CN112731038B - 电网模拟装置的硬件在环测试系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开一种电网模拟装置的硬件在环测试系统，控制器采集多级H桥的电压电流模拟信号，转换为电压电流数字信号；计算多级H桥的发波电压；将发波电压转换为发波电压模拟信号后输出至仿真器；仿真器接收发波电压模拟信号，转换为发波电压数字信号；对发波电压数字信号进行载波移相和脉宽调制之后生成开关命令数字量；将测量的多级H桥的电压电流数字信号转换为电压电流模拟信号后输出至控制器。本申请通过输出发波电压模拟量和载波移相，为电网模拟装置的多级H桥提供驱动，在保证电网模拟装置输出结果等效的同时，减少了硬件在环系统中控制器与仿真器的热线交互，简化了接线和采样板卡的使用，降低了硬件成本。
Description
技术领域
本申请涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种电网模拟装置的硬件在环测试系统。
背景技术
电网模拟装置，可通过多级H桥的串联，若干级作为基波发波模块、其余为谐波发波模块，从而实现基波电压和谐波电压的输出。发波模块的级数越多，对电网电压的模拟就越精细，但同时也需要越多的H桥控制信号。而电网模拟装置的硬件在环测试是其代码开发过程的重要一环。
现阶段的硬件在环测试中，控制器将开关桥的驱动命令传输给仿真器的主流方式有两种：
1、通过热线传输驱动命令的数字量，与控制器传输给实际整机开关的方式一致，每根热线通过高低电平代表开关的导通/关断。如果仿真模型里包含30个开关，则需要连接30根热线。多级的电网模拟装置，开关可达数百个，如果采用该方式则需要连接数百根热线，且仿真器需配备对应数量的采样板卡，测试成本高、连接易出错。
2、通过高速光纤传输驱动命令的数字量，多个数字量可通过一个光纤传输，从而减少接线的数量和采样板卡，但需要为控制器和仿真器配置统一的光纤协议，增加了开发成本，且会受到不同仿真平台的光纤协议的限制，通用性不强。
因此需要考虑新的驱动命令传输方法，既减少热线和采样板卡的数量，又可拥有较高通用性，用于不同的仿真平台，满足硬件在环测试的要求。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种电网模拟装置的硬件在环测试系统，以解决现有硬件在环测试存在的问题。
本申请解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
本申请提供一种电网模拟装置的硬件在环测试系统，包括控制器和仿真器；
所述控制器，用于采集所述仿真器输出的多级H桥的电压电流模拟信号，并将电压电流模拟信号转换为电压电流数字信号；根据电压电流数字信号，计算多级H桥的发波电压；将发波电压转换为发波电压模拟信号后输出至所述仿真器；
所述仿真器，用于接收所述控制器输出的发波电压模拟信号，并将发波电压模拟信号转换为发波电压数字信号；对发波电压数字信号进行载波移相和脉宽调制之后生成开关命令数字量以驱动多级H桥；将测量的多级H桥的电压电流数字信号转换为电压电流模拟信号后输出至所述控制器。
本申请实施例提供的电网模拟装置的硬件在环测试系统，通过输出发波电压模拟量和载波移相，为电网模拟装置的多级H桥提供驱动，在保证电网模拟装置输出结果等效的同时，减少了硬件在环系统中控制器与仿真器的热线交互，简化了接线和采样板卡的使用，降低了硬件成本。
附图说明
图1为本申请实施例提供的电网模拟装置的硬件在环测试系统示意图；
图2为本申请实施例提供的电网模拟装置的硬件在环测试系统的信号传输与处理示意图。
本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
图1为本申请实施例提供的电网模拟装置的硬件在环测试系统示意图。
电网模拟装置的硬件在环测试系统包括控制器和仿真器；
所述控制器，用于采集所述仿真器输出的多级H桥的电压电流模拟信号，并将电压电流模拟信号转换为电压电流数字信号；根据电压电流数字信号，计算多级H桥的发波电压；将发波电压转换为发波电压模拟信号后输出至所述仿真器；
所述仿真器，用于接收所述控制器输出的发波电压模拟信号，并将发波电压模拟信号转换为发波电压数字信号；对发波电压数字信号进行载波移相和脉宽调制之后生成开关命令数字量以驱动多级H桥；将测量的多级H桥的电压电流数字信号转换为电压电流模拟信号后输出至所述控制器。
具体地，所述控制器包括检测板、第一控制模块、发波电压输出板以及控制器上位机；
所述检测板，用于采集所述仿真器输出的多级H桥的电压电流模拟信号，并将电压电流模拟信号转换为电压电流数字信号；
所述第一控制模块，用于根据电压电流数字信号，计算多级H桥的发波电压；
所述发波电压输出板，用于将发波电压转换为发波电压模拟信号后输出至所述仿真器；
所述控制器上位机，用于人机交互，以使得用户对所述第一控制模块的参数变量进行修改和或监控。
所述仿真器包括模拟量输入板卡、第二控制模块、模拟量输出板卡以及仿真器上位机；
所述模拟量输入板卡，用于接收所述控制器输出的发波电压模拟信号，并将发波电压模拟信号转换为发波电压数字信号；
所述第二控制模块，用于对发波电压数字信号进行载波移相和脉宽调制之后生成开关命令数字量以驱动多级H桥；
所述模拟量输出板卡，用于将测量的多级H桥的电压电流数字信号转换为电压电流模拟信号后输出至所述控制器；
所述仿真器上位机，用于人机交互，以使得用户对所述第二控制模块的参数变量进行修改和或监控。即对所述第二控制模块的AC Source模型拓扑、模型参数、输入输出变量进行修改和或监控。
在本示例中，多级H桥包括n级基波H桥和两级谐波H桥，每级基波H桥和每级谐波H桥均包括三个H桥，分别输出A/B/C三相电压，总共有(n+2)*3个H桥。所述发波电压模拟信号包括用于控制n级基波H桥的一组基波发波电压模拟信号、以及用于控制两级谐波H桥的两组谐波发波电压模拟信号，一组基波发波电压模拟信号和两组谐波发波电压模拟信号均包括三个模拟量(A/B/C三相)，控制器共输出3*3＝9个模拟量。所述仿真器将基波发波电压模拟信号转换为基波发波电压数字信号之后，对基波发波电压数字信号分别移相0个、1/n个、2/n个、...、(n-1)/n个周期，从而得到n级基波H桥的发波电压。所述仿真器将两组谐波发波电压模拟信号转换为两组谐波发波电压数字信号之后，对两组谐波发波电压数字信号移相0个周期，从而得到两级谐波H桥的发波电压。这样，便可通过控制器输出9个模拟量实现模型里(n+2)*3个H桥的控制。
例如：如图2所示，n＝4时，可用9个模拟量实现电路拓扑中18个H桥的控制；n＝10时，可用9个模拟量实现36个H桥的控制。级数n越高，模拟的电网电压越精细，实现了电网模拟装置输出电压的基波分量和谐波分量的精确控制，但硬件在环系统均只使用了9个模拟量来实现多个H桥的控制，大幅度减少了控制器与仿真器的热线交互，简化了接线和采样板卡的使用，降低了成本。
以上参照附图说明了本申请的优选实施例，并非因此局限本申请的权利范围。本领域技术人员不脱离本申请的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本申请的权利范围之内。
Claims (10)
1.一种电网模拟装置的硬件在环测试系统，其特征在于，包括控制器和仿真器；
所述控制器，用于采集所述仿真器输出的多级H桥的电压电流模拟信号，并将电压电流模拟信号转换为电压电流数字信号；根据电压电流数字信号，计算多级H桥的发波电压；将发波电压转换为发波电压模拟信号后输出至所述仿真器；
所述仿真器，用于接收所述控制器输出的发波电压模拟信号，并将发波电压模拟信号转换为发波电压数字信号；对发波电压数字信号进行载波移相和脉宽调制之后生成开关命令数字量以驱动多级H桥；将测量的多级H桥的电压电流数字信号转换为电压电流模拟信号后输出至所述控制器。
2.根据权利要求1所述的电网模拟装置的硬件在环测试系统，其特征在于，所述控制器包括检测板、第一控制模块以及发波电压输出板；
所述检测板，用于采集所述仿真器输出的多级H桥的电压电流模拟信号，并将电压电流模拟信号转换为电压电流数字信号；
所述第一控制模块，用于根据电压电流数字信号，计算多级H桥的发波电压；
所述发波电压输出板，用于将发波电压转换为发波电压模拟信号后输出至所述仿真器。
3.根据权利要求2所述的电网模拟装置的硬件在环测试系统，其特征在于，所述控制器还包括第一上位机；
所述第一上位机，用于人机交互，以使得用户对所述第一控制模块的参数变量进行修改和/或监控。
4.根据权利要求1所述的电网模拟装置的硬件在环测试系统，其特征在于，所述仿真器包括模拟量输入板卡、第二控制模块以及模拟量输出板卡；
所述模拟量输入板卡，用于接收所述控制器输出的发波电压模拟信号，并将发波电压模拟信号转换为发波电压数字信号；
所述第二控制模块，用于对发波电压数字信号进行载波移相和脉宽调制之后生成开关命令数字量以驱动多级H桥；
所述模拟量输出板卡，用于将测量的多级H桥的电压电流数字信号转换为电压电流模拟信号后输出至所述控制器。
5.根据权利要求4所述的电网模拟装置的硬件在环测试系统，其特征在于，所述仿真器还包括第二上位机；
所述第二上位机，用于人机交互，以使得用户对所述第二控制模块的参数变量进行修改和或监控。
6.根据权利要求1-5任一项所述的电网模拟装置的硬件在环测试系统，其特征在于，多级H桥包括n级基波H桥和两级谐波H桥。
7.根据权利要求6所述的电网模拟装置的硬件在环测试系统，其特征在于，所述发波电压模拟信号包括用于控制n级基波H桥的一组基波发波电压模拟信号以及用于控制两级谐波H桥的两组谐波发波电压模拟信号。
8.根据权利要求7所述的电网模拟装置的硬件在环测试系统，其特征在于，每级基波H桥和每级谐波H桥均包括三个H桥，一组基波发波电压模拟信号和两组谐波发波电压模拟信号均包括三个模拟量。
9.根据权利要求7所述的电网模拟装置的硬件在环测试系统，其特征在于，所述仿真器将基波发波电压模拟信号转换为基波发波电压数字信号之后，对基波发波电压数字信号分别移相0个、1/n个、2/n个、...、(n-1)/n个周期，从而得到n级基波H桥的发波电压。
10.根据权利要求7所述的电网模拟装置的硬件在环测试系统，其特征在于，所述仿真器将两组谐波发波电压模拟信号转换为两组谐波发波电压数字信号之后，对两组谐波发波电压数字信号移相0个周期，从而得到两级谐波H桥的发波电压。
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