CN107870269B - 一种发电机组模拟装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发电机组模拟装置，一方面，可基于用户输入的发电机组参数生成相应的待测发电机组模型，以模拟不同类型的发电机组的输出特性；另一方面，可基于用户输入的发电机组参数以及测试参数，对不同类型的发电机组与设备之间的兼容性进行测试及分析，并将测试结果反馈给用户，使得用户能够直接基于所述发电机组模拟装置，对各种发电机组与设备进行全面的兼容性测试，而无需在每一次测试之后更换相应发电机组以完成下一次测试，更无需为每一个测试项目配备相应的测试发电机组。解决了现有的发电机组与设备的兼容性测试方式所存在的测试不全面、灵活性较低以及成本较高的问题。

Description

一种发电机组模拟装置
技术领域
本发明涉及计算机控制领域，尤其涉及一种待测发电机组模拟装置。
背景技术
为确保网络数据中心、数据交换中心、金融结算中心以及重要系统调度中心等位置的设备能够得到不间断的电源供电，业内常采用“市电供电+备用发电机组供电”的电源供电系统来为相应位置的设备进行供电，当市电发生停电故障时，可立即采用备用发电机组为设备进行供电，如为UPS(Uninterruptible Power Supply，不间断电源)、精密空调等设备进行供电。
需要说明的是，使用备用发电机组为设备供电时，需要保证备用发电机组与设备的兼容性，只有当备用发电机组与设备良好兼容时，设备才能正常工作。但是，一方面，由于设备的供应商所具备的发电机组非常有限，因而在进行兼容性测试时，供应商所能够使用的发电机组的输出特性较为固定(如仅为一种或几种)，不能较好的模拟实际应用中的各种发电机组的输出特性，从而在实际应用中，可能仍然会存在测试发电机组与设备不兼容的问题；另一方面，即使供应商具备较多的发电机组，在进行发电机组与设备的兼容性测试时，还需要不断地更换相应的发电机组以完成全面的测试，因而还会使得整个测试过程很不灵活；再一方面，设备的供应商还需花费大量的资金购买较多的发电机组，以用于兼容性测试，使得兼容性测试的成本过高。
也就是说，现有的发电机组与设备的兼容性测试方式存在测试不全面、灵活性较低以及成本较高的问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种发电机组模拟装置，用以解决现有的发电机组与设备的兼容性测试方式所存在的测试不全面、灵活性较低以及成本较高的问题。
本发明实施例提供了一种发电机组模拟装置，包括整流模块、人机交互模块、模拟控制模块、逆变模块以及测试分析模块，其中：
所述整流模块，用于将接收到的市电转化为直流电，并将所述直流电输出至所述逆变模块；
所述人机交互模块，用于接收用户输入的发电机组参数以及测试参数，并将所述发电机组参数发送至所述模拟控制模块，将所述发电机组参数以及所述测试参数发送至所述测试分析模块，以及接收所述测试分析模块反馈的测试结果，并将所述测试结果进行显示；其中，所述发电机组参数是用于生成待测发电机组模型的参数，所述测试参数是用于对所述待测发电机组模型进行兼容性测试的参数；
所述模拟控制模块，用于根据所述发电机组参数生成待测发电机组模型，并根据所述待测发电机组模型生成用于控制所述逆变模块的逆变控制参数，以使得所述逆变模块的输出特性能够模拟所述待测发电机组模型的输出特性；
所述逆变模块，用于根据所述模拟控制模块的控制，将所述直流电转化为能够模拟所述待测发电机组模型的输出特性的交流电并输出，以及，将用于表示所述模拟装置的运行状态的运行参数发送至所述测试分析模块；
所述测试分析模块，用于根据所述发电机组参数、所述测试参数以及所述运行参数生成测试结果，并将所述测试结果反馈至所述人机交互模块。
本发明有益效果如下：
本发明实施例提供了一种发电机组模拟装置，一方面，可基于用户输入的发电机组参数生成相应的待测发电机组模型，以模拟不同类型的发电机组的输出特性；另一方面，可基于用户输入的测试参数，对不同类型的发电机组与设备之间的兼容性进行测试及分析，并将测试结果反馈给用户，使得用户能够直接基于所述发电机组模拟装置，对各种发电机组与设备进行全面的兼容性测试，而无需在每一次测试之后更换相应发电机组以完成下一次测试，更无需为每一个测试项目配备相应的测试发电机组。解决了现有的发电机组与设备的兼容性测试方式所存在的测试不全面、灵活性较低以及成本较高的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1所示为本发明实施例中的发电机组模拟装置的结构示意图；
图2所示为本发明实施例中的三项晶闸管整流电路的电路结构示意图；
图3所示为本发明实施例中的三相高频整流电路的电路结构示意图；
图4所示为本发明实施例中的两电平逆变电路的电路结构示意图；
图5所示为本发明实施例中的中点钳位型三电平逆变电路的电路结构示意图；
图6所示为本发明实施例中的模拟控制模块的原理示意图；
图7所示为本发明实施例中的待测发电机组模型的结构示意图；
图8所示为本发明实施例中的待测发电机组模型的内燃机子模块的结构示意图；
图9所示为本发明实施例中的待测发电机组模型的电压调节器子模块的结构示意图；
图10所示为本发明实施例中的测试分析模块的结构示意图；
图11所示为本发明实施例中的稳态带栽能力曲线的示意图；
图12所示为本发明实施例中的发电机组模拟装置的输出电压/电流的一种可能的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
为了解决现有的发电机组与设备的兼容性测试方式所存在的测试不全面、灵活性较低以及成本较高的问题，本发明实施例提供了一种发电机组模拟装置，如图1所示，其为本发明实施例中所述的发电机组模拟装置的结构示意图。具体的，由图1可知，所述发电机组模拟装置可包括整流模块11、人机交互模块12、模拟控制模块13、逆变模块14以及测试分析模块15，其中：
所述整流模块11，可用于将接收到的市电转化为直流电，并将所述直流电输出至所述逆变模块；
所述人机交互模块12，可用于接收用户输入的发电机组参数以及测试参数，并将所述发电机组参数发送至所述模拟控制模块，将所述发电机组参数以及所述测试参数发送至所述测试分析模块，以及接收所述测试分析模块反馈的测试结果，并将所述测试结果进行显示；其中，所述发电机组参数是用于生成待测发电机组模型的参数，所述测试参数是用于对所述待测发电机组模型进行兼容性测试的参数；
所述模拟控制模块13，可用于根据所述发电机组参数生成待测发电机组模型，并根据所述待测发电机组模型生成用于控制所述逆变模块的逆变控制参数，以使得所述逆变模块的输出特性能够模拟所述待测发电机组模型的输出特性；
所述逆变模块14，可用于根据所述模拟控制模块的控制，将所述直流电转化为能够模拟所述待测发电机组模型的输出特性的交流电并输出，以及，将用于表示所述模拟装置的运行状态的运行参数发送至所述测试分析模块；
所述测试分析模块15，可用于根据所述发电机组参数、所述测试参数以及所述运行参数生成测试结果，并将所述测试结果反馈至所述人机交互模块。
也就是说，本发明实施例中所述的发电机组模拟装置，一方面，可基于用户输入的发电机组参数生成相应的待测发电机组模型，以模拟不同类型的发电机组的输出特性；另一方面，可基于用户输入的发电机组参数以及测试参数，对不同类型的发电机组与设备之间的兼容性进行测试及分析，并将测试结果反馈给用户，使得用户能够直接基于所述发电机组模拟装置，对各种发电机组与设备进行全面的兼容性测试，而无需在每一次测试之后更换相应发电机组以完成下一次测试，更无需为每一个测试项目配备相应的测试发电机组。解决了现有的发电机组与设备的兼容性测试方式所存在的测试不全面、灵活性较低以及成本较高的问题。
具体地，通常情况下，所述发电机组参数可包括容量、频率、额定电压、额定功率、效率、直轴同步电抗、交轴同步电抗、直轴瞬态电抗、交轴瞬态电抗、直轴超瞬态电抗、交轴超瞬态电抗、零序电抗、定子电枢电阻、励磁绕组电阻、直轴阻尼绕组电阻、交轴阻尼绕组电阻、转子同步角速度、直轴励磁电感、交轴励磁电感、定子绕组漏感、开路电流时间常数、超瞬变时间常数、电枢时间常数、空载励磁电流、满载励磁电压、空载损耗、满载损耗以及极对数等参数。当然，所述发电机组参数还可进一步包括其它任意能够确定所述待测发电机组模型的参数(需要说明的是，这些参数通常可通过发电机组的技术说明书获得)，如发电机组中发动机的最大功率、发动机的最大转矩、发动机的排量以及发动机的压缩比例等，对此不作任何限定。
另外，需要说明的是，对于不能直接从发电机组的技术说明书获得的发电机组参数，如发电机组中电压调节器的各参数以及发电机组中发动机速度调节器的各参数等，还可通过与发电机组厂商的沟通或者利用系统辨识的方法间接获得，对此也不作任何限定。
进一步地，所述测试参数可包括测试项目(如稳态带载能力测试、瞬态带载能力测试等项目的名称或编号)以及与所述发电机组模拟装置的各个参数相对应的测试阈值，如输出功率阈值、瞬态电压阈值、频率恢复时间阈值、频率偏差阈值、电压总畸变率阈值、输出电压阈值以及输出电流阈值等，本实施例对此不作任何限定。
另外，需要说明的是，所述发电机组参数以及所述测试参数均可根据实际情况灵活设置，本发明实施例对此不作任何限定。
可选地，所述整流模块11的电路结构至少可为三项晶闸管整流电路结构、或三相高频整流电路结构。
需要说明的是，所述三相晶闸管整流电路结构(即三相桥式晶闸管全控整流电路的拓扑结构)通常可如图2所示，所述三相高频整流电路结构(即三相桥式脉冲宽度调制整流电路的拓扑结构)通常可如图3所示，其中，VA、VB以及VC可表示振幅相等、频率相等且相位差互为120°的三相电，对此不作赘述。
当然，需要说明的是，所述整流模块11的电路结构除了可为以上两种电路结构之外，还可为其它任意能够实现整流功能的电路结构，如二极管三相桥式整流电路结构(将图2中的各晶闸管换成二极管即可实现)等，本发明实施例对此不作任何限定。
进一步地，由于逆变电路的动态响应速度通常是远远高于发电机组的，因而，可使用逆变电路来模拟各种发电机组的输出特性，因此，本实施例中所述的逆变模块14的电路结构通常可为逆变电路结构。
具体地，所述逆变模块14的电路结构至少可为两电平逆变电路结构、或中点钳位型三电平逆变电路结构。
需要说明的是，所述两电平逆变电路结构(即两电平逆变电路的拓扑结构)通常可如图4所示，所述中点钳位型(NPC)三电平逆变电路结构(即NPC三电平逆变电路的拓扑结构)通常可如图5所示。
当然，需要说明的是，所述逆变模块14的电路结构除了可为以上两种电路结构之外，还可为其它任意能够实现逆变功能的电路结构，对此也不作任何限定。
也就是说，逆变模块14可将接收到的由整流模块11发送的直流电转化为交流电，且所述逆变模块14转化得到的交流电能够模拟所述待测发电机组的输出特性，如输出阻抗等，本发明实施例对此不作任何限定。
再有，需要说明的是，所述逆变模块14通常可具备一采集子模块，可用于采集所述发电机组模拟装置的运行参数，以及可采集所述发电机组模拟装置的输出电流/电压的各次谐波，对此不作赘述。
进一步地，如图6所示，所述模拟控制模块13具体可包括建模单元131以及算法单元132，其中：
所述建模单元131，可用于根据接收到的发电机组参数生成待测发电机组模型；
所述算法单元132，可用于根据所述建模单元131生成的所述待测发电机组模型，生成用于控制所述逆变模块的逆变控制参数。
需要说明的是，所述建模单元131通常可包括一个初始发电机组模型，在接收到用户输入的发电机组参数之后，所述建模单元131可基于所述初始发电机组模型建立与所述发电机组参数相对应的待测发电机组模型，因而，当需要采用不同的发电机组与设备进行兼容性测试时，只需修改输入的发电机组参数以及测试参数即可，相比于现有技术而言，对不同发电机组与设备的兼容性测试更为全面以及更为灵活，还能进一步节省兼容性测试的成本、提高兼容性测试的效率。
另外，需要说明的是，所述算法单元132通常可基于传统的PID(Proportion-Integral-Differential，比例-积分-微分)控制方式、矢量控制方式或谐波补偿控制方式控制所述待测发电机组模型，以生成相应的逆变控制参数。当然，所述算法单元132也可通过其它方式控制所述待测发电机组模型以生成相应的逆变控制参数，本发明实施例对此不作任何限定。
具体地，如图7所示，所述建模单元131建立的所述待测发电机组模型可包括内燃机子模块、电压调节器子模块以及同步电机子模块，其中：
所述内燃机子模块的第一输入端与给定频率相连，第二输入端与所述同步电机子模块的第一输出端相连，输出端与所述同步电机子模块的第一输入端相连；
所述电压调节器子模块的第一输入端与给定电压相连，第二输入端与所述同步电机子模块的第二输出端相连，输出端与所述同步电机子模块的第二输入端相连；
所述同步电机子模块的第一输入端与所述内燃机子模块的输出端相连，第二输入端与所述电压调节器子模块的输出端相连，第一输出端与所述内燃机子模块的第二输入端相连，第二输出端与所述电压调节器的第二输入端相连。
需要说明的是，所述内燃机子模块可用于将生物能转化为机械能，其输出端输出的信号可为所述发电机组模拟装置的有功功率。其中，在特定的给定频率下，实际的有功功率通常是由所述发电机组模拟装置所带的负载所决定的，对此不作赘述。
再有，需要说明的是，所述电压调节器子模块可用于调节所述同步电机子模块的电压，其输出端输出的信号可为所述发电机组模拟装置的励磁电压。其中，所述励磁电压的也是有所述发电机组模拟装置所带的负载所决定的，对此也不做赘述。
另外，需要说明的是，所述同步电机子模块可用于将所述内燃机子模块输出的所述机械能转化为电能，所述同步电机组模块的第一输出端输出的信号可为所述发电机组模拟装置的采样频率(也可称之为输出电压频率)，所述采样频率可随着所述内燃机子模块输入端的给定频率的变化而变化；所述同步电机子模块的第二输出端输出的信号可为所述发电机组模拟装置的输出电压(还可包括输出电流)，所述输出电压可随着所述电压调节器子模块输入端的给定电压的变化而变化，对此也不作赘述。
其中，所述给定频率以及给定电压可根据不同制式确定(通常情况下，可通过测试参数确定)，如可为50Hz/110V、60Hz/220V等，对此不作任何限定。
具体地，所述内燃机子模块以及所述电压调节器子模块的具体结构可与现有技术中的相同，如所述内燃机子模块可包括加法器、控制器、执行器、积分器、延迟器以及乘法器等(如图8所示)，所述电压调节器子模块可包括加法器、前向通道、保护环节、励磁机、励磁机软反馈等(如图9所示)，此处不再一一赘述。
进一步地，所述同步电机子模块的输出电压也可通过现有技术中的常规公式计算得到，如可通过如下公式1得到所述同步电机子模块的直轴输出电压、交轴输出电压以及励磁电压：
其中，Vd表示所述同步电机子模块的直轴输出电压、Vq表示所述同步电机子模块的交轴输出电压、Vfd表示所述同步电机子模块的励磁电压、ψd表示所述同步电机子模块的直轴磁链、ψq表示所述同步电机子模块的交轴磁链、id表示所述同步电机子模块的直轴电枢电流、iq表示所述同步电机子模块的交轴电枢电流、ifd表示所述同步电机子模块的励磁绕组电流、ikd表示所述同步电机子模块的直轴的阻尼绕组电流、ikq表示所述同步电机子模块的交轴的阻尼绕组电流、Rs表示所述同步电机子模块的定子电枢电阻、Rf表示所述同步电机子模块的励磁绕组电阻、Rkd表示所述同步电机子模块的直轴阻尼绕组电阻、Rkq表示所述同步电机子模块的交轴阻尼绕组电阻、ωR表示所述同步电机子模块的转子同步角速度、ψkd表示所述同步电机子模块的直轴阻尼绕组磁链、ψkq表示所述同步电机子模块的交轴阻尼绕组磁链、ψfd表示所述同步电机子模块的励磁绕组磁链。
需要说明的是，所述同步发电机子模块的直轴磁链、交轴磁链、励磁绕组磁链、直轴阻尼绕组磁链以及交轴阻尼绕组磁链均可根据以下公式2计算得到：
其中，Lmd表示所述同步电机子模块的直轴励磁电感、Lmq表示所述同步电机子模块的交轴励磁电感、Ld表示所述同步电机子模块的直轴同步电感、Lq表示所述同步电机子模块的交轴同步电感、Lkd表示所述同步电机子模块的直轴阻尼绕组电感、Lkq表示所述同步电机子模块的交轴阻尼绕组电感；
再有，所述同步电机子模块的直轴同步电感以及交轴同步电感还可通过以下公式3得到：
其中，Lls表示所述同步电机子模块的定子绕组漏感。
需要说明的是，所述直流电枢电流、交流电枢电流、励磁绕组电流、直轴阻尼绕组电流、交轴阻尼绕组电流、直轴输出电压、交轴输出电压以及励磁电压等参数均可由所述待测发电机组实际所带的负载决定，本发明实施例对此不作任何赘述。
另外，需要说明的是，所述同步电机子模块输出的采样频率也可通过现有的常规方式计算得到，本发明实施例对此也不作赘述。
由上述内容可知，所述建模单元131中建立的待测发电机组模型的各子模块均可根据用户输入的发电机组参数以及所述待测发电机组模型所带的负载唯一确定，因而可根据不同的发电机组参数建立不同类型的待测发电机组模型，使得后续用户能够直接基于所述发电机组模拟装置，对各种发电机组与设备进行全面的兼容性测试，而无需在每一次测试之后更换相应发电机组以完成下一次测试，更无需为每一个测试项目配备相应的测试发电机组。解决了现有的发电机组与设备的兼容性测试方式所存在的测试不全面、灵活性较低以及成本较高的问题。
进一步地，如图10所示，所述测试分析模块15可包括稳态带载分析单元151、瞬态带载分析单元152、非线性带载分析单元153、系统稳定性分析单元154，其中：
所述稳态带载分析单元151，可用于根据所述发电机组参数以及所述测试参数，生成由所述发电机组模拟装置的稳态带载能力的所有极值点所组成的测试边界，并根据所述运行参数，确定用于表示所述发电机组模拟装置的稳态带载能力的各第一参数，以及若确定至少一个第一参数处于所述测试边界以外，则说明所述待测发电机组模拟装置处于稳态过载状态；
所述瞬态带载分析单元152，可用于根据所述运行参数，确定用于表示所述发电机组模拟装置的瞬态带载能力的各第二参数，并若确定至少一个第二参数不小于与其相对应的测试阈值，则说明所述发电机组模拟装置处于瞬态过载状态；
所述非线性带载分析单元153，可用于根据所述运行参数，确定用于表示所述发电机组模拟装置的非线性带载能力的各第三参数，并若确定至少一个第三参数不小于与其相对应的测试阈值，则说明所述发电机组模拟装置处于非线性过载状态；
所述系统稳定性分析单元154，可用于根据所述运行参数，确定用于表示所述发电机组模拟装置的系统稳定性的各第四参数，并若确定至少一个第四参数不小于与其相对应的测试阈值，则说明所述发电机组模拟装置处于不稳定状态；
其中，各参数所对应的测试阈值是根据所述测试参数得到的。
可选地，所述第一参数可包括所述待测发电机组模拟装置的输出功率。当然，所述第一参数还可包括其它用于表示所述发电机组模拟装置的稳态带载能力的参数，对此不作任何限定。
其中，需要说明的是，所述发电机组模拟装置的稳态带载能力的所有极值点所组成的测试边界通常可包括表示所述发电机稳态带载能力的发电机测试边界以及表示所述发电机中的发动机的稳态带载能力的发动机测试边界。
具体地，以所述第一参数为所述发电机组模拟装置的输出功率为例，假设所述发电机测试边界可如图11中的曲线Ⅰ所示，所述发电机测试边界可如图11中的曲线Ⅱ所示，则在确定所述发电机组模拟装置(此时通常可表示所述发电机组模拟装置与相应负载组成的系统)的输出功率在以上两个测试边界以内时，可说明所述发电机组模拟装置未处于稳态过载状态，即处于正常工作状态中。
例如，假设某一发电机组模拟装置输出的功率分别可如图11所示的功率点A～F，则可通过以下方式确定各功率点处所述发电机组模拟装置的工作状态(具体可如表1所示)：
具体地，由于A点处于所述发动机测试边界以及所述发电机测试边界以内，则可确定所述发电机组模拟装置并未处于稳态过载状态，且由于A点处于纵坐标的左侧，因而还可进一步确定在A点所述发电机组模拟装置的负载呈容性，以及由于A点位于PF＝-0.7这条直线上，因而还可确定A点的功率因数为-0.7；由于B点处于所述发动机测试边界以及所述发电机测试边界以内，则可确定所述发电机组模拟装置并未处于稳态过载状态，且由于B点处于纵坐标上，因而还可进一步确定在B点所述发电机组模拟装置的负载呈阻性，以及由于B点位于PF＝1这条直线上，因而还可确定B点的功率因数为1；由于C点处于所述发动机测试边界以及所述发电机测试边界以内，则可确定所述发电机组模拟装置并未处于稳态过载状态，且由于C点处于纵坐标的右侧，因而还可进一步确定在C点所述发电机组模拟装置的负载呈感性，以及由于C点位于PF＝0.6这条直线上，因而还可确定C点的功率因数为0.6；由于D点处于所述发动机测试边界以内、处于所述发电机测试边界以外，则可确定所述发电机组模拟装置处于稳态过载状态，且由于D点处于纵坐标的右侧，因而还可进一步确定在D点所述发电机组模拟装置的负载呈感性，以及由于D点位于PF＝0.4这条直线上，因而还可确定D点的功率因数为0.4；由于E点处于所述发动机测试边界以外、处于所述发电机测试边界以内，则可确定所述发电机组模拟装置处于稳态过载状态，且由于E点处于纵坐标的右侧，因而还可进一步确定在E点所述发电机组模拟装置的负载呈感性，以及由于E点位于PF＝0.98这条直线上，因而还可确定E点的功率因数为0.98；由于F点处于所述发动机测试边界以及所述发电机测试边界以外，则可确定所述发电机组模拟装置处于稳态过载状态，且由于F点处于纵坐标的右侧，因而还可进一步确定在A点所述发电机组模拟装置的负载呈阻性，以及由于F点位于PF＝0.9这条直线上，因而还可确定F点的功率因数为0.9。
表1发电机组不同工作状态点
也就是说，只有当发电机组模拟装置输出的功率在发动机测试边界以内、且在发电机测试边界以内时，所述发电机组模拟装置的稳态带载能力才会处于正常状态，否则(即所述发电机组模拟装置输出的功率不处于所述发动机测试边界以内和/或不处于所述发电机测试边界以内)，所述发电机组模拟装置的稳态带载能力均会处于不正常状态(即稳态过载状态)，对此不作赘述。
进一步可选地，所述第二参数至少可包括所述发电机组模拟装置的瞬态电压、频率恢复时间以及频率偏差中的任意一个或多个。当然，所述第二参数还可包括其它能够表示所述发电机组模拟装置的瞬态带载能力的参数，本发明实施例对此不作任何限定。
例如，以所述发电机组模拟装置的瞬态电压阈值为200V、所述频率恢复时间阈值为20s、所述频率偏差阈值为10Hz为例，假设根据所述运行参数确定的所述发电机组模拟装置的瞬态电压为100V、所述频率恢复时间为40s、所述频率偏差为6Hz，因而可确定所述发电机组模拟装置处于瞬态过载状态；假设根据所述运行参数确定所述发电机组模拟装置的瞬态电压为100V、所述频率恢复时间为5s、所述频率偏差为8Hz，因而可确定所述发电机组模拟装置未处于瞬态过载状态，对此不作赘述。
进一步可选地，所述第三参数可包括所述发电机组模拟装置的电压总畸变率。当然，所述第三参数还可包括其它能够表示所述发电机组模拟装置的的非线性带载能力的参数，本发明实施例对此不作任何限定。
具体地，在所述逆变模块14采集到了所述发电机组模拟装置的输出电流的各次谐波、并将输出电流的各次谐波分量携带在所述运行参数中输入至所述测试分析模块15的同时或之后，所述非线性带载分析单元153可通过以下公式4计算出所述发电机组模拟装置输出的电压总畸变率，并可基于该电压总畸变率确认所述发电机组模拟装置的非线性带载能力是否满足要求：
其中，HRIn表示所述逆变模块14输出的各次谐波电流，Sin表示与所述发电机组模拟装置相对应的负载的输入功率，Sg表示所述发电机组模拟装置的输出功率，X″d表示所述发电机组模拟装置中的同步电机的直轴超瞬态电抗，n表示谐波次数。
例如，以所述发电机组模拟装置的电压总畸变率阈值为10％为例，假设根据所述运行参数确定的所述发电机组模拟装置输出的电压总畸变率为20％，因而可确定所述发电机组模拟装置处于非线性过载状态；假设根据所述运行参数确定的所述发电机组模拟装置输出的电压总畸变率为5％，则可确定所述发电机组模拟装置未处于非线性过载状态，对此不作赘述。
进一步可选地，所述第四参数可包括所述待测发电机组模型的输出电压和/或输出电流。当然，所述第四参数还可包括其它能够表示所述发电机组模拟装置的系统稳定性的参数，本发明实施例对此不作任何限定。
由于发电机组在带恒功率负载(如UPS)时，其输出特性与负载设备的输入特性可能会出现不匹配的情况，因而可能会产生发电机组输出电压/电流低频震荡的现象，如图12所示。因此，在进行发电机组模拟装置与负载的兼容性测试时，还需通过系统稳定性分析单元154对进一步分析发电机组模拟装置带恒功率负载时所述发电机组模拟装置(即所述发电机组模拟装置与负载所组成的系统)的稳定性。
例如，以所述发电机组模拟装置的输出电压阈值与输出电流阈值为380V/50A、且输出电压的最大峰峰值可为760V、输出电流的最大峰峰值可为100A为例，假设根据运行参数确定所述发电机组模拟装置的输出电压(或输出电流)呈周期性震荡现象、且所述输出电压的最大峰峰值没有超过760V(或所述发电机组模拟装置的输出电流的最大峰峰值没有超过100A)，则可确定所述发电机组模拟装置的系统稳定性满足兼容性测试的要求；假设根据所述运行参数确所述发电机组模拟装置的输出电压(或输出电流)呈周期性震荡现象、且所述输出电压的最大峰峰值超过了760V(或所述发电机组模拟装置的输出电流的最大峰峰值超过了100A)，则可确定所述发电机组模拟装置的系统稳定性不满足兼容性测试的要求。
类似地，仍以所述发电机组模拟装置的输出电压阈值与输出电流阈值为380V/50A、且输出电压的最小峰峰值可为100V、输出电流的最小峰峰值可为10A为例，假设根据运行参数确定所述发电机组模拟装置的输出电压(或输出电流)呈周期性震荡现象、且所述输出电压的最小峰峰值没有超过100V(或所述发电机组模拟装置的输出电流的最小峰峰值没有超过10A)，则可确定所述发电机组模拟装置的系统稳定性满足兼容性测试的要求；假设根据所述运行参数确所述发电机组模拟装置的输出电压(或输出电流)呈周期性震荡现象、且所述输出电压的最小峰峰值超过了100V(或所述发电机组模拟装置的输出电流的最小峰峰值超过了10A)，则可确定所述发电机组模拟装置的系统稳定性不满足兼容性测试的要求，对此不作赘述。
需要说明的是，在完成了兼容性测试分析之后，所述测试分析模块15还可将各测试结果(如稳态带载能力、瞬态带载能力、非线性带载能力以及系统稳定性判定结果等)发送至所述人机交互模块12，以由所述人机交互模块向用户展示所述测试结果。
进一步地，所述测试分析模块15中的各单元具体可以采用DSP(Digital SignalProcessing，数字信号处理)、FPGA(Field Programmable Gate Array，即现场可编程门阵列)等带有编程功能的芯片及其附属电路实现，当然，还可通过其它方式实现，如可由专用的模拟芯片及其外围电路实现等，本实施例对此不作任何限定。
进一步地，所述装置还可包括整流控制模块16：
所述整流控制模块16，可用于控制所述整流模块，以使得所述整流模块输出稳定的直流电。
可选地，所述整流控制模块16，可具体用于通过电压环控制方式、或脉冲宽度调制PWM矢量控制方式控制所述整流模块，当然，也可通过其它控制方式控制所述整流模块11，本发明实施例对此不作任何限定。
需要说明的是，所述整流控制模块16通常也可以采用DSP、FPGA等带有编程功能的数字芯片及其附属电路实现，当然，所述整流控制模块16还可由专用的模拟芯片及其外围电路实现，本发明实施例对此不作任何限定。
进一步地，所述人机交互模块12至少可包括液晶屏、触摸屏、LED数码管、键盘、按钮中的任意一种或多种。当然，也可采用其它设备实现，对此也不作任何限定。
需要说明的是，所述人机交互模块12输出的测试结果除了可为稳态带载测试结果、瞬态带载测试结果、非线性带载测试结果、系统稳定性测试结果等兼容性测试结果，还可包括所述发电机组模拟装置的输出电压、输出电流、输出频率、输出有功功率、输出无功功率以及输出功率因数等实时电气参数，对此不作赘述。
本发明实施例提出了一种发电机组模拟装置，一方面，可基于用户输入的发电机组参数生成相应的待测发电机组模型，以模拟不同类型的发电机组的输出特性；另一方面，可基于用户输入的发电机组参数以及测试参数，对不同类型的发电机组与设备之间的兼容性进行测试及分析，并将测试结果反馈给用户，使得用户能够直接基于所述发电机组模拟装置，对各种发电机组与设备进行全面的兼容性测试，而无需在每一次测试之后更换相应发电机组以完成下一次测试，更无需为每一个测试项目配备相应的测试发电机组。解决了现有的发电机组与设备的兼容性测试方式所存在的测试不全面、灵活性较低以及成本较高的问题，因而有效地避免了现场交付验收阶段出现的兼容性问题。另外，需要说明的是，本实施例中所述的发电机组模拟装置除单机运行以外，还可以通过并机控制器实现并机运行，因而还可提高发电机组模拟装置与负载兼容性测试的效率。
本领域技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、装置(设备)、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、装置(设备)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种发电机组模拟装置，其特征在于，包括整流模块、人机交互模块、模拟控制模块、逆变模块以及测试分析模块，其中：
所述整流模块，用于将接收到的市电转化为直流电，并将所述直流电输出至所述逆变模块；
所述人机交互模块，用于接收用户输入的发电机组参数以及测试参数，并将所述发电机组参数发送至所述模拟控制模块，将所述发电机组参数以及所述测试参数发送至所述测试分析模块，以及接收所述测试分析模块反馈的测试结果，并将所述测试结果进行显示；其中，所述发电机组参数是用于生成待测发电机组模型的参数，所述测试参数是用于对所述待测发电机组模型进行兼容性测试的参数；
所述模拟控制模块，用于根据所述发电机组参数生成待测发电机组模型，并根据所述待测发电机组模型生成用于控制所述逆变模块的逆变控制参数，以使得所述逆变模块的输出特性能够模拟所述待测发电机组模型的输出特性；
所述逆变模块，用于根据所述模拟控制模块的控制，将所述直流电转化为能够模拟所述待测发电机组模型的输出特性的交流电并输出，以及，将用于表示所述模拟装置的运行状态的运行参数发送至所述测试分析模块；
所述测试分析模块，用于根据所述发电机组参数、所述测试参数以及所述运行参数生成测试结果，并将所述测试结果反馈至所述人机交互模块；
所述测试分析模块包括稳态带载分析单元、瞬态带载分析单元、非线性带载分析单元、系统稳定性分析单元，其中：
所述稳态带载分析单元，用于根据所述发电机组参数以及所述测试参数，生成由所述发电机组模拟装置的稳态带载能力的所有极值点所组成的测试边界，并根据所述运行参数，确定用于表示所述发电机组模拟装置的稳态带载能力的各第一参数，以及若确定至少一个第一参数处于所述测试边界以外，则说明所述发电机组模拟装置处于稳态过载状态；
所述瞬态带载分析单元，用于根据所述运行参数，确定用于表示所述发电机组模拟装置的瞬态带载能力的各第二参数，并若确定至少一个第二参数不小于与其相对应的测试阈值，则说明所述发电机组模拟装置处于瞬态过载状态；
所述非线性带载分析单元，用于根据所述运行参数，确定用于表示所述发电机组模拟装置的非线性带载能力的各第三参数，并若确定至少一个第三参数不小于与其相对应的测试阈值，则说明所述发电机组模拟装置处于非线性过载状态；
所述系统稳定性分析单元，用于根据所述运行参数，确定用于表示所述发电机组模拟装置的系统稳定性的各第四参数，并若确定至少一个第四参数不小于与其相对应的测试阈值，则说明所述发电机组模拟装置处于不稳定状态；
其中，各参数所对应的测试阈值是根据所述测试参数得到的。
2.如权利要求1所述的模拟装置，其特征在于，所述整流模块的电路结构至少为三项晶闸管整流电路结构、或三相高频整流电路结构。
3.如权利要求1所述的模拟装置，其特征在于，所述逆变模块的电路结构至少为两电平逆变电路结构、或中点钳位型三电平逆变电路结构。
4.如权利要求1所述的模拟装置，其特征在于，所述第一参数包括所述发电机组模拟装置的输出功率。
5.如权利要求1所述的模拟装置，其特征在于，所述第二参数至少包括所述发电机组模拟装置的瞬态电压、频率恢复时间以及频率偏差中的任意一个或多个。
6.如权利要求1所述的模拟装置，其特征在于，所述第三参数包括所述发电机组模拟装置的电压总畸变率。
7.如权利要求1所述的模拟装置，其特征在于，所述第四参数包括所述发电机组模拟装置的输出电压和/或输出电流。
8.如权利要求1所述的模拟装置，其特征在于，所述装置还包括整流控制模块：
所述整流控制模块，用于控制所述整流模块，以使得所述整流模块输出稳定的直流电。
9.如权利要求8所述的模拟装置，其特征在于，
所述整流控制模块，具体用于通过电压环控制方式、或脉冲宽度调制PWM矢量控制方式控制所述整流模块。
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