可以包括交流电源,交流电源与功率放大器20相连接,用于向功率放大器20提供用于放大模拟电网信号的功率的电能。
可选地,该系统还可以包括I/O板卡,连接在电力系统模拟器10与功率放大器20之间,用于将模拟电网信号转换为电压指令,其中,功率放大器20用于根据电压指令执行功率放大。
图2是根据本发明第二实施例的充电机的硬件在环测试系统的示意图。该实施例可以作为上述第一实施例的优选实施方式,如图2所示,该系统包括电力系统模拟器10,功率放大器20,充电机30,电池组40,交流电源50和电流传感器60。
电力系统模拟器10可以是包括多核CPU的计算机,用于模拟电网的电力模型。电力系统模拟器10的模拟输出端输出电压指令至功率放大器20。功率放大器20与电力系统模拟器10相连接,功率放大器20的模拟输入端接收电压指令,并根据电压指令执行功率放大,在功率放大器20的A、B、C三相交流输出端输出与充电机30的功率等级相同的三相电压。充电机30与功率放大器20相连接,通过充电机30的A、B、C三个端口分别接收功率放大器20输出的A、B、C三相电压。充电机30根据功率放大器20输出的三相电压执行充电机30的功能测试,电池组40与充电机30相连接,可以储存电能,可以在充电机30执行充电的时候储存电能,在充电机30执行放电的时候将储存的电能提供给充电机30。交流电源50用于与功率放大器20通过a、b、c三相电线与功率放大器20相连接,向功率放大器20提供电能,功率放大器20可以利用交流电源50的电能执行功率放大。三个电流传感器60可以分别设置在功率放大器20和充电机30之间的三相电线上,并与电力系统模拟器10相连接,将测量的电流测量值反馈至电力系统模拟器10的模拟输入端。
该实施例提供的充电机的硬件在环测试系统,通过功率放大器20放大用于模拟电力系统的电力系统模拟器10输出的电压指令,向充电机30输出与充电机30的功率等级相同的测试电压,充电机30可以根据测试电压执行功能测试,解决了相关技术中的硬件在环测试方法不能对充电机在接入电力系统之后执行整机功能测试的问题,进而达到了可以对充电机在接入电力系统之后执行整机功能测试的效果。
图3是根据本发明实施例的电力系统模拟器的示意图。如图3所示,电力系统模拟器可以包括无穷大电源11,变压器12,输电线路13,变压器14,RC滤波器15,可控电流源16和电压表17。
无穷大电源11用于模拟电力系统的电源,变压器12与无穷大电源11相连接,用于对模拟的电力系统中的电源执行升降压处理,输电线路13与变压器12相连接,用于模拟电力系统中的输电线路,变压器14与输电线路13相连接,用于对输电线路输出的电压执行升降压处理,RC滤波器15与变压器14相连接。可控电流源16与变压器14和RC滤波器15通过两个信号输入端接收反馈电路反馈的信号,根据反馈电路反馈的信号模拟充电机,电压表17用于检测可控电流源16两端的电压,并可以通过两个信号输出端输出检测到的可控电流源16的电压值的信号。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种充电机的硬件在环测试系统,其特征在于,包括:
电力系统模拟器,用于根据电力系统的电力模型模拟所述电力系统,并产生模拟电网信号,其中,所述模拟电网信号为根据所述电力模型输出的电力信号;
以及
功率放大器,与所述电力系统模拟器和充电机相连接,用于根据所述模拟电网信号执行功率放大,产生与所述充电机的功率等级相同的测试电压,其中,所述充电机用于根据所述测试电压执行功能测试,
其中,所述系统还包括:反馈电路,连接在所述功率放大器与所述充电机之间,用于检测所述测试电压,得到反馈信号,其中,所述电力系统模拟器与所述反馈电路相连接,用于根据所述反馈信号产生所述模拟电网信号。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述电力系统模拟器包括:
可控电流源,与所述反馈电路相连接,用于根据所述反馈信号产生可控电流,其中,所述可控电流用于模拟所述充电机的电流,所述电力系统模拟器用于根据所述可控电流产生所述模拟电网信号。
3.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,所述电力系统模拟器还包括:
电压表,与所述可控电流源和所述功率放大器相连接,用于检测所述可控电流源两端的电压并将检测结果作为所述模拟电网信号。
4.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述反馈电路为电流传感器,所述电流传感器用于检测所述测试电压的电流。
5.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述系统还包括:
电池组,与所述充电机相连接,用于在所述充电机执行充电时存储电能。
6.根据权利要求5所述的系统,其特征在于,所述系统还包括:
所述充电机,与所述功率放大器和所述电池组相连接,所述充电机为单向充电机或双向充电机,其中,所述单向充电机用于对所述电池组执行充电,所述双向充电机用于对所述电池组执行充电和放电。
7.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述系统还包括:
交流电源,与所述功率放大器相连接,用于向所述功率放大器提供用于放大所述模拟电网信号的功率的电能。
8.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述系统还包括:
I/O板卡,连接在所述电力系统模拟器与所述功率放大器之间,用于将所述模拟电网信号转换为电压指令,其中,所述功率放大器用于根据所述电压指令执行功率放大。
9.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述电力系统模拟器包括:
模拟电源,用于模拟所述电力系统提供的电源;
第一变压器,与所述模拟电网相连接;
输电线路,与所述变压器相连接;以及
第二变压器,与所述输电线路和所述功率放大器相连接。
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