CN204832809U - 一种半实物仿真器和被测控制器的安全接口装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种半实物仿真器和被测控制器的安全接口装置，包括数字信号通道、模拟信号通道和接口单元；接口单元包括仿真器接口模块和被测控制器接口模块；数字信号通道包括第一通道和第二通道；模拟信号通道的输入端与仿真器接口模块连接，输出端与被测控制器接口模块连接；第一通道的输入端与仿真器接口模块连接，输出端与被测控制器接口模块连接；第二通道的输入端与被测控制器接口模块连接，输出端与仿真器接口模块连接。与现有技术相比，本实用新型提供的一种半实物仿真器和被测控制器的安全接口装置，对半实物仿真器和被测控制器进行安全可靠的连接，能够为被测控制器提供有效、持续地仿真环境，从而对被测控制器进行长时间调试。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种接口装置，具体涉及一种半实物仿真器和被测控制器的安全接口装置。
背景技术
随着集中式光伏发电系统与分布式光伏发电系统建设的逐步推进，装机容量稳步增加，光伏逆变器的应用量也随之大幅上涨。作为光伏发电系统中的技术含量最高的装置之一，光伏逆变器在整个系统中的稳定性要求也变得越来越严格。然而，受到研发实验室环境以及硬件条件的制约，其核心控制器及控制软件在批量应用前，一般无法得到全面、详尽的测试，可能存在受到现场偶发事件影响的风险，影响逆变器发电性能乃至整个电网的稳定性。
在传统的光伏逆变器控制系统研发中，一般采用现场测试、长时间运行机器，以及使用软件模型代替真实逆变器模拟等方式对控制器稳定性进行测试，然而现场测试模拟真实故障状态的研发成本较高、测试操作人员及操作困难以及测试过程中存在高风险等问题。软件模拟由于数据迭代计算量大，模型准确性不一致等情况，仿真速度和精度都无法真实应用，仅能提供算法层面的依据。采用主控板与仿真系统连接的方式，可以有效降低研发成本，增加系统测试的速度和准确性，降低测试过程中的风险，使得控制器可以经受长时间运行的考验。因此，需要提供一种用于仿真系统的安全接口装置，特别适用于光伏逆变器的控制器，是模拟控制系统仿真的必需通用装置。
发明内容
为了满足现有技术的需要，本实用新型提供了一种半实物仿真器和被测控制器的安全接口装置。
本实用新型的技术方案为：
所述装置包括数字信号通道、模拟信号通道和接口单元；所述接口单元包括仿真器接口模块和被测控制器接口模块；所述数字信号通道包括第一通道和第二通道；
所述模拟信号通道的输入端与仿真器接口模块连接，输出端与被测控制器接口模块连接；
所述第一通道的输入端与仿真器接口模块连接，输出端与被测控制器接口模块连接；
所述第二通道的输入端与被测控制器接口模块连接，输出端与仿真器接口模块连接。
优选的，所述第一通道和第二通道均包括依次连接的数字信号输入电路、第一接口保护电路、信号隔离电路、第二接口保护电路和数字信号输出电路；
优选的，所述第一接口保护电路包括瞬态抑制二极管，以及并联连接的熔断器，所述熔断器的数目为10，所述瞬态抑制二极管的数目为8；
所述熔断器的一端与所述数字信号输入电路连接，另一端与所述信号隔离电路连接；
所述瞬态抑制二极管的阴极连接于熔断器与信号隔离电路之间，阳极与地线连接；
优选的，所述第二接口保护电路包括瞬态抑制二极管，以及并联连接的熔断器，所述熔断器的数目为10，所述瞬态抑制二极管的数目为8；
所述熔断器的一端与所述信号隔离电路连接，另一端与所述数字信号输出电路连接；
所述瞬态抑制二极管的阴极连接于熔断器与数字信号输出电路之间，阳极与地线连接；
优选的，所述信号隔离电路包括光耦合器；
优选的，所述模拟信号通道包括依次连接的模拟信号输入电路、第三接口保护电路、信号调理电路、第四接口保护电路和模拟信号输出电路；
优选的，所述第三接口保护电路包括瞬态抑制二极管，以及并联连接的熔断器，所述熔断器的数目为10，所述瞬态抑制二极管的数目为8；
所述熔断器的一端与所述模拟信号输入电路连接，另一端与所述信号调理电路连接；
所述瞬态抑制二极管的阴极连接于熔断器与信号调理电路之间，阳极与地线连接；
优选的，所述第四接口保护电路包括瞬态抑制二极管，以及并联连接的熔断器，所述熔断器的数目为10，所述瞬态抑制二极管的数目为8；
所述熔断器的一端与所述信号调理电路连接，另一端与所述模拟信号输出电路连接；
所述瞬态抑制二极管的阴极连接于熔断器与模拟信号输出电路之间，阳极与地线连接；
优选的，所述仿真器接口模块包括：
仿真器接口，用于连接半实物仿真器；
仿真器供电接口，用于连接向半实物仿真器供电的电源；
所述被测控制器接口模块包括：
被测控制器接口，用于连接被测控制器；
被测控制器供电接口，用于连接向被测控制器供电的电源。
与最接近的现有技术相比，本实用新型的优异效果是：
1、本实用新型技术方案中，模拟信号通道能够有效利用半实物仿真器中数模转换器和该信号调理电路，使被测控制器获得更高精度的模拟信号；
2、本实用新型技术方案中，模拟信号通道可以防止半实物仿真器错误输出的模拟信号损坏被测控制器，防止仿真模型建立过程中模拟信号接口意外输出超过被测控制器接收能力的高电压损坏被测控制器；
3、本实用新型技术方案中，数字信号通道可以防止数字信号的参数设置错误导致半实物仿真器或者被测控制器损坏；
4、本实用新型技术方案中，接口保护电路能够对模拟量和数字量进行低强度电气隔离，防止错误接线导致的问题，减少由于静电损坏设备的可能性；
5、本实用新型技术方案中，高压隔离/旁路电路，能够防止多过电压意外搭接到被测控制器或者电源时造成的误触电事故。
附图说明
下面结合附图对本实用新型进一步说明。
图1：本实用新型实施例中一种半实物仿真器和被测控制器的安全接口装置的结构图；
图2：本实用新型实施例中接口保护电路图；
图3：本实用新型实施例中信号调理电路图；
图4：本实用新型实施例中信号调理电路连接示意图；
图5：本实用新型实施例中信号隔离电路图。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
本实用新型提供的一种半实物仿真器和被测控制器的安全接口装置，对半实物仿真器和被测控制器进行安全可靠的连接，能够为被测控制器提供有效、持续地仿真环境，从而对被测控制器进行长时间调试。
如图1所示，本实施例中安全接口装置包括数字信号通道、模拟信号通道和接口单元。其中，
接口单元包括仿真器接口模块和被测控制器接口模块；数字信号通道包括第一通道和第二通道。
模拟信号通道的输入端与仿真器接口模块连接，输出端与被测控制器接口模块连接；
第一通道的输入端与仿真器接口模块连接，输出端与被测控制器接口模块连接；第二通道的输入端与被测控制器接口模块连接，输出端与仿真器接口模块连接。
1、数字信号通道
第一通道和第二通道的结构完全相同，包括依次连接的数字信号输入电路、第一接口保护电路、信号隔离电路、第二接口保护电路和数字信号输出电路。本实施例中安全接口装置按照标准16接口进行设计，因此为了满足半实物仿真器对数字接口的数量需求，数字信号通道的数目为2，其中，
(1)第一接口保护电路
该电路包括瞬态抑制二极管，以及并联连接的熔断器，本实施例中熔断器的数目为10，瞬态抑制二极管的数目为8。如图1和2所示，熔断器的一端与数字信号输入电路连接，另一端与信号隔离电路连接；瞬态抑制二极管的阴极连接于熔断器与信号隔离电路之间，阳极与地线连接。
(2)第二接口保护电路
该电路也包括瞬态抑制二极管，以及并联连接的熔断器，本实施例中第二接口保护电路的熔断器的数目为10，瞬态抑制二极管的数目为8。如图1和2所示，熔断器的一端与信号隔离电路连接，另一端与数字信号输出电路连接；瞬态抑制二极管的阴极连接于熔断器与数字信号输出电路之间，阳极与地线连接。
本实施例中，数字信号通道的接口保护电路通过瞬态抑制二极管和熔断器结合的保护方式，防止过电压对半实物仿真器和被测控制器造成损毁。
(3)信号隔离电路
如图5所示，该电路包括光耦合器，用对数字信号输入电路的输出信号进行信号隔离，通过隔离的方式将半实物仿真器和被测控制器的信号连接起来，防止高电压窜入。
2、模拟信号通道
该通道包括依次连接的模拟信号输入电路、第三接口保护电路、信号调理电路、第四接口保护电路和模拟信号输出电路。本实施例中模拟信号通道的数目为1，其中，
(1)第三接口保护电路
该电路包括瞬态抑制二极管，以及并联连接的熔断器，本实施例中第三接口保护电路的熔断器的数目为10，瞬态抑制二极管的数目为8。如图1和2所示，熔断器的一端与模拟信号输入电路连接，另一端与信号调理电路连接；瞬态抑制二极管的阴极连接于熔断器与信号调理电路之间，阳极与地线连接。
(2)第四接口保护电路
该电路包括瞬态抑制二极管，以及并联连接的熔断器，本实施例中第四接口保护电路的熔断器的数目为10，瞬态抑制二极管的数目为8。如图1和2所示，熔断器的一端与信号调理电路连接，另一端与模拟信号输出电路连接；瞬态抑制二极管的阴极连接于熔断器与模拟信号输出电路之间，阳极与地线连接。
本实施例中，模拟信号通道的接口保护电路通过瞬态抑制二极管和熔断器结合的保护方式，防止过电压对半实物仿真器和被测控制器造成损毁，例如防止仿真模型建立过程中模拟信号输出电路意外输出超出被测控制器接受能力的高电压从而损坏被测控制器，或者防止连接时的静电击穿。
(3)信号调理电路
如图3所示，本实施例中信号调理电路包括放大电路，将半实物仿真器输出的电压信号转换为被测控制器所需的电压信号，使得高电压无法在被隔离的两侧产生大电流，起到隔离共模干扰，调节信号放大倍数，去除端口电压限制等功能，达到保护装置硬件的目的，同时也能够有效利用半实物仿真器中数模转换器和该信号调理电路，使被测控制器获得更高精度的模拟信号。
如图4所示，本实施例中信号调理电路与电源保护电路连接，电源保护电路用于保护装置的外置电源。
3、仿真器接口模块
该接口模块包括两部分，具体为：
仿真器接口，用于连接半实物仿真器。
仿真器供电接口，用于连接向半实物仿真器供电的电源。
4、被测控制器接口模块
该接口模块也包括两部分，具体为：
被测控制器接口，用于连接被测控制器，例如连接光伏控制器。
被测控制器供电接口，用于连接向被测控制器供电的电源。其中，被测控制器连接的电源与半实物仿真器连接电源为相互隔离的外置电源。
本实施例中还可以在安全接口装置中添加高压隔离/旁路电路，可以用于防止过电压意外搭接到被测控制器或者电源时造成误触电事故。
最后应当说明的是：所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，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，都属于本申请保护的范围。
Claims (9)
1.一种半实物仿真器和被测控制器的安全接口装置，其特征在于，所述装置包括数字信号通道、模拟信号通道和接口单元；所述接口单元包括仿真器接口模块和被测控制器接口模块；所述数字信号通道包括第一通道和第二通道；
所述模拟信号通道的输入端与仿真器接口模块连接，输出端与被测控制器接口模块连接；
所述第一通道的输入端与仿真器接口模块连接，输出端与被测控制器接口模块连接；
所述第二通道的输入端与被测控制器接口模块连接，输出端与仿真器接口模块连接。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一通道和第二通道均包括依次连接的数字信号输入电路、第一接口保护电路、信号隔离电路、第二接口保护电路和数字信号输出电路。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一接口保护电路包括瞬态抑制二极管，以及并联连接的熔断器，所述熔断器的数目为10，所述瞬态抑制二极管的数目为8；
所述熔断器的一端与所述数字信号输入电路连接，另一端与所述信号隔离电路连接；
所述瞬态抑制二极管的阴极连接于熔断器与信号隔离电路之间，阳极与地线连接。
4.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第二接口保护电路包括瞬态抑制二极管，以及并联连接的熔断器，所述熔断器的数目为10，所述瞬态抑制二极管的数目为8；
所述熔断器的一端与所述信号隔离电路连接，另一端与所述数字信号输出电路连接；
所述瞬态抑制二极管的阴极连接于熔断器与数字信号输出电路之间，阳极与地线连接。
5.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述信号隔离电路包括光耦合器。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述模拟信号通道包括依次连接的模拟信号输入电路、第三接口保护电路、信号调理电路、第四接口保护电路和模拟信号输出电路。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第三接口保护电路包括瞬态抑制二极管，以及并联连接的熔断器，所述熔断器的数目为10，所述瞬态抑制二极管的数目为8；
所述熔断器的一端与所述模拟信号输入电路连接，另一端与所述信号调理电路连接；
所述瞬态抑制二极管的阴极连接于熔断器与信号调理电路之间，阳极与地线连接。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第四接口保护电路包括瞬态抑制二极管，以及并联连接的熔断器，所述熔断器的数目为10，所述瞬态抑制二极管的数目为8；
所述熔断器的一端与所述信号调理电路连接，另一端与所述模拟信号输出电路连接；
所述瞬态抑制二极管的阴极连接于熔断器与模拟信号输出电路之间，阳极与地线连接。
9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述仿真器接口模块包括：
仿真器接口，用于连接半实物仿真器；
仿真器供电接口，用于连接向半实物仿真器供电的电源；
所述被测控制器接口模块包括：
被测控制器接口，用于连接被测控制器；
被测控制器供电接口，用于连接向被测控制器供电的电源。
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| CN201520367885.9U CN204832809U (zh) | 2015-05-29 | 2015-05-29 | 一种半实物仿真器和被测控制器的安全接口装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105068443A (zh) * | 2015-07-03 | 2015-11-18 | 复旦大学 | 一种用于半实物仿真的安全接口装置及设计方法 |
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2015
- 2015-05-29 CN CN201520367885.9U patent/CN204832809U/zh active Active
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| CN105068443B (zh) * | 2015-07-03 | 2018-08-14 | 复旦大学 | 一种用于半实物仿真的安全接口装置的设计方法 |
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