CN209044322U - 一种实时仿真测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种实时仿真测试系统包括实时仿真器、接口子系统、逆变控制器、光电转换箱和示波器，所述实时仿真器包括处理器和FPGA，所述处理器与所述FPGA信号互连，所述FPGA与所述接口子系统信号连接，所述接口子系统输出端与逆变控制器的输入端信号相连，所述逆变控制器的输出端与所述光电转换箱信号连接，所述逆变控制器与光电转换箱、接口子系统、FPGA、处理器依次信号相连。所述处理器还与示波器通过数据线相连。解决了难以对光伏电站直接进行低电压穿越试验的现实难题，利用PFGA对数字量信号进行相应的插值补偿，提高硬件在环测试精度，能够精确逼近型式试验检测结果，能真实反映逆变器的并网性能。

Description

一种实时仿真测试系统

技术领域

本实用新型属于电力设备测试领域，尤其涉及一种实时仿真测试系统。

背景技术

电力系统是一个复杂的动态系统，光伏组件的发电量和输出功率特性受太阳辐照度以及环境温度的影响，导致电网电压存在不稳定现象。

伴随电力系统的迅速发展，光伏并网逆变器等并网发电装置越来越多的接入电网模型，并网检测所需直流源以及电网模型故障模拟装置容量也相应增加，其并网特性性能优劣已经成为影响电网模型安全稳定运行的重要因素，设备的动作行为出错或性能不达标，均有可能造成严重的后果，低电压穿越性能是逆变器并网主要性能之一。因此，如何实现光伏逆变器并网特性的快速、准确、高效检测成为光伏发电能否顺利并网的关键环节。

虽然现场测试准确性可以得到保障，但涉及到大功率、强电流高压测试，实施难度较大，存在严重的安全隐患，且逆变器型式试验检测成本巨大。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种实时仿真测试系统。

为了实现上述目的，本实用用新型采用的技术方案是：

一种实时仿真测试系统，包括实时仿真器、接口子系统、逆变控制器、光电转换箱和示波器，所述实时仿真器包括处理器和FPGA，所述处理器与所述FPGA信号互连，所述FPGA与所述接口子系统信号连接，所述接口子系统输出端与逆变控制器的输入端信号相连，所述逆变控制器的输出端与所述光电转换箱信号连接，所述逆变控制器与光电转换箱、接口子系统、FPGA、处理器依次信号相连。所述处理器还与示波器通过数据线相连。

优选的，所述接口子系统包括数字模拟转换接口、第一采集单元和模拟量输出板卡，所述FPGA与所述数字模拟转换接口、第一采集单元依次信号连接，所述第一采集单元经所述模拟量输出板卡与所述逆变控制器信号连接。

优选的，所述接口子系统还包括数字量输入板卡、模拟数字转换接口和第二采集单元，所述光电转换箱与所述模拟数字转换接口、第二采集单元依次信号连接，所述第二采集单元与所述数字量输入板卡信号连接，所述数字量输入板卡还与所述PFGA信号连接。

优选的，还包括功率放大器，所述模拟量输出板卡与所述功率放大器信号连接，所述功率放大器还与所述逆变控制器的输入端信号连接。

优选的，所述功率放大器为线性功率放大器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

可将光伏发电的电力电子系统在实时仿真器中模拟建立仿真模型，并对仿真模型进行解算，获取仿真模型各个节点的电压、电流信息，接口子系统可将获取的电压、电流信息经数字模拟转换并传至逆变控制器，逆变控制器接收来自接口子系统的模拟信号，执行控制算法，产生控制信号，光电转换箱可将逆变控制器产生的控制信号由电信号转换成光信号，并产生PWM驱动信号，PWM驱动信号经接口子系统直接驱动在实时仿真器中仿真的功率电路，实现逆变控制器与实时仿真器的交互式运行，FPGA可对接口子系统进行调节，减少处理器与逆变控制器之间信息传输延迟误差，实现仿真模型与实物之间的实时运行，保证仿真模型和外部器件通信正确。将被测逆变器经接口子系统接入到实时仿真器中实现了仿真平台中仿真模型与实物的连接，建立逆变器并网性能测试的半实物仿真，使仿真的结果更加贴近型式试验检测结果，能真实反映逆变器的并网性能。示波器可以对并网过程中发生低电压扰动时逆变器低电压穿越的波形进行显示，节约了仿真时间，提高了仿真效率。

附图说明

图1是本实用新型一种实时仿真测试系统的结构示意图。

图中：

1实时仿真器、11处理器、12FPGA、2接口子系统、21数字模拟转换接口、22数字量输入板卡、23第一采集单元、24第二采集单元、25模拟量输出板卡、26模拟数字转换接口、3功率放大器、4逆变控制器、5光电转换箱、6示波器。

具体实施方式

为了更好理解本实用新型技术内容，下面提供一具体实施例，并结合附图对本实用新型做进一步的说明。

参见图1，一种实时仿真测试系统，包括实时仿真器1、接口子系统2、逆变控制器4、光电转换箱5和示波器6，所述实时仿真器1 包括处理器11和FPGA 12，所述处理器11与所述FPGA 12信号互连，所述FPGA 12与所述接口子系统2信号连接，所述接口子系统2输出端与逆变控制器4的输入端信号相连，所述逆变控制器4的输出端与所述光电转换箱5信号连接，所述逆变控制器4与光电转换箱5、接口子系统2、FPGA 12、处理器11依次信号相连。所述处理器11还与示波器6通过数据线相连。

处理器11可对光伏发电过程中出现的各种情况进行模拟，并通过示波器6对光伏发电模拟过程中获得电压波形进行显示，由此判断逆变器的并网性能，同时处理器11还能在模拟过程中输出电压、电流信息，并将电压、电流信息通过FPGA 12传送到接口子系统2，其中FPGA 12可对接口子系统2进行调节，减少处理器11与逆变控制器4之间信息传输延迟误差，实现仿真模型与实物之间的实时运行，保证仿真模型和外部器件通信正确,接口子系统2获取该电压电流信息，并将其传输至逆变控制器4，逆变控制器4根据该信息，做出相应的动作信号，并传输至光电转换箱5中，而光电转换箱5可将逆变控制器4产生的动作信号由电信号转换成光信号，并产生PWM驱动信号，PWM驱动信号经接口子系统2重新传输至处理器11，处理器11 根据该PWM驱动信号输出相应的电压波形，并通过示波器6进行显示，操作人员可通过该波形获知逆变控制器4的性能。

具体的，所述接口子系统2包括数字模拟转换接口21、第一采集单元23和模拟量输出板卡25，所述FPGA 12与所述数字模拟转换接口21信号连接，其中FPGA 12可对接口子系统2进行调节，减少处理器11与逆变控制器4之间信息传输延迟误差，实现处理器11与逆变控制器4之间的实时运行，保证处理器11与逆变控制器4通信正确，其中数字模拟转换接口21可将处理器11所输出的电压、电流信息进行数模转换，变换成模拟信号进行输出，所述数字模拟转换接口21还与所述第一采集单元23信号连接，所述第一采集单元23能采集数字模拟转换接口21输出的模拟信号，所述第一采集单元23经所述模拟量输出板卡25与所述逆变控制器4信号连接，其中模拟量输出板卡25可将第一采集单元23所采集的模拟信号传到逆变控制器 4，模拟量输出板卡25可以实现实时仿真器1中仿真模型与实物逆变控制器4之间的连接，建立半实物仿真平台，使仿真效果贴近形式测试监测。

具体的，所述接口子系统2还包括数字量输入板卡22、模拟数字转换接口26和第二采集单元24，所述模拟数字转换接口26与所述光电转换箱5信号连接，其中模拟数字转换接口26可将模拟信号转换成数字信号，所述模拟数字转换接口26经所述第二采集单元24与所述数字量输入板卡22信号连接，第二采集单元24采集逆变控制器4 的控制信号并通过数字量输入板卡22传到实时仿真器1中，所述数字量输入板卡22还与所述FPGA 12信号连接，其中数字量输入板卡 22可将第二采集单元24所采集的数字信号经FPGA 12传到处理器11中，数字量输入板卡22可以实现实时仿真器1中仿真模型与实物逆变控制器4之间的连接，建立半实物仿真平台，实现实时仿真器1与逆变控制器4之间的信号交互；其中FPGA 12可对接口子系统2进行调节，减少处理器11与逆变控制器4之间信息传输延迟误差，实现仿真模型与实物之间的实时运行，保证仿真模型和外部器件通信正确。

具体的，还包括功率放大器3，所述模拟量输出板卡25与所述功率放大器3信号连接，所述功率放大器3还与所述逆变控制器4的输入端信号连接用于放大来自模拟量输出板卡25输出的模拟信号，实时仿真器1中传出的功率信号相对比较弱，为确保逆变控制器4能接收到信号，利用功率放大器3对输出的电压、电流信号进行功率放大处理。

具体的，所述功率放大器3为线性功率放大器3，采用线性功率放大器3可减少接口子系统2的延迟时间，且降低功率放大器3自身的谐波失真，有利于逆变控制器4信号的接收和处理。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种实时仿真测试系统，其特征在于：包括实时仿真器、接口子系统、逆变控制器、光电转换箱和示波器，所述实时仿真器包括处理器和FPGA，所述处理器与所述FPGA信号互连，所述FPGA与所述接口子系统信号连接，所述接口子系统输出端与逆变控制器的输入端信号相连，所述逆变控制器的输出端与所述光电转换箱信号连接，所述逆变控制器与所述光电转换箱、接口子系统、FPGA、处理器依次信号相连，所述处理器还与示波器通过数据线相连。

2.根据权利要求1所述的一种实时仿真测试系统，其特征在于，所述接口子系统包括数字模拟转换接口、第一采集单元和模拟量输出板卡，所述FPGA与所述数字模拟转换接口、第一采集单元依次信号连接，所述第一采集单元经所述模拟量输出板卡与所述逆变控制器信号连接。

3.根据权利要求1所述的一种实时仿真测试系统，其特征在于，所述接口子系统还包括数字量输入板卡、模拟数字转换接口和第二采集单元，所述光电转换箱与所述模拟数字转换接口、第二采集单元依次信号连接，所述第二采集单元与所述数字量输入板卡信号连接，所述数字量输入板卡还与所述PFGA信号连接。

4.根据权利要求2所述的一种实时仿真测试系统，其特征在于，还包括功率放大器，所述模拟量输出板卡与所述功率放大器信号连接，所述功率放大器还与所述逆变控制器的输入端信号连接。

5.根据权利要求4所述的一种实时仿真测试系统，其特征在于，所述功率放大器为线性功率放大器。