[发明专利]一种冷热电联供系统测试平台及测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及冷热电联供系统仿真领域，尤其涉及一种基于TRNSYS的冷热电联供系统的测试系统及测试方法。

背景技术

环境和能源问题是当今世界面临的重大问题，亟待解决。随着可持续发展战略大力推进和人们节能环保意识的不断增强，冷热电联供系统逐渐成为改善环境质量和提高能源利用率的有效措施之一。冷热电联供是一种建立在能量梯级利用概念的基础上，将制冷、制热(供暖和供热水)及发电集成的能源供给系统。冷热电联供对不同品质的能量进行梯级利用，较高品位的能量用于发电，较低品味的热能则用于制冷或制热，最大限度的提高能源利用率，同时可弥补大电网在安全稳定性方面的不足，对其发展意义重大。

控制系统及其控制策略是分布式冷热电联供系统运行机制的核心指令系统，发出整个系统的工况指令、各设备的动作指令、监控各个设备的运行状态等等。不仅是系统安全、正常运行的基础和保障，而且对提高整个系统效率、降低能源消耗等方面尤为关键。在研发过程中，为控制系统提供一个接近真实的被控对象，对其功能进行测试至关重要。但是冷热电联供系统非常复杂，涉及电气、控制、热工多个领域，设备繁多，控制参数众多，控制系统的现场调试受到了极大的限制。在设计过程中由于被控对象不完备，无法进行实物测试，对控制系统的调试依赖以下两种方式：

一种方式是凭经验进行简单的测试，在冷热电联供系统搭建完成后再进行控制系统实物测试。这种方法对于控制策略非常简单的系统勉强可行，易造成联供系统实际运行中利用率的下降和能源的浪费。同时，有时需要多台设备联合调试，实验现场根本满足不了要求，严重阻碍了新控制策略的开发进度。

另一种方式是通过大量的计算及软件仿真测试，仿真的控制系统与实际应用的控制系统差距较大，控制效果也与实际的控制系统有较大差异。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明公开了一种冷热电联供系统测试平台及测试方法，本申请能够广泛用于不同冷热电联供系统控制策略的验证，确保控制系统在实际应用的可靠性，提高控制系统的测试效率，缩短控制系统的开发周期，从而保证冷热电联供控制系统开发的顺利进行。本申请中Transient System Simulation Program软件简称为TRNSYS软件。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

一种冷热电联供系统测试平台，包括冷热电联供仿真系统、可编程信号采集转换系统及控制系统；

所述冷热电联供仿真系统，用于在PC机中搭建冷热电联供系统的虚拟的被控对象；

所述可编程信号采集转换系统，用于将冷热电联供仿真系统与控制系统进行通信，根据控制系统的控制信号对其进行模数转换和信号处理传送至冷热电联供仿真系统，同时将冷热电联供仿真系统的反馈信号通过通讯接口反馈至控制系统；

所述控制系统，用于根据冷热电联供仿真系统的被控对象，发送控制命令。

所述冷热电联供仿真系统包括系统仿真模块、逐时负荷模块、输入接口模块和输出接口模块，所述系统仿真模块基于瞬时系统模拟TRNSYS软件，搭建冷热电联供系统；

所述逐时负荷模块，用于模拟用户负荷；

所述输入接口模块，通过读入可编程信号采集转换系统的控制信号，以模块输出的形式控制冷热电联供仿真系统的各个设备的运行，冷热电联供仿真系统的输出信号则由输出接口模块以信号输出的形式将信号写入可编程信号采集转换系统。

所述用户负荷的负荷数据既可以是真实的用户历史负荷数据，也可以是Energyplus或者Trnbuild软件仿真数据。

所述可编程信号采集转换系统包括FPGA主控模块、信号采集模块、信号转换电路及信号处理电路，信号采集模块将采集的模拟量传送至与模拟量对应的信号转换电路，模拟量对应的信号转换电路对模拟量进行转换后传送至信号处理电路，信号处理电路与FPGA主控模块相连；

信号采集模块将采集的数字量传送至与数字量对应的信号转换电路，数字量对应的信号转换电路与FPGA主控模块相连。

所述与模拟量对应的信号转换电路采用的是隔离变压电路，包括双通道运算放大器OP297。

所述与数字量对应的信号转换电路采用的是光耦隔离电路，包括光耦隔离器TLP521。

所述信号处理电路为Kinetis K60控制器，对采集的模拟量信号进行AD转换与数据处理，再经SPI接口将采集数据传输至FPGA主控模块。