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目前，隨著新型電力系統(tǒng)、特種裝備、新能源汽車、軌交牽引機(jī)車等領(lǐng)域電力電子技術(shù)的高速發(fā)展，系統(tǒng)對(duì)控制器/驅(qū)動(dòng)器的穩(wěn)定性、可靠性、響應(yīng)速率也都提出了更高要求。但是，風(fēng)機(jī)、蓄電池、光伏板、電機(jī)等真實(shí)設(shè)備無(wú)法很好的模擬在故障工況下的運(yùn)行場(chǎng)景，更無(wú)法對(duì)設(shè)備控制器的控制性能進(jìn)行充分的測(cè)試和驗(yàn)證。

上海科梁信息科技股份有限公司根據(jù)市場(chǎng)測(cè)試需求，研制出能適應(yīng)高性能控制器測(cè)試需求的功率設(shè)備--高動(dòng)態(tài)源荷模擬器。高動(dòng)態(tài)源荷模擬器可以精細(xì)化模擬風(fēng)機(jī)、蓄電池、光伏板、電機(jī)等多種設(shè)備的高動(dòng)態(tài)特性，尤其是啟動(dòng)、停機(jī)、故障等時(shí)刻的動(dòng)態(tài)特性，從而能夠滿足整個(gè)控制系統(tǒng)的全面測(cè)試與驗(yàn)證需求。 高動(dòng)態(tài)源荷模擬器支持單機(jī)運(yùn)行、多機(jī)并行、與仿真機(jī)聯(lián)合運(yùn)行等多種工作模式，滿足控制器不同階段、不同系統(tǒng)的復(fù)雜測(cè)試場(chǎng)景。

■  新型電力系統(tǒng)：儲(chǔ)能電站系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、光伏發(fā)電系統(tǒng)、微電網(wǎng)系統(tǒng)

■  特種裝備系統(tǒng)：船舶推進(jìn)系統(tǒng)、航空伺服系統(tǒng)、特種裝備功率級(jí)測(cè)試系統(tǒng)

■  軌道交通系統(tǒng)：新能源汽車三電系統(tǒng)、列車牽引系統(tǒng)、磁浮列車懸浮系統(tǒng)

高動(dòng)態(tài)源荷模擬器由監(jiān)控平臺(tái)和功率設(shè)備構(gòu)成，以太網(wǎng)通訊連接。功率設(shè)備主要由雙向直流單元、核心控制單元、高頻功率變換單元、組態(tài)切換單元、濾波單元等部分構(gòu)成，具備設(shè)備切換、參數(shù)配置、在線調(diào)參、故障模擬、波形查看、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、波形反演、報(bào)告生成等功能。

高動(dòng)態(tài)源荷模擬器一端與控制器（被測(cè)件）功率連接，根據(jù)實(shí)際設(shè)備情況選擇三相交流連接或者直流連接。另一端經(jīng)過(guò)雙向直流單元與配電網(wǎng)連接，實(shí)現(xiàn)電力的雙向流動(dòng)。高動(dòng)態(tài)源荷模擬器也可以根據(jù)實(shí)際測(cè)試場(chǎng)景，選擇與實(shí)時(shí)仿真機(jī)光纖通訊連接，共同模擬復(fù)雜的功率系統(tǒng)。設(shè)備連接原理如下圖所示。

核心控制單元包括采樣模塊、計(jì)算模塊、比較模塊、保護(hù)模塊、驅(qū)動(dòng)模塊，根據(jù)當(dāng)前設(shè)備的配置參數(shù)，計(jì)算、比較，輸出控制驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并通過(guò)功率變換單元和濾波單元，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)高動(dòng)態(tài)源荷模擬裝置電氣外特性的模擬。系統(tǒng)運(yùn)行原理流程圖如下圖所示。

■ 功能融合：1套設(shè)備即可替代傳統(tǒng)整套電機(jī)臺(tái)架中的驅(qū)動(dòng)電機(jī)、負(fù)載電機(jī)、負(fù)載變頻器；

■ 通用性強(qiáng)：1套設(shè)備即可替代傳統(tǒng)的蓄電池、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏板、電機(jī)、電磁鐵、RLC負(fù)載、非線性負(fù)載等多種源、荷設(shè)備；

■ 覆蓋面廣：支持常規(guī)測(cè)試、特定工況測(cè)試、極限測(cè)試；

■ 故障模擬：電氣故障、機(jī)械故障、傳感器故障；

■ 節(jié)省投資：1臺(tái)設(shè)備可替代多種設(shè)備，避免重復(fù)投資，節(jié)約空間和人力實(shí)施成本；

■ 擴(kuò)展性強(qiáng)：支持多臺(tái)串并聯(lián)使用，支持與仿真機(jī)通訊，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)模擬；

■ 操作便利：通過(guò)監(jiān)控平臺(tái)可以快捷實(shí)現(xiàn)設(shè)備切換、參數(shù)配置、在線調(diào)參、故障模擬、波形查看、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、波形反演、報(bào)告生成等操作；

■ 電網(wǎng)接入性好：與被測(cè)設(shè)備組成功率循環(huán)環(huán)路，耗能低，由電網(wǎng)供給的能量少；

■ 安全性高：無(wú)旋轉(zhuǎn)機(jī)械部件，用戶可自定義電壓、電流保護(hù)的閾值，領(lǐng)先于被測(cè)設(shè)備保護(hù)動(dòng)作，保障被測(cè)設(shè)備的安全性。

應(yīng)用1：新型電力系統(tǒng)源荷模擬

高動(dòng)態(tài)源荷模擬器可以通過(guò)監(jiān)控平臺(tái)的設(shè)置，快捷構(gòu)建電池模組/光伏陣列/風(fēng)力發(fā)電機(jī)組等多種電力模擬設(shè)備，與設(shè)備配套的變頻器/變流器真件功率連接，以實(shí)現(xiàn)對(duì)真件的功率級(jí)測(cè)試。高動(dòng)態(tài)源荷模擬器接設(shè)備端支持直流或三相交流功率連接，接電網(wǎng)端通過(guò)三相交流端口與實(shí)驗(yàn)室電網(wǎng)連接，實(shí)現(xiàn)功率的雙向流動(dòng)。高動(dòng)態(tài)源荷模擬器支持單臺(tái)設(shè)備測(cè)試，同時(shí)支持多臺(tái)設(shè)備組網(wǎng)測(cè)試。

應(yīng)用2：基于PHIL的新型電力系統(tǒng)模擬

大電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行在實(shí)時(shí)仿真機(jī)中，通過(guò)高動(dòng)態(tài)源荷模擬器與光伏逆變器/儲(chǔ)能變流器/風(fēng)力發(fā)電變流器等設(shè)備相連，實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏逆變器/儲(chǔ)能變流器/風(fēng)力發(fā)電變流器的并網(wǎng)過(guò)程以及并網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行模擬測(cè)試，實(shí)現(xiàn)控制算法及系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)。高動(dòng)態(tài)源荷模擬器作為功率接口系統(tǒng)，一端通過(guò)光纖與實(shí)時(shí)仿真機(jī)通訊連接，一端通過(guò)功率線纜與被測(cè)真件連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)與功率型號(hào)的高速轉(zhuǎn)換。

應(yīng)用3：特種裝備系統(tǒng)源荷模擬

高動(dòng)態(tài)源荷模擬器模擬裝甲車輛上的伺服電機(jī)以及負(fù)載，與伺服電機(jī)控制器功率連接，構(gòu)建真實(shí)功率測(cè)試環(huán)境。高動(dòng)態(tài)源荷模擬器可以模擬摩擦轉(zhuǎn)矩增大、斷相、堵轉(zhuǎn)等多種故障，實(shí)現(xiàn)對(duì)伺服電機(jī)控制器控制功能及性能的全方位測(cè)試。