CN112147984A - 基于rtlab仿真设备的电力电子主控装置的测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明的基于RTLAB仿真设备的电力电子主控装置的测试系统，包括级联式电力电子设备主控装置和RTLAB仿真设备，控制信号处理装置上设置有n对普通光纤接口和1对高速光纤接口；级联式电力电子设备主控装置上输入至功率单元的光纤接口与控制信号处理装置上的普通光纤接口通信连接，控制信号处理装置上的高速光纤接口与RTLAB仿真设备上的高速光纤接口通信连接；n≥1。本发明的电力电子主控装置的测试系统，实现了级联式电力电子设备主控装置与RTLAB仿真设备构成的虚拟级联式功率单元之间信号传输，为研究级联式电力电子设备接入电网系统的产生的影响，提供接近实际产品性能的仿真系统。

Description

基于RTLAB仿真设备的电力电子主控装置的测试系统

技术领域

本发明涉及一种电力电子主控装置的测试系统，更具体的说，尤其涉及一种基于RTLAB仿真设备的电力电子主控装置的测试系统。

背景技术

目前，电网系统中的新能源技术领域使用大量的级联式电力电子设备，以及直流输电系统也使用了大量的电力电子设备，这些设备的并入电网，对电网产生的不稳定性问题，需要进行仿真分析，为了搭建模拟实际设备控制性能，需要在不改变电力电子设备控制系统硬件和软件的基础前提下，将电力电子设备的控制系统真正的控制算法产生的控制信号传给仿真设备，以便能够了解设备的真实性能。

然而，级联式电力电子设备控制系统下发至功率模块的是使用的普通低速光纤信号，而且由于功率单元个数很多，能达到210个功率模块，每个功率模块都需要通过2根光纤与电力电子电子的设备的控制系统进行连接，这样会产生多达400多根的光纤，如果直接将这些普通光纤信号直接与RTLAB仿真设备连接显然不现实，另外，RTLAB仿真设备没有这么多的普通光纤接口，只有几对高速的光纤接口对外进行信号传输，所以实际的电力电子设备控系统的控制信号无法与RTLAB进行直接传输，除非编写特定仿真程序，下载到有高速光口的电路板上面，然后再与RTLAB设备进行连接，这样显然与实际电力电子设备的控制系统有区别，降低了仿真的可信性。

为了解决这一问题，本发明在实际级联式电力电子设备的控制系统与RTLAB之间增加一控制信号处理系统，将两边传输的信号进行解码，然后重新编码成两边设备通信可识别的信号，在电力电子控制系统的硬件与软件都没有改动情况下，完成系统仿真。

发明内容

本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种基于RTLAB仿真设备的电力电子主控装置的测试系统。

本发明的基于RTLAB仿真设备的电力电子主控装置的测试系统，包括级联式电力电子设备主控装置和RTLAB仿真设备，级联式电力电子设备主控装置用于控制级联式功率单元设备的运行，RTLAB仿真设备用于对含有级联式功率单元的设备进行模拟仿真；其特征在于：所述级联式电力电子设备主控装置经控制信号处理装置与RTLAB仿真设备相通信，控制信号处理装置上设置有n对普通光纤接口和1对高速光纤接口；级联式电力电子设备主控装置上输入至功率单元的光纤接口经普通光纤与控制信号处理装置上的普通光纤接口通信连接，控制信号处理装置上的高速光纤接口经高速光纤与RTLAB仿真设备上的高速光纤接口通信连接；n≥1。

本发明的基于RTLAB仿真设备的电力电子主控装置的测试系统，所述级联式电力电子设备主控装置上的普通光纤接口包括电力电子设备普通光纤接收口和电力电子设备普通光纤发射口，RTLAB仿真设备上的高速光纤接口包括RTLAB高速光纤接收口和RTLAB高速光纤发射口（11）；控制信号处理装置上的普通光纤接口包括普通光纤接收口和普通光纤发射口，控制信号处理装置上的高速光纤接口包括高速光纤接收口和高速光纤发射口；

所述控制信号处理装置中设置有普通光纤解码模块、控制信号重新编码模块、高速光纤解码模块和反馈信号重新编码模块，控制信号处理装置经其普通光纤接收口接收的级联式电力电子设备主控装置发出的控制信号，依次经普通光纤解码模块的解码以及控制信号重新编码模块的重新编码后，输入至RTLAB仿真设备；控制信号处理装置经其高速信号接收口接收的RTLAB仿真设备的反馈信号，依次经高速光纤解码模块的解码以及反馈信号重新编码模块的重新编码后，反馈至级联式电力电子设备主控装置。

本发明的基于RTLAB仿真设备的电力电子主控装置的测试系统，所述RTLAB仿真设备输出的电力电子设备输出电流信号、并网点的电压互感器信号PT以及补偿点的电流互感器信号CT均经连接线与级联式电力电子设备主控装置相连接。

本发明的基于RTLAB仿真设备的电力电子主控装置的测试系统，所述级联式电力电子设备主控装置连接有用于对电力电子设备的运行参数进行设置的人机交互界面。

本发明的有益效果是：本发明的电力电子主控装置的测试系统，通过在级联式电力电子设备主控装置与RTLAB仿真设备之间设置控制信号处理装置，级联式电力电子设备主控装置上与功率单元连接的普通光纤接口与控制信号处理装置上的普通光纤接口相连接，RTLAB仿真设备上的高速光纤接口与控制信号处理装置上的高速光纤接口相连接，实现了级联式电力电子设备主控装置多根普通光纤（可高达210×2个普通光纤）至RTLAB仿真设备1对高速光纤通信的转换，解决了RTLAB仿真设备对现有级联式电力电子设备主控装置进行模拟仿真时光纤通信接口不足的问题，实现了在级联式电力电子设备主控装置硬件不变、内部运行的控制程序不变的情况下，利用RTLAB仿真设备替代级联式功率单元，对级联式电力电子设备主控装置进行仿真模拟测试，无须将级联式电力电子设备主控装置接到实际的高压回路中，在实验室内即可实现对其仿真模拟。

附图说明

图1为本发明的基于RTLAB仿真设备的电力电子主控装置的测试系统的连接原理图；

图2为本发明的基于RTLAB仿真设备的电力电子主控装置的测试系统的控制原理图。

图中：1级联式电力电子设备主控装置，2控制信号处理装置，3 RTLAB仿真设备，4普通光纤，5高速光纤，6电力电子设备普通光纤接收口，7电力电子设备普通光纤发射口，8普通光纤解码模块，9高速光纤解码模块，10 RTLAB高速光纤接收口，11 RTLAB高速光纤发射口。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，给出了本发明的基于RTLAB仿真设备的电力电子主控装置的测试系统的连接原理图，其由级联式电力电子设备主控装置1、控制信号处理装置2以及RTLAB仿真设备3组成，级联式电力电子设备主控装置1用于控制级联式功率单元设备的运行，如无功补偿装置SVG中逆变单元的运行，以使SVG逆变单元输出对电网补偿的无功功率。级联式电力电子设备主控装置1上设置有与功率单元相连接的普通光纤接口，普通光纤接口的数量与功率单元的数量有关，对于含有210个功率单元的设备来说，级联式电力电子设备主控装置1上普通光纤接口的数量为420个。RTLAB仿真设备3由大容量的FPGA组成，用于模拟功率单元，但RTLAB仿真设备3上通常只有1对高速光纤接口。

为了实现级联式电力电子设备主控装置1与RTLAB仿真设备3的通信，在其之间设置了可进行多对普通光纤至1对高速光纤通信转换的控制信号处理装置2，控制信号处理装置2上设置有n对（n通常大于等于210）普通光纤接口和1对高速光纤接口。级联式电力电子设备主控装置1上的普通光纤接口与控制信号处理装置2上的普通光纤接口相连接，RTLAB仿真设备3上的高速光纤接口与控制信号处理装置2上的高速光纤接口相连接，这样就实现了级联式电力电子设备主控装置1与RTLAB仿真设备之间的通信，解决了RTLAB仿真设备对现有级联式电力电子设备主控装置进行模拟仿真时光纤通信接口不足的问题。所示的RTLAB仿真设备3输出的电力电子设备输出电流信号、并网点的电压互感器信号PT以及补偿点的电流互感器信号CT均经连接线与级联式电力电子设备主控装置1相连接。

如图2所示，给出了本发明的基于RTLAB仿真设备的电力电子主控装置的测试系统的控制原理图，所示的级联式电力电子设备主控装置1上的普通光纤接口包括电力电子设备普通光纤接收口6和电力电子设备普通光纤发射口7，RTLAB仿真设备3上的高速光纤接口包括RTLAB高速光纤接收口10和RTLAB高速光纤发射口11；控制信号处理装置2上的普通光纤接口包括普通光纤接收口和普通光纤发射口，控制信号处理装置上的高速光纤接口包括高速光纤接收口和高速光纤发射口。

所示控制信号处理装置中设置有普通光纤解码模块8、控制信号重新编码模块、高速光纤解码模块9和反馈信号重新编码模块，控制信号处理装置2经其普通光纤接收口接收的级联式电力电子设备主控装置1发出的控制信号，依次经普通光纤解码模块8的解码以及控制信号重新编码模块的重新编码后，输入至RTLAB仿真设备3；控制信号处理装置2经其高速信号接收口接收的RTLAB仿真设备3的反馈信号，依次经高速光纤解码模块9的解码以及反馈信号重新编码模块的重新编码后，反馈至级联式电力电子设备主控装置1。

级联式电力电子设备主控装置1（含有实际产品使用的控制程序），通过自带原有的普通光纤接口与控制信号处理装置2连接，将实际运行时输出至级联功率单元内的IGBT开关、开停机信号下发至控制信号处理装置2，控制信号处理装置2将众多的IGBT开关控制信号重新编码，通过较少的2根（1对）高速光纤通信与RTLAB仿真设备3预留的高速接口对接，将这些开关信号下发到RTLAB仿真设备3内部，RTLAB仿真设备3内部有模拟级联式电力电子设备的功率单元系统，其工作状态通过装有MATLAB的计算机进行观察。级联式电力电子设备工作的电网系统、功率单元的直流母线电压信号和故障状态信号，通过1根高速光纤通信传给控制信号处理装置2，然后控制信号处理装置2将这些信号进行解码，通过不同的普通光纤传给级联式电力电子设备主控装置1，作为闭环控制以及故障检测，从而实现实际及联系电力电子产品的工作性能仿真研究。

本发明是将电力电子设备的控制系统给功率单元的实际光纤通信的控制信号，经过控制信号处理装置接收编码后，转化成能与RTLAB仿真设备2直接连接的高速光接口信号，实现了级联式电力电子设备主控装置1与RTLAB仿真设备2构成的虚拟级联式功率单元之间信号传输，完成级联式电力电子设备的工作性能的实验研究，为研究级联式电力电子设备接入电网系统的产生的影响，提供接近实际产品性能的仿真系统。

Claims (4)

1.一种基于RTLAB仿真设备的电力电子主控装置的测试系统，包括级联式电力电子设备主控装置（1）和RTLAB仿真设备（3），级联式电力电子设备主控装置用于控制级联式功率单元设备的运行，RTLAB仿真设备用于对含有级联式功率单元的设备进行模拟仿真；其特征在于：所述级联式电力电子设备主控装置经控制信号处理装置（2）与RTLAB仿真设备（3）相通信，控制信号处理装置（2）上设置有n对普通光纤接口和1对高速光纤接口；级联式电力电子设备主控装置上输入至功率单元的光纤接口经普通光纤（4）与控制信号处理装置（2）上的普通光纤接口通信连接，控制信号处理装置（2）上的高速光纤接口经高速光纤（5）与RTLAB仿真设备上的高速光纤接口通信连接；n≥1。

2.根据权利要求1所述的基于RTLAB仿真设备的电力电子主控装置的测试系统，其特征在于：所述级联式电力电子设备主控装置（1）上的普通光纤接口包括电力电子设备普通光纤接收口（6）和电力电子设备普通光纤发射口（7），RTLAB仿真设备（3）上的高速光纤接口包括RTLAB高速光纤接收口（10）和RTLAB高速光纤发射口（11）；控制信号处理装置（2）上的普通光纤接口包括普通光纤接收口和普通光纤发射口，控制信号处理装置上的高速光纤接口包括高速光纤接收口和高速光纤发射口；

所述控制信号处理装置中设置有普通光纤解码模块（8）、控制信号重新编码模块、高速光纤解码模块（9）和反馈信号重新编码模块，控制信号处理装置经其普通光纤接收口接收的级联式电力电子设备主控装置（1）发出的控制信号，依次经普通光纤解码模块（8）的解码以及控制信号重新编码模块的重新编码后，输入至RTLAB仿真设备；控制信号处理装置经其高速信号接收口接收的RTLAB仿真设备的反馈信号，依次经高速光纤解码模块（9）的解码以及反馈信号重新编码模块的重新编码后，反馈至级联式电力电子设备主控装置（1）。

3.根据权利要求1或2所述的基于RTLAB仿真设备的电力电子主控装置的测试系统，其特征在于：所述RTLAB仿真设备（3）输出的电力电子设备输出电流信号、并网点的电压互感器信号PT以及补偿点的电流互感器信号CT均经连接线与级联式电力电子设备主控装置（1）相连接。

4.根据权利要求1或2所述的基于RTLAB仿真设备的电力电子主控装置的测试系统，其特征在于：所述级联式电力电子设备主控装置（1）连接有用于对电力电子设备的运行参数进行设置的人机交互界面。

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