解決方案
功率硬件在環測試( Power Hardware in the loop,PHIL)是傳統硬件在環測試向功率級裝置測試的擴展。PHIL測試通過加入合適的功率放大設備和接口算法,不僅可以完成實時數字仿真設備和真實被測件之間信號級的交互,還可以完成設備間真實功率的交互。因此,實現了信號級實時仿真向功率級的擴展,可以測試真實的功率設備,比如儲能設備、光伏設備、風機、發電機、電動機以及由以上設備構成的網絡。目前,PHIL已經有了廣泛的研究和應用,是研究分布式能源、設備測試和入網技術的關鍵技術手段。
■ 風力發電系統仿真測試
■ 電機模擬系統仿真測試
■ 微電網系統仿真測試
■ 柔性直流輸電系統仿真測試
■ 儲能并網系統仿真測試
■ 航空電源仿真測試
■ 光伏并網系統仿真測試
■ 船舶電網仿真測試
鑒于安全性、可靠性和穩定性等的考慮，PHIL系統的搭建不同于傳統HIL系統，需要理論指導和規范的現場實施。科梁工程師擁有深刻的理論研究，可根據用戶的不同技術需求，定制相應的PHIL解決方案。
我們的PHIL系統方案的優勢：
■ 先進的實時仿真系統
■ 合理的功率放大設備
■ 正確的功率接口算法
■ 專業的工程實施服務
實時仿真系統
科梁的PHIL系統的仿真部分基于RT-LAB實時仿真系統，在電力電子仿真應用中基于MATLAB/Simulink/SimPowerSystems建模，結合實時仿真機多核分布式并行運算技術和FPGA高速數字信號處理技術，是具備將SimPowerSystems電力模型建成實時系統能力的仿真系統。該系統采用并行計算技術、模塊化設計，仿真精度高、擴展性好，具有開放的軟硬件開發接口。針對智能變電站、微電網一類的節點密集性的仿真系統，RT-LAB基于應用層開發工具箱RT-EVENTs、RT-eDrive和模型實時解算器ARTEMIS，采用SSN解算方案解決了系統實時仿真所遇到的密集系統仿真解耦問題。
功率放大設備
上海科梁信息科技股份有限公司提供線性功率放大器供應商Spitzenberger &Spies(SPS)的產品，線性功放具有延時低和帶寬高的優點，SPS公司還可以根據用戶的具體技術需求，提供定制方案。
SPS產品具有以下特色：
■ 低諧波失真—即使是在非線性負載的條件下
■ 快的轉換速率：> 52V/μs (上升時間< 5μs @230Vrms；完全滿足IEC/EN 61000-4-11 標準的要求)
■ 輸入輸出演示：< 5μs
■ 大信號帶寬(-3dB)：DC～10kHz–可選擇將其擴展至30 kHz
■ 小信號帶寬為50kHz
■ 長時過載能力(1小時)
■ 短時過載能力( 5至10分鐘)
■ 峰值負載能力(up to 5ms)
■ 低內部阻抗
功率接口算法
在PHIL試驗之前我們工程師將利用RT-LAB搭建包括電網、功放、功率接口算法和被測件的純數字仿真模型，推導仿真模型的傳遞函數、功放的傳遞函數和HUT的傳遞函數，結合選擇的功率接口算法，完成整個系統的穩定性分析，確保用戶PHIL系統安全穩定運行。
工程實施服務
PHIL系統的搭建和測試運行是一個復雜而新興的技術，需要項目承接公司具備實時仿真系統和功率放大系統的應用經驗以及模型的開發經驗。科梁擁有專業的PHIL工程師團隊，根據用戶現場的具體情況，為用戶提供定制的PHIL服務。
微電網功率硬件在環仿真
科梁提供的PHIL解決方案成功搭建了微電網功率硬件在環仿真系統。該系統中，科梁運用RT-LAB實時仿真設備完成了包括風電、光伏、微型燃氣輪機、蓄電池、大電容、飛輪儲能等多種分布式發電及儲能裝置的全數字模擬。在未得到準確數學模型之前，將實際的裝置通過功率放大器并入“虛擬電網”，用于研究各種新能源并入電網后的電磁暫態、故障狀態等影響。該方案能獲得比較準確的數學模型為研究提供便利，并起到校驗數學模型的作用。
光伏逆變器功率硬件在環測試
科梁提供的PHIL解決方案搭建了光伏逆變器功率硬件在環測試系統。該方案中，科梁運用PVS系列光伏模擬器可實時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態響應。被測光伏逆變器將光伏模擬器的輸出功率并入到電網模擬器，同時RT-LAB完成電力系統或微網的仿真并控制PAS系列功率放大器模擬真實電網的特性，吸收光伏逆變器轉換的功率。這樣構成了一個完整的PV逆變器PHIL測試回路。該解決方案可以擴展到其他新能源相關設備的功率硬件在環測試。下圖是某電科院建立的總功率為350KW的光伏測試系統。
