功率硬件在環(huán)測(cè)試( Power Hardware in the loop,PHL)是傳統(tǒng)硬件在環(huán)測(cè)試向功率級(jí)裝置測(cè)試的擴(kuò)展。PHL測(cè)試通過加入合適的功率放大設(shè)備和接口算法,不僅可以完成實(shí)時(shí)數(shù)字仿真設(shè)備和真實(shí)被測(cè)件之間信號(hào)級(jí)的交互,還可以完成設(shè)備間真實(shí)功率的交互。因此,實(shí)現(xiàn)了信號(hào)級(jí)實(shí)時(shí)仿真向功率級(jí)的擴(kuò)展,可以測(cè)試真實(shí)的功率設(shè)備,比如儲(chǔ)能設(shè)備、光伏設(shè)備、風(fēng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)以及由以上設(shè)備構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。目前,PHL已經(jīng)有了廣泛的研究和應(yīng)用,是研究分布式能源、設(shè)備測(cè)試和入網(wǎng)技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)手段。

■ 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)仿真測(cè)試

■ 電機(jī)模擬系統(tǒng)仿真測(cè)試

■ 微電網(wǎng)系統(tǒng)仿真測(cè)試

■ 柔性直流輸電系統(tǒng)仿真測(cè)試

■ 儲(chǔ)能并網(wǎng)系統(tǒng)仿真測(cè)試

■ 航空電源仿真測(cè)試

■ 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)仿真測(cè)試

■ 船舶電網(wǎng)仿真測(cè)試

鑒于安全性、可靠性和穩(wěn)定性等的考慮，PHIL系統(tǒng)的搭建不同于傳統(tǒng)HIL系統(tǒng)，需要理論指導(dǎo)和規(guī)范的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施。科梁工程師擁有深刻的理論研究，可根據(jù)用戶的不同技術(shù)需求，定制相應(yīng)的PHIL解決方案。

我們的PHIL系統(tǒng)方案的優(yōu)勢(shì)：

■ *的實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)

■ 合理的功率放大設(shè)備

■ 正確的功率接口算法

■ 專業(yè)的工程實(shí)施服務(wù)

實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)

科梁的PHIL系統(tǒng)的仿真部分基于RT-LAB實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)，在電力電子仿真應(yīng)用中基于MATLAB/Simulink/SimPowerSystems建模，結(jié)合實(shí)時(shí)仿真機(jī)多核分布式并行運(yùn)算技術(shù)和FPGA高速數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，是具備將SimPowerSystems電力模型建成實(shí)時(shí)系統(tǒng)能力的仿真系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用并行計(jì)算技術(shù)、模塊化設(shè)計(jì)，仿真精度高、擴(kuò)展性好，具有開放的軟硬件開發(fā)接口。針對(duì)智能變電站、微電網(wǎng)一類的節(jié)點(diǎn)密集性的仿真系統(tǒng)，RT-LAB基于應(yīng)用層開發(fā)工具箱RT-EVENTs、RT-eDrive和模型實(shí)時(shí)解算器ARTEMIS，采用SSN解算方案解決了系統(tǒng)實(shí)時(shí)仿真所遇到的密集系統(tǒng)仿真解耦問題。

功率放大設(shè)備

上?？屏盒畔⒐こ坦煞萦邢薰咎峁┚€性功率放大器供應(yīng)商Spitzenberger &Spies(SPS)的產(chǎn)品，線性功放具有延時(shí)低和帶寬高的優(yōu)點(diǎn)，SPS公司還可以根據(jù)用戶的具體技術(shù)需求，提供定制方案。

SPS產(chǎn)品具有以下特色：

■ 低諧波失真—即使是在非線性負(fù)載的條件下

■ 快的轉(zhuǎn)換速率：> 52V/μs (上升時(shí)間< 5μs @230Vrms；*IEC/EN 61000-4-11 標(biāo)準(zhǔn)的要求)

■ 輸入輸出演示：< 5μs

■ 大信號(hào)帶寬(-3dB)：DC～10kHz–可選擇將其擴(kuò)展至30 kHz

■ 小信號(hào)帶寬為50kHz

■ 長(zhǎng)時(shí)過載能力(1小時(shí))

■ 短時(shí)過載能力( 5至10分鐘)

■ 峰值負(fù)載能力(up to 5ms)

■ 低內(nèi)部阻抗

功率接口算法

在PHIL試驗(yàn)之前我們工程師將利用RT-LAB搭建包括電網(wǎng)、功放、功率接口算法和被測(cè)件的純數(shù)字仿真模型，推導(dǎo)仿真模型的傳遞函數(shù)、功放的傳遞函數(shù)和HUT的傳遞函數(shù)，結(jié)合選擇的功率接口算法，完成整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析，確保用戶PHIL系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

工程實(shí)施服務(wù)

PHIL系統(tǒng)的搭建和測(cè)試運(yùn)行是一個(gè)復(fù)雜而新興的技術(shù)，需要項(xiàng)目承接公司具備實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)和功率放大系統(tǒng)的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)以及模型的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)?？屏簱碛袑I(yè)的PHIL工程師團(tuán)隊(duì)，根據(jù)用戶現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，為用戶提供定制的PHIL服務(wù)。

微電網(wǎng)功率硬件在環(huán)仿真

科梁提供的PHIL解決方案成功搭建了微電網(wǎng)功率硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)。該系統(tǒng)中，科梁運(yùn)用RT-LAB實(shí)時(shí)仿真設(shè)備完成了包括風(fēng)電、光伏、微型燃?xì)廨啓C(jī)、蓄電池、大電容、飛輪儲(chǔ)能等多種分布式發(fā)電及儲(chǔ)能裝置的全數(shù)字模擬。在未得到準(zhǔn)確數(shù)學(xué)模型之前，將實(shí)際的裝置通過功率放大器并入“虛擬電網(wǎng)”，用于研究各種新能源并入電網(wǎng)后的電磁暫態(tài)、故障狀態(tài)等影響。該方案能獲得比較準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型為研究提供便利，并起到校驗(yàn)數(shù)學(xué)模型的作用。

光伏逆變器功率硬件在環(huán)測(cè)試

科梁提供的PHIL解決方案搭建了光伏逆變器功率硬件在環(huán)測(cè)試系統(tǒng)。該方案中，科梁運(yùn)用PVS系列光伏模擬器可實(shí)時(shí)模擬光伏電池板在氣候與工作條件下的工作特性（如天氣變化、遮擋等），并具有足夠快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。被測(cè)光伏逆變器將光伏模擬器的輸出功率并入到電網(wǎng)模擬器，同時(shí)RT-LAB完成電力系統(tǒng)或微網(wǎng)的仿真并控制PAS系列功率放大器模擬真實(shí)電網(wǎng)的特性，吸收光伏逆變器轉(zhuǎn)換的功率。這樣構(gòu)成了一個(gè)完整的PV逆變器PHIL測(cè)試回路。該解決方案可以擴(kuò)展到其他新能源相關(guān)設(shè)備的功率硬件在環(huán)測(cè)試。下圖是某電科院建立的總功率為350KW的光伏測(cè)試系統(tǒng)。