CN204143248U - 硬件在环仿真装置 - Google Patents

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许中
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陈国炎
孙建军
查晓明
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皮一晨
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Abstract

一种硬件在环仿真装置,包括:实时数字仿真设备、用于运行控制的微处理器以及用于输出PWM脉冲控制信号的可编程器;所述实时数字仿真设备、所述可编程器、所述微处理器依次连接。通过本实用新型方案既可以降低成本,又可以提高测试效率。

Description

硬件在环仿真装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及电力电子装置测试技术领域,特别是涉及一种硬件在环仿真装置。
背景技术
[0002] 随着电网发展的需求以及电力电子技术的发展,以大功率电力电子装置为代表的柔性输电技术被大量引入到电网中。如高压直流输电(HVDC)、静止无功补偿(STATC0M)、有源电力滤波器(APF)、可控串补(TCSC)、高压变频器(HVI)、统一潮流控制器(UPFC)、各种新能源并网装置等。这些装置的控制理论已有很多研究成果,但是缺乏必要的测试试验。
[0003] 由于电力系统运行的特殊性,电力电子装置在接入系统前不可能进行大规模性能和功能的现场测试,对于装置在接入系统后是否能够安全稳定的运行缺少必要和足够的试验检验。电力电子装置不能轻易地挂在电网上做测试实验,为了达到对其动态性能分析的目的,借助于实时仿真系统建立硬件在环系统来进行研究。研究中应用实时数字仿真器,通过接口把电力电子的主控系统或者整个装置的实物部分连接起来共同运行。
[0004]目前,采用实时数字仿真设备对电力电子装置进行测试,实时数字仿真设备内包含处理器。由于测试过程中计算量大、需要控制的量多,对处理器资源要求高,会增大成本,否则,由于资源不足,会导致测试效率低。
实用新型内容
[0005] 基于此,有必要针对上述问题,提供一种硬件在环仿真装置,既可以降低成本,又可以提闻测试效率。
[0006] 一种硬件在环仿真装置,包括:实时数字仿真设备、用于运行控制的微处理器以及用于输出PWM脉冲控制信号的可编程器;
[0007] 所述实时数字仿真设备、所述可编程器、所述微处理器依次连接。
[0008] 上述硬件在环仿真装置,通过微处理器用来运行控制,可编程器用来控制计算并输出PWM脉冲控制信号,传输至实时数字仿真设备,从而控制电力电子装置。由于微处理器和可编程器分担了实时数字仿真设备的处理,无需要求高资源的实时数字仿真设备,从而降低了成本,同时通过微处理器和可编程器提高了处理效率,从而提高了检测效率。
[0009] 在其中一个实施例中,所述微处理器包括ARM处理器、DSP处理器中的一种或多种。
[0010] 该实施例中,微处理器可以是单核处理器,也可以是双核处理器。通过采用ARM处理器或DSP处理器负责整个系统的运行控制,从而可以实现程序流程控制、对电力电子装置的保护、通讯、人机接口命令下发等。从而分担了实时数字仿真设备运行控制的任务。[0011 ] 在其中一个实施例中,所述可编程器包括FPGA芯片。
[0012] 该实施例中,通过采用FPGA芯片可以完成各种计算及控制功能,实现各种模拟量的采集、状态量检测、控制算法计算和主电路PWM脉冲控制信号产生等。FPGA通过接口将PWM脉冲控制信号传输至实时数字仿设备,从而控制电力电子装置。从而分担了实时数字仿真设备计算控制的任务。
附图说明
[0013] 图1为本实用新型硬件在环仿真装置实施例的结构示意图;
[0014] 图2为本实用新型硬件在环仿真装置应用实例的结构示意图。
具体实施方式
[0015] 下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细说明,但本实用新型的实施方式不限于此。
[0016] 如图1所示,为本实用新型硬件在环仿真装置实施例的结构示意图,包括:实时数字仿真设备110、用于运行控制的微处理器120以及用于输出PWM脉冲控制信号的可编程器130 ;
[0017] 所述实时数字仿真设备110、所述可编程器130、所述微处理器120依次连接。
[0018] 上述硬件在环仿真装置,借助已有的实时数字仿真设备,利用其开放的输出、输出功能,将实际电力电子装置的运行环境监理在实时数字仿真设备上,通过微处理器用来运行控制,可编程器用来控制计算并输出PWM脉冲控制信号,传输至实时数字仿真设备,从而测试电力电子装置控制器的功能和性能。
[0019] 申明,微处理器和可编程器的功能都是原有实时数字仿真设备的处理器中存在的功能,本方案将原有的实时数字仿真设备的处理器的部分功能移植到了微处理器和可编程器。通过增加微处理器和可编程器来降低对数字仿真设备资源的高要求,从而降低成本。
[0020] 由于微处理器和可编程器分担了实时数字仿真设备的处理,无需要求高性能的实时数字仿真设备,从而降低了成本,同时通过微处理器和可编程器提高了处理效率,从而提高了检测效率。
[0021] 在其中一个实施例中,所述微处理器包括ARM处理器、DSP处理器中的一种或多种。
[0022] 该实施例中,微处理器可以是单核处理器,也可以是双核处理器。通过采用ARM处理器或DSP处理器负责整个系统的运行控制,从而可以实现程序流程控制、对电力电子装置的保护、通讯、人机接口命令下发等。
[0023] 在其中一个实施例中,所述可编程器包括FPGA芯片。
[0024] 该实施例中,通过采用FPGA芯片可以完成各种计算及控制功能,实现各种模拟量的采集、状态量检测、控制算法计算和主电路PWM脉冲控制信号产生等。FPGA通过接口将PWM脉冲控制信号传输至实时数字仿设备,从而控制电力电子装置。
[0025] 在其中一个实施例中,所述实时数字仿真设备还可以连接高压直流输电装置、静止无功补偿装置、有源电力滤波器、可控串补装置、高压变频器、统一潮流控制器。从而可以实现对高压直流输电(HVDC)、静止无功补偿(STATC0M)、有源电力滤波器(APF)、可控串补(TCSC)、高压变频器(HVI)、统一潮流控制器(UPFC)、各种新能源并网装置等各种电力电子装置进行功能测试。
[0026] 本实用新型还列举其中一个具体应用实例进行说明。如图2所示,为本实用新型硬件在环仿真装置应用实例的结构示意图,包括:实时数字仿真设备210、用于运行控制的ARM处理器220以及用于输出PWM脉冲控制信号的FPGA芯片230 ;
[0027] 所述实时数字仿真设备210、所述FPGA芯片230、所述ARM处理器220依次连接。
[0028] 本实用新型的ARM处理器和FPGA芯片可以集成在一个控制器上。具体工作原理如下:
[0029] 在实时数字仿真设备建立实际电力电子装置主回路的模型,进行编译仿真,选定所需的模拟量和状态量,基于ARM和FPGA的控制器中的FPGA采集各种模拟量以及检测相关状态量。状态变量可以是电压或电流。ARM负责整个系统的运行控制,实现程序流程控制、对电力电子器件的保护、通讯、人机接口的命令下发等。FPGA完成各种计算及控制功能,控制算法计算,综合控制量产生主电路PWM脉冲控制信号。FPGA通过接口将PWM信号传入实时数字仿真系统,从而控制电力电子装置中的开关器件,达到测试电力电子装置主控制器的性能的目的。
[0030] 申明,FPGA芯片和ARM处理器的功能都是原有实时数字仿真设备的处理器中存在的功能,本方案并没有对功能进行改进,本方案是通过增加FPGA芯片和ARM处理器来降低对数字仿真设备资源的高要求,从而降低成本。程序流程控制、对电力电子器件的保护、通讯、人机接口命令下发等运行控制是ARM处理器众多功能中的其中一种功能,各种模拟量的采集、状态量检测、控制算法计算、PWM脉冲控制信号产生是FPGA芯片众多功能中的一种功能。
[0031] 以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本实用新型的保护范围。因此,本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种硬件在环仿真装置,其特征在于,包括:实时数字仿真设备、用于运行控制的微处理器以及用于输出PWM脉冲控制信号的可编程器; 所述实时数字仿真设备、所述可编程器、所述微处理器依次连接。
2.根据权利要求1所述的硬件在环仿真装置,其特征在于,所述微处理器包括ARM处理器、DSP处理器中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的硬件在环仿真装置,其特征在于,所述可编程器包括FPGA芯片。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的硬件在环仿真装置,其特征在于,所述实时数字仿真设备还连接高压直流输电装置。
5.根据权利要求1至3任意一项所述的硬件在环仿真装置,其特征在于,所述实时数字仿真设备还连接静止无功补偿装置。
6.根据权利要求1至3任意一项所述的硬件在环仿真装置,其特征在于,所述实时数字仿真设备还连接有源电力滤波器。
7.根据权利要求1至3任意一项所述的硬件在环仿真装置,其特征在于,所述实时数字仿真设备还连接可控串补装置。
8.根据权利要求1至3任意一项所述的硬件在环仿真装置,其特征在于,所述实时数字仿真设备还连接高压变频器。
9.根据权利要求1至3任意一项所述的硬件在环仿真装置,其特征在于,所述实时数字仿真设备还连接统一潮流控制器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104950693A (zh) * 2015-06-23 2015-09-30 广州供电局有限公司 提高控制器硬件在环仿真系统仿真精度的方法与系统
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