[发明专利]一种微电网变换器硬件在回路系统测试平台

说明书

技术领域

本发明涉及一种微电网变换器测试平台，尤其是涉及一种微电网变换器硬件在回路系统测试平台。

技术背景

电力系统中的变换器是一种将电能进行AC/DC、AC/AC、DC/DC或DC/AC变换的装置，而微电网是以分布式发电技术为基础，以靠近分散型资源或用户的小型电站为主，结合终端用户电能质量管理和能源梯级利用技术形成的小型模块化、分散式的供能网络。

随着微电网的快速发展，新型的电力电子设备，特别是各种变换器的具体应用，在能源转换中起到至关重要的作用，对变换器及其控制的研究、开发、测试具有重要的现实意义。

传统变换器开发时，首先需对变换器主电路和控制电路进行硬件设计和实现，然后依托控制器对特定变换器进行研究和开发。此过程需要研究人员针对各种拓扑形式的变换器制作相应主电路板，并制作针对不同主电路板的外围控制电路，制作和调试过程周期长，构建一个专门用于测试微电网变换器的实际微电网系统，必然带来设备费用高、占地面积大、供货周期长、设备维护不便、可扩展性和兼容性差、成本高昂和重复利用率低等问题。同时，将所开发的微电网变换器直接置于实际微电网系统中进行测试，可能对系统本身造成破坏，不易在特殊或极端工况下，测试变换器的鲁棒性，测试周期长，效率低。

近年来，关于提高新能源利用率和微电网电能质量的相关研究，已有实用性的测试平台，如公开号为CN102650664公开的一种“自适应开放性能源系统测试平台”专利，将AC/DC、DC/DC、DC/AC模块成功独立出来，以适应不同的设备需求，开放性、扩展性大大提高。但不适用于微电网的各种拓扑形式的变换器进行研究和测试，到目前为止，尚未有专门用于微电网系统中变换器开发、测试平台的报道。

发明内容

本发明的目的在于针对现有微电网和新能源发电领域中变换器开发和测试环节的不足，提供一种微电网变换器硬件在回路系统测试平台，在Matlab/Simulink环境下将所开发变换器适用的微电网系统进行仿真搭建，通过控制器开发工具将所开发变换器与Matlab/Simulink环境下建立的系统仿真模型进行闭环实验，以快速验证变换器在目标系统中工作效果与性能的硬件在回路仿真测试，同时基于微电网系统仿真模型的变换器硬件在回路系统测试平台为微电网变换器开发提供一个虚拟的微电网测试环境，用于变换器的硬件开发、控制策略、特殊工况的测试，大大提高变换器的开发质量和效率，减小开发周期，降低开发风险和成本。

一种微电网变换器硬件在回路系统测试平台，包括监控计算机、目标计算机以及变换器硬件在回路系统测试平台，其特征在于：所述监控计算机与目标计算机设置于变换器硬件在回路系统测试平台，实现微电网变换器硬件在回路系统仿真测试。

所述监控计算机是用于建立微电网系统仿真模型，进行工况条件和外部参数的设定，并将仿真模型、工况条件和外部环境参数转换成C代码后，通过交叉编译生成供目标计算机实时运行的测试模型，将微电网系统仿真模型通过数据线发送到目标计算机上，作为运行于实时操作系统的应用程序；运行工况进行仿真实验时，微电网系统仿真模型实时产生需求的电压电流信号。

所述目标计算机是根据运行微电网系统仿真模型产生需求的电压电流信号，通过总线来控制微电网变换器，对微电网变换器进行电压电流加载。

所述变换器硬件在回路系统测试平台是设置有多电平供电模块，并由若干个独立封装的IGBT模块、二极管模块、电解电容模块和外部电感通过电气连接构成变换器主电路，并分别与变换器的目标电源、目标负载、电压采集调理模块、电流采集调理模块、IGBT门极驱动模块和大功率散热器模块连接，通过电压采集调理模块、电流采集调理模块和IGBT门极驱动模块经由控制器接口模块与目标计算机连接构成闭环系统，并将各模块集成于PCB电路板。